Термообработка сварных соединений PWHT — ТЭК-Консалтинг
Послесварочная термообработка сварных соединений, швов, металлоконструкций. Post Weld Heat Treatment (PWHT).
Наше оборудование – мобильные установки радиационного нагрева с поверенными регистраторами, позволяющие выполнить термообработку сварных соединений в различных условиях.
Наш персонал – опытные аттестованные операторы-термисты, ИТР, имеющие все необходимые удостоверения для работы на промышленных объектах энергетики и нефтехимии.
Предлагаем, любые виды услуг по термообработке сварных швов трубопроводов и сварных соединений оборудования согласно Вашим требованиям:
· осуществление сопутствующего подогрева монтируемого оборудования при сварке с контролем и фиксацией температурного режима на бумажном регистраторе, с возможностью поддержания температуры в заданном диапазоне;
· осуществление термообработки сварных соединений с фиксацией температурного режима, заданными параметрами по скорости набора температуры, как в условиях монтажа на площадке Заказчика, так и на собственной производственной площадке в г.
Термическая обработка металла — это одно из средств повышения эксплуатационной надежности технологических трубопроводов и оборудования. Для устранения отрицательных последствий, приобретенных металлом в процессе сварки, применяют термическую обработку. Уровень остаточных напряжений в околошовной зоне снижается в результате термической обработки на 70—90%.
Термическая обработка сварных соединений является ответственной технологической операцией; своевременность ее проведения и соблюдение установленных для данного сварного соединения режимов термической обработки определяют эксплуатационную надежность всего изделия. Неправильно выполненная термическая обработка значительно ускоряет процесс разрушения сварных соединений в процессе эксплуатации, а связанное с этим сокращение ресурса оборудования ведет к финансовым потерям эксплуатирующей организации.
На нашем сайте Вы можете воспользоваться любой из форм обратной связи.
Ваш запрос на выполнение работ по термообработке сварных соединений будет оперативно обработан специалистами ТЭК-Консалтинг.
Термообработка сварных швов и соединений трубопроводов по ГОСТ
Практически любое воздействие на металл оказывает определенную долю влияния на его свойства. Все зависит от характера воздействия и от его интенсивности. Некоторые виды проходят практически не заметно, но другие же могут сильно менять свойства деталей. К таким воздействиям относится термическая обработка сварных соединений. Данная процедура может применяться для улучшения свойств свариваемости материала. Как правило, сюда входит три основных этапа:
- Термическая подготовка;
- Непосредственная обработка высокой температурой;
- Обработка готовой детали.
Все это требуется для того, чтобы не было резких перепадов температуры. Это может привести к деформации детали или вызывает осложнения в обработке. Это же касается и прогрева после завершения процедуры, так как не всегда можно давать остывать обработанному металлу самостоятельно.
Тепловой режим подбирается по характеристикам свариваемых материалов. Прогревание должно проводиться равномерно, так как в ином случае снова возникает вероятность деформации и неправильной обработки. Если будут совершены ошибки, то возникают проблемы с последующим переносом высокой температуры, крепости изделия и прочими свойствами. Термообработка сварных соединений проводится по ОСТ 36-50-86.
Термообработка сварных швов и соединений
Преимущества
- Термообработка сварных швов помогает добавить деталям новые свойства, которые сделают их более пригодными для эксплуатации в заданных условиях;
- Процедура помогает обеспечить защиту от некоторых негативных моментов, которые возникают при сварке;
- Прогревание обеспечивает снятие внутренних напряжений, если процедура проходит по всем правилам.
Недостатки
- Зачастую термообработка сварных соединений – это необратимый процесс, так что не стоит при нем допускать ошибки;
- Для проведения операций нужно специальное оборудование;
- Высокие требования к точности режимов проведения процедур;
- Для каждого индивидуального случая нужно подбирать свои параметры обработки.
Виды термообработки
Выделяется несколько основных способов, которые пригодны для обработки сварных швов. Среди них:
- Предварительный подогрев. Это один из самых распространенных способов. Он применяется чаще всего для низколегированных и низкоуглеродистых сталей, которые относятся к перлитному классу. Подогрев осуществляется постепенно до температуры около 200 градусов Цельсия. Особенно актуально это при низкой температуре окружающей среды. Прогревание делается для предотвращения появления трещин. После окончания процедуры температура также постепенно опускается.
Предварительный подогрев сварных швов
- Высокий отпуск. Во время данной разновидности обработке соединение металла прогревают до температуры ниже 30 градусов Цельсия, от достижения критической точки Ас1. Воздействие продолжается от 1 до 5 часов. После этого его медленно охлаждают. Сварочные напряжения спадают до 90%. Зона сваривания претерпевает различные структурные изменения. В низколегированной стали пропадает закалочная структура. Металл обретает большую пластичность и снижаются его свойства твердости. Чаще всего применяется для сталей перлитного класса.
- Нормализация. Его используют для тех сварочных соединений, которые выполнены при помощи большой погонной энергии. Как правило, в это время структура металла становится крупнозернистой и у нее сильно снижаются механические свойства, чего не стоит допускать. Соединение металла прогревают до температуры ниже 30 градусов Цельсия, чтобы не достичь критической точки Ас1. В отличие от высокого отпуска в таком состоянии деталь держат недолгое время и после этого дают остыть при обыкновенной температуре. Чаще всего нормализация применяется для тонкостенных труб с малым диаметром из низколегированной стали. Они часто имеют пониженную пластичность и крупнозернистую структуру.
- Термический отдых. Детали нагревают до температуры в 300 градусов Цельсия. В таком состоянии ее придерживают около 3 часов. Благодаря этому снижается содержание водорода в составе шва. Это помогает снизить уровень сварных напряжений. Чаще всего отдых применяется для конструкций, сделанных из толстостенного металла, так как для них сложнее сделать высокий отпуск. Этот вид обработки еще называют дегазацией. Процедура активно применяется во время ремонта соединений трубопроводов и других предметов, контактирующих со средами с высокой коррозионной опасностью.
- Аустенизация. Во время данного процесса соединение нагревается, примерно, до температуры 1100 градусов Цельсия и выдерживается на протяжении 1,5 часов. Охлаждение происходит на воздухе. В это время внутри материала распадается феррит. Благодаря такому процессу, механические свойства стали обеспечивают снижение уровня напряжений. Данная процедура рассчитана на материалы из высоколегированной стали.
- Стабилизирующий отжиг. Процедура применяется для аустенитных сталей, содержание легирующих элементов в которых находится на высоком уровне. В это время соединение прогревается до температуры в 860 градусов Цельсия. В таком состоянии оно выдерживается до 3 часов. В итоге получается снять около 80% сварных напряжений. Структура материала становится более стабильной. Снижается риск возникновения межкристаллической коррозии.
- Нормализация с отпуском. Это может быть восстановительная или полная термообработка. Она предназначена для изменения структуры, а соответственно и свойств, соединений различных металлов. Такая комбинация процедур предназначается для сталей, у которых повышенная устойчивость к температурному воздействию. Это помогает продлить им срок эксплуатации, особенно в сложных условиях. После проведения обработки структура металла становится более равномерной. Когда деталь охлаждается, то аустенит превращается в феррит. После отпуска повышается пластичность и прочность соединений.
Вывод
Температура металла шва при сварке повышается до таких пределов, которые могут вызвать дефекты сварных швов, а также изменить структуру в худшую сторону. В то же время, требования к сварочным швам являются достаточно высокими в ответственных конструкциях, что часто требует дополнительной обработки. Механические испытания соединений показывают, что после правильной термической обработки свойства их значительно повышаются. В особенности это видно на трубопроводах, которые обладают тонкими стенками, но должны иметь высокий уровень герметичности и часто работают под большим давлением. Замер твердости сварного соединения после обработки показывает, насколько хорошо прошла процедура.
Термическая обработка сварных швов и соединений
Таким образом, при правильном подборе, термическая обработка станет отличным дополнением во время сварки и после нее. Для ее проведения необходимо специальное оборудование, но результаты, которые получаются в итоге, вполне оправдывают их применение. Термообработка сварных соединений технологических трубопроводов является обязательной, так как того требует технология производства. Многие детали не допускаются в эксплуатацию без проведения подобных процедур.
Технология термообработки сварных соединений трубопроводов
При сварке труб из некоторых марок легиоованных сталей, а также толстостенных труб из стали 20 вследствие высоких температур происходит изменение структуры металла шва и околошовной зоны основного металла, возникают внутренние термические напряжения и, как следствие, ухудшаются механические свойства сварного соединения. Чтобы снять внутренние термические напряжения, сварные соединения подвергают отжигу, а для улучшения структуры металла и повышения пластичности нормализации. Для стыков толстостенных труб из стали 20 вполне достаточной термообработкой является высокий отпуск. Режимы термообработки зависят от марки стали свариваемых труб и их толщины стенки; обычно они указаны в производственных инструкциях на сварку или на чертежах. На трубозаготовительных заводах или в цехах термообработку сварных соединений элементов и узлов трубопроводов (без арматуры) производят в специальных термических печах.
В монтажных условиях для термообработки сварных соединений труб применяют муфельные печи сопротивления, газовые кольцевые горелки и индукционные нагреватели.
Электрические муфельные печи сопротивления предназначены для нагрева сварных соединений труб диаметром от 30 до 325мм со стенками любой толщины до 900—950° С.
Печь — разъемная; состоит она из двух половин. Индукционный способ нагрева токами промышленной частоты (50гц) применяют при термообработке сварных стыков труб с условным проходом от 100мм и выше при толщине стенки более 10мм. Для этого стык и прилежащие к нему участки трубы на 600—700мм в каждую сторону обертывают листовым асбестом толщиной не менее 10мм; поверх него укладывают 12—28 витков медного многожильного неизолированного провода сечением не менее 100мм2. Провод наматывают на трубу достаточно плотно с расстоянием между витками 15—20мм (во избежание замыкания). Последние витки закрепляют хомутами. Провод подключают к источнику низкого напряжения при силе тока около 800—1000а. Обычно используют сварочные трансформаторы ТСД1000 и ТСД2000.
При термической обработке сварных стыков трубопроводов торцы труб следует закрывать временными пробками, чтобы предотвратить создание воздушной тяги и охлаждение стыка.
При термической обработке с помощью хромельалюминиевых термопар и гальванометров непрерывно контролируют температуру.
Выполняют термообработку сварных соединений трубопроводов специально обученные для этой цели слесаритрубопроводчики под наблюдением ответственного инженернотехнического работника.
Термическая обработка сварных стыков трубопроводов
Термическая обработка сварных стыков трубопроводов [c.631]При термической обработке сварных стыков трубопроводов торцы труб следует закрывать временными пробками, чтобы предотвратить создание воздушной тяги и охлаждение стыка. [c.157]
СВАРКА И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СВАРНЫХ СТЫКОВ ТРУБОПРОВОДОВ В МОНТАЖНЫХ УСЛОВИЯХ [c.353]
Термическую обработку производят как для снятия внутренних термических напряжений и предупреждения образования трещин в процессе эксплуатации трубопровода, так и для изменения структуры металла шва и околошовной зоны с целью придания металлу необходимых механических свойств. В зависимости от преследуемой цели изменяется режим термической обработки, т. е. скорость и температура нагрева, длительность выдержки и скорость охлаждения. Режимы термической обработки сварных стыков труб в монтажных условиях приведены в табл. 27. [c.76]
Один из способов защиты промысловых газопроводов от углекислотной коррозии — это применение хромсодержащих сталей. Для транспортировки сероводородсодержащих продуктов применения стойких к сероводородному растрескиванию материалов, т. е. сталей марок 20, 20ЮЧ, 09ХГ2НАБЧ, недостаточно. В этом случае дополнительно применяют метод ограничения рабочих напряжений в зависимости от категории трубопровода или участка его по СНиП 11-45—75. Требования к свариваемым материалам, подготовке и сварке, ведению процесса сварки, контролю сварного шва, допустимым дефектам, возможному ремонту, снятию остаточных сварочных напряжений приводятся в Инструкции по технологии сварки, по термической обработке и контролю стыков трубопроводов из малоуглеродистых сталей для транспортировки природного газа и конденсата, содержащих сероводород ВСН 2-61—75. [c.186]
Вид сварки, порядок контроля, режимы и способы термической обработки сварных стыков (при необходимости ее применения) должны приниматься в соответствии с производственными инструкциями, разработанными за-водом-изготовителем или монтажной организацией, за исключением случаев, оговоренных в рабочих чертежах трубопроводов.
При подготовке трубопровода к гидравлическому испытанию нужно убедиться в том, что закончены все сварочные работы и выполнена термическая обработка сварных стыков, установлены все прокладки во фланцевых соединениях, закончена их обтяжка и испытываемый узел трубопровода отключен от соседних временными заглушками достаточной прочности. У временных заглушек должны быть рукоятки (хвосты), которые напоминают персоналу об их установке. [c.317]
При изготовлении и монтаже технологических трубопроводов сварка производится всеми возможными промышленными способами, обеспечивающими требуемое качество сварных соединений. При этом должны быть максимально использованы автоматические и полуавтоматические способы сварки. Способ и режимы сварки, сварочные материалы, порядок контроля, режимы и способы термической обработки сварных стыков (в случае необходимости ее применения) устанавливаются соответствующими производственными инструкциями или указываются в рабочих чертежах трубопроводов. [c.130]
Изводится, на постоянном токе обратной полярности при следующих режимах тока для электродов = 3 мм 80—100 а и для электродов й=4 мм 110—130 а. Сварка корневого слоя шва на разъемном удаляемом медном подкладном кольце осуществляется электродами диаметром 3 мм цри силе тока 75—80 а. В целях уменьшения внутренних напряжений, появляющихся в результате сварки, а также для улучшения структуры сварных соединений необходимо производить их термическую обработку. Нагрев стыков при термообработке производится разъемными муфельными печами сопротивления или индукционными нагревателями. Ширина нагреваемой зоны в каждую сторону от стыка должна быть не менее двойной ширины шва. Контроль температуры осуществляется термопарами. Во время термообработки торцы трубопроводов закрывают пробками, затвор задвижки при этом следует держать в закрытом состоянии.
Термической обработке подлежат все сварные стыки трубопроводов, предназначенных для транспортировки продуктов, содержащих сероводород с парциальным давлением свыше 1 МПа, независимо от толщины стенки трубы и эквивалента углерода металла трубы. [c.74]
Ручная электродуговая сварка. Практика строительства трубопроводов показала, что ручную дуговую сварку стыков целесообразно вьшолнять в несколько слоев, так как при этом уменьшается объем ванны расплавленного металла и упрощается технология сварки поворотных и особенно неповоротных стыков за счет термической обработки нижних слоев шва в процессе сварки верхних слоев улучшается структура наплавленного металла повышается плотность сварного соединения вследствие малой вероятности совпадения пор в различных слоях. [c.223]
При сборке монтажных стыков трубопроводов возможны случаи несовпадения осей и кромок труб, нахлесты, зазоры и т. п. Устранение дефектов стыка путем нагрева кромок трубы, стягивание их или искривление осей труб запрещается. При сборке стыков разрешается производить подгибку труб вне зоны стыка в холодном или горячем состоянии в зависимости от диаметра. При наличии большого зазора в стыке концы соединяют при помощи вставки из трубы того же диаметра и качества. Длина прямого участка между сварными швами при вварке вставок должна быть не менее 100 мм при условном проходе трубы до 150 мм и не менее 200 мм при условном проходе Ъ0 мм тл выше. После горячей подгибки легированных труб места нагрева подвергаются термической обработке. [c.224]
При монтаже компенсатора встык между двумя участками трубопровода, где намечается выполнение холодной растяжки, вставляют отрезок трубы. Холодную растяжку компенсатора производят после окончательного закрепления неподвижных опор на концах участка трубопровода. Перед растяжкой должны быть заварены все сварные стыки и произведена их термическая обработка, если она требуется по техническим условиям.
На изготовленные и поставляемые в монтаж узлы и секции трубопроводов мастерские монтажных заготовок представляют следующую документацию (в двух экземплярах) копии документов заводов-изготовителей на трубы, детали трубопроводов, металл, крепежные изделия, сварочные и другие материалы и изделия, а также документы на сварку номера удостоверений сварщиков, клейм, результаты контрольных испытаний сварных соединений копии паспортов па арматуру, кованые, литые и другие детали журнал сварочных работ по трубопроводам I и II категорий деталировочные чертежи, по которым изготовлялись узлы (линии) трубопроводов с надписью исполнительный , заверенной подписью ответственного представителя с внесением в яих имевших место изменений. Исполнительные деталировочные чертежи содержат данные по сварке, а также номера стыков и личные клейма сварщиков, номера протоколов о термической обработке и другие данные, необходимые для использования их в качестве исполнительных схем по трубопроводам I категории, а также по трубопроводам пара и горячей воды II и III категорий Dy более 100 мм. [c.440]
Перед растяжкой следует убедиться в том, что все сварные стыки на данном участке трубопровода заварены и прошли термическую обработку, если она требуется по техническим условиям, а также проведено окончательное закрепление неподвижных опор. При установке компенсаторов без предварительной растяжки для удобства монтажа трубопровода в стык, намеченный для растяжки, вставляют патрубок длиной, равной величине растяжки, и прихватывают электросваркой к обеим кромкам трубопровода. Иногда на концах стыкуемых труб приваривают временные хомуты из уголков. Через отверстия в них пропускают монтажные удлиненные стяжные шпильки и, затягивая гайки, зажимают временное прокладочное вставное кольцо, установленное между торцами стыка. После сварки стыка хомуты удаляются. [c.221]
Подъемная масса некоторых аппаратов стала превышать 500 т. Увеличилась высотность монтируемых объектов, диаметры и толщина стенок монтируемых трубопроводов (до 65 мм). Значительно возросли объемы сварочных работ и термической обработки сварных стыков. Резко увеличились объемы использования специальных, легированных и низколегированных сталей при изготовлении и монтаже технологических трубопроводов, а также металлических конструкций. Произошли значительные изменения в конструкциях насосно-ком-нрессорного оборудования. Турбокомирессорные установки большой мощности стали выпускать, рассчитанными на давление 320 кгс/см . [c.21]
Оптимизацию режима термической обработки сварных стыков труб, транспортирующих газ и конденсат с примесью сероводорода, проводили с учетом сохранения или улучшения эксплуатационных свойств в сравнении с термообработанными по эталонному режиму. За эталонный был взят режим термической обработки, принятый в отрасли. Опыт эксплуатации трубопроводов свидетельствует о надежности сварных соединений, прошедших обработку по данному режиму. [c.52]
Термическую обработку соединений на трубах и деталях трубопроводов с толщмой стенки более 25 мм, сваренных электродами ЦЛт27, следует производить немедленно после оконч1ания работы по режиму, указанному выше. Не следует допускать охлаждения стыка ниже 300° С как при сварке, так и во время установки и подключения нагревателя, предназначенного для термической обработки сварного соединения. [c.73]
Холодный натяг трубопровода, если он предусмотрен проектом, может производиться лишь после выполнения всех сварных соединений, за исключением замыкающего стыка, окончательного закрепления неподвижных опор на концах участка, подлелощего холодному натягу, а также после термической обработки (если это указано в проекте) и контроля качества сварных соединений, расположенных по всей длине участка, на котором необходимо произвести холодный натяг. [c.361]
Сварку труб по рекомендации ВНИИСТ производят с подогревом до 250—300° С электродами марки ЦЛ19П. Стыки после сварки подвергают термической обработке при температуре 650—680° С в течение 2,5 ч с последующим охлаждением на воздухе. Сварные швы, выполненные электродами ЦЛ19П, не удовлетворяют ряду условий работы трубопроводов. (Например, в холодильных агрегатах типа труба в трубе .) В этих случаях применяют технологию Харьковского филиала НИИХиммаша. [c.132]
Механические испытания сварных соединений трубопроводов проводят на допускных стыках, а также на контрольных стыках диаметром 75 мм и более по требованию заказчика. Механические испытания проводят на образцах, вырезанных из стыков, прошедших термическую обработку. Число контрольных стыков для механических испытаний не должно превышать 0,5 % от общего числа сваренных стыков. Число вырезанных стыков малых диаметров должно обеспечить изготовление образцов для проведения механических испытаний. [c.61]
Термическая обработка сварных соединений — Справочник химика 21
Термическую обработку сварных соединений проводят с целью изменения структуры металла или для снятия внутренних напряжений. Полная термическая обработка узлов трубопроводов вследствие их больших габаритных размеров затруднительна даже при индустриальном изготовлении и осуществляется редко. Наиболее часто применяют местную термическую обработку сварных соединений. [c.360]Дополнительная термическая обработка сварных соединений обязательна -в следующих случаях [c.218]
В табл. 10.20 приведены механические свойства сварных соединений труб, которые должны быть обеспечены при любом способе сварки, в табл. 10.21 — температурные условия выполнения сварки трубопроводов высокого давления и в табл. 10.22 — рекомендуемые режимы термической обработки сварных соединений трубопроводов, выполняемых различными способами сварки. [c.368]
Трубы из углеродистых сталей с содержанием углерода менее 0,27% обладают хорошей свариваемостью и, кроме некоторых случаев (сварка толстостенных труб, сварка при низких температурах), не требуют специальной термической обработки сварных соединений. [c.283]
При термической обработке сварных соединений должен обеспечиваться непрерывный контроль температуры стыка. Температуру контролируют термопарами в комплекте с потенциометрами, а также термощупами или термокарандашами. [c.70]
Режимы термической обработки сварных соединений трубопроводов [c.37]
К проведению работ по термической обработке сварных соединений допускаются термисты-операторы, прошедшие специальную подготовку, выдержавшие соответствующие испытания и имеющие удостоверение на право производства этих работ. [c.178]
Термообработка. Термической обработке сварные соединения трубопроводов подвергают для снятия внутренних напряжений, возникающих при выполнении сварки, улучшения пластических свойств и структуры металла шва и околошовной зоны и преду- [c.249]
ЖУРНАЛ ТЕРМИЧЕСКОЕ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИИ [c.170]
Термическая обработка сварных соединений, облицовочный слой которых выполнен из стали ЭИ-496, производится с нагреванием до 650° С, выдержкой в течение 2 ч и охлаждением на воздухе. Сварные соединения, облицовочный слой которых выполнен из аустенитных сталей, обрабатывают при 900° С о выдержкой в течение 1 ч, затем медленно охлаждают до 650° С в течение 1 ч. Дальнейшее охлаждение на воздухе. [c.240]
При местной термической обработке сварных соединений, осуществляемой при помощи т. в. ч., также получается различная структура по длине сварного шва с твердостью НВ 180—285. [c.56]
Подлежащие термической обработке сварные соединения подвергают внешнему осмотру и измерениям для выявления наружных дефектов. [c.240]
Через 3 месяца отмечено следующее металл подвергся общей коррозии на выпуклых и вогнутых поверхностях лопастей местами наблюдалось локальное изъязвление поверхности, сильная межкристаллитная коррозия обнаружена в зоне сварных швов со стороны поступления газа. В некоторых местах сварные швы разрушились насквозь. В корпусе турбины накапливался конденсат (насыщенный сернистым ангидридом), содержащий 13,9% серной кислоты. Испытания подтвердили необходимость проведения термической обработки сварных соединений. [c.146]
Термообработка. Термической обработке сварные соединения трубопроводов подвергают для снятия внутренних напряжений, возникающих при выполнении сварки, улучшения пластических свойств и структуры металла шва и околошовной зоны и предупреждения образования трещин при эксплуатации трубопроводов. [c.267]
Подогрев способствует перлитному превращению и является действенным средством исключения закалочных структур, Поэюму он служи в качесгве предварительной термической обработки сварных соединений (нагрев до сварки и в процессе ее). Меняя скороаь охлаждения, можно получить желаемую твердость в зоне термического влияния. [c.162]
Присадка титана, молибдена нли азота к хромисты.м сталям повышает коррозионную стойкость этих сталей в ряде химических сред и освобождает от обязательной термической обработки сварных соединений. [c.142]
Разрушение участка трубопровода (0168×12 мм) газа раз-газирования на Карачаганакском нефтегазоконденсатиом месторождении произошло в зоне приварки штуцера (060×14 мм). В момент, предшествовавший разрушению, трубопровод находился под давлением 3,5 МПа в отсутствие движения среды. Температура стенки трубы составляла минус 25-минус 27°С. Зарождение и докритический рост трещин происходили из-за наличия непровара на границе сплавления кольцевого шва штуцера и основного металла трубы. После достижения трещиной критической длины (40-42 мм) началось лавинообразное разрушение в обе стороны от штуцера, о чем свидетельствует наличие шевронного излома. Остановка трещин произошла на основном металле трубы в результате их многократного разветвления. Трещины в шве образовались из-за нарушения технологии подготовки изделий под сварку и возникновения остаточных сварочных напряжений. В соответствии с требованиями нормативной документации штуцер должен изготавливаться без отверстия и привариваться к трубе угловым швом с разделкой кромки. Сверление штуцера и трубы должно выполняться после его приварки с одновременным сверлением отверстия в трубе и удалением возможных непроваров в корне шва. Сварное соединение данного штуцера было выполнено с нарушением технологии изготовления и имело непровары и трещины глубиной до 3 мм. Наличие этих характерных дефектов сварных швов свидетельствовало о том, что контроль качества металла неразрушающими методами не проводился. Предусмотренная технологией местная термическая обработка сварного соединения патрубок-труба , проводимая путем нагрева металла пламенем газовой горелки, не привела к существенному снижению напряжений в сварном шве. Разрущение трубопровода газа разгазирования произошло по механизму сероводородного растрескивания в результате развития недопустимых дефектов (трещины, непровары, высокие остаточные напряжения) в сварном соединении штуцер-труба . [c.31]
При термической обработке сварных соединений необходим непрерывный контроль температуры стыка. Температуру контролируют термопарами в комплекте с потенциометрами, а также термощупами или термокарандашами и через каждые 15 минут значения записывают в журнале термической обработки. [c.419]
Необходимость выполнения термической обработки сварных соединений и ее режимы (скорость нагрева, температура при вьщержке, продолжительность выдержки, скорость охлаждения, охлаждающая среда и др.) должны бьпъ указаны в технических условиях, проектной или другой рабочей документации. [c.177]
ЖУРНАЛ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИИ трубопровода [c.168]
При экономической нецелесообразности применения дорогостоящих высоколегированных сталей используют малоуглеродистые низколегированные стали с припуском на коррозию иногда до 6—10 мм с учетом скорости проникновения коррозии и расчетного срока эксплуатации оборудования. Однако во избежание сероводородного растрескивания эти стали должны применяться при ограниченной твердости металла — не выше HR 22. Это ограничение накладывается и на металл сварного соединения. Кроме того, все сварные соединения должны быть подвергнуты послесварочной обработке. Наиболее распространенный метод снятия остаточных сварочных напряжений — термическая обработка сварного соединения (высокий отпуск). При этом очень существенны скорости нагрева и охлаждения, которые обязательно регламентируются для каждой из марок сталей. Так, для малоуглеродистых сталей типа стали 20 режим термической обработки следующий нагрев до температуры 893—933 К выдержка после прогрева 1 ч скорость нагрева 523—573 К/ч охлаждение до 573 К совместно с печью. И только для стыков диаметром менее 114 мм, имеющих толщину стенки менее 6 мм, режим может быть упрощен увеличением скорости нагрева до 873 К/ч, сокра-щение.м времени выдержки до 0,5 ч и нерегулируемым охлаждением. [c.177]
Допускается местная термическая обработка сварных соединений аппаратов, при проведении которой должны обеспечиваться равномерный нагрив и охлаждение по всей длине шва и прилегающих к нему зон основного металла. Ширина зоны нагрева определяется по РТМ 26-44. [c.419]
Для термической обработки сварных соединений может применяться как общий печной нагрев, так и местный по кольцу любым методом, обеспечивающим одновременный и равномерный нагрев сварного шва и примыкающих к нему с обеих сторон участков основного металла по всему периметру. Минимальная ширина нагреваемых участков указьгеается в НТД. При отсутствии таких указаний ширина участка. [c.178]
Ведется также разработка критериев оценки технологической трещиностойкости в поцессе термической обработки сварных соединений [125]. Поскольку возможность появления трещин как при сварке, так и при термической обработке сильно зависит от напряженного состояния детали, а значит, и от ее формы, а также от характера изменения температуры во времени, то в последний период были разработаны более универсальные методы и критерии оценки, получившие название конструкционно-технологической трещиностойкости (см. 5 настоящей главы). [c.433]
Если для предварительного подогрева применяют устройства, используемые для местной термической обработки сварных соединений по окончании сварки, то температуру предварительного подогрева,а также режим термической обработки контролир5 К7т термопарами с самопишущими потенциометрами. В других случаях для контроля температуры предварительного подогрева можно использовать термопары с регистрирующими потенциометрами, термопары с гальванометрами, переносные контактные термопары и термокарандаши. [c.239]
Рекомендуемые режимы термической обработки сварных соединений стальных трубопроводов, работающих при условном избыточном давлении от 10 до 100 Мн м (от 100 до 1000 кгс см ) и температуре от —50 до +510° С (по МРТУ 26т01-9—67) [c.372]
Прп сварке труб из стали марки 1Х18П9Т (как правило) применяют проволоку Св-08Х19Н10Б диаметром 1—1,2 мм. Соединения, свариваемые этой проволокой, можно эксплуатировать как при нормальных, так и повышенных температурах в химически активной среде. Для эксплуатации при температуре выше 350° С в химически активной среде стыки должны подвергаться стабилизирующему отжигу при 850° С в течение 3 ч. Для работы в химически активных средах при невысокой температуре термическая обработка сварных соединений не требуется. [c.238]
II (111)р и направление [1120] , 1[110]р. Возникает в процессе термической обработки (закалки, старения металлов) сплавов титана с переходными элементами, сплавов на основе циркония, гафния и сплавов урана с цирконием и ниобием, а иногда при эксплуатации этих сплавов в условиях повышенных т-р. Образуется в результате резкого охлаждения (когда происходит без-диффузионпое превращение) или изотермического распада (связанного с расслоением на участки различной концентрации легирующего элемента) метастабильной бета-фазы. Устойчива в критической области определенных электронных концентраций при т-ре ниже 400—500° С. В отличие от обычных мартенситных превращений, присущих сталям и сплавам на основе цветных металлов, образование О.-ф. не сопровождается появлением характерного рельефа на поверхности полированного образца. О.-ф. резко снижает пластичность сплавов, что часто исключает возможность их использования, значительно повышает прочность и упругие св-ва. Образование О.-ф. сопровождается отрицательным объемным эффектом. Кроме того, О.-ф. отличается положительным коэфф. электрического сопротивления. Выявляют ее в основном с помощью электронномикроскопического анализа, рентгеновского анализа, методом электросопротивления и дилатометрического анализа. Лит. Носова Г. И. Фазовые превращения в сплавах титана. М., 1968 Г р а -б и н В. Ф. Основы металловедения и термической обработки сварных соединений из титановых сплавов. К., 1975 М а к-квиллэн А. Д., Макквил-л э.н М. К. Титан. Пер. с англ. М., 1958. [c.115]
Перерывы в процессе нагрева при термической обра-батке не допускаются. При вынужденных перерывах нагреватель и мат остаются на стыке. Время пребывания стыка при заданной температуре термической обработки следует суммировать. Параметры режима термической обработки сварных соединений записывают в специальном журнале. [c.127]
При сдаче технологических трубопроводов на Ру до 10 МПа в эксплуатацию монтажная организация обязана представить следующую исполнительную технологическую документацию опись технической документации сертификаты на сварочные материалы заключения по проверке качества сварных Сю-единений трубопроводов физическими методами контроля и шротоколы механических иопытаний акты испытания трубапроводов на (прочность и плотность списки сварщи ков, участвовавших в сварке трубопроводов с указанием ном еров удостоверений и клейм журналы сварочных работ тольк1о для трубопроводов I и II категорий исполнительные схемы трубопроводов только для трубопроводов I, II и III категорий акты сдачи — приемки под монтаж зданий, сооружений, траншей и опорных конструкций акты проверки внутренней очистки трубопроводов журнал режимов термической обработки сварных соединений акты на предварительную растяжку (сжатие) компенсаторов акт на укладку патронов документы заводов — изготовителей на трубы, арматуру и сварочные материалы. [c.165]
При изготовлении из высокопрочных сталей резервуаров для содержащих НгЗ нефтей и нефтепродуктов опасность представляют сварные соединения. В сварных швах сохраняются высокие напряжения, которые трудно устранить, так как термическая обработка резервуаров затруднительна. Экспозиция в газосепараторах [114, 37] показала в 2 раза больший процент разрушения напряженных образцов со сварными соединениями [114, 37]. Трещины образовывались в нагреваемых в процессе сварки околошовных зонах в них создавались участки повышенной твердости. Доля треснувших образцов увеличивалась с ростом твердости и предела текучести (см. рис. 18). Термическая обработка для устранения сварочных напряжений перед нагружением испытываемых образцов значительно уменьшала склонность к сероводородному растрескиванию. Эффективность термической обработки сварных соединений обусловлена достигаемым при этом снижением твердости околошовных участков и снятием напряжений. Высокую стойкость показали сварные образцы из стали А5ТМ А285 (0,17% С 0,52% Мп 0,018% Р 0,030% 5 0,06% 51) с наименьшим пределом текучести из всех исследованных сталей [37, 132, 137, 147]. [c.69]
II становится хрупкой. Для восстановления этих свойств необходима последующая термическая обработка сварных соединений. Образованию карбидов хрома значительно препятствует введение в сталь титана или ниобия. Поэтому содержащие эти легирующие элементы стали типа 1Х18Н9Т и 1Х18Н11Б после сварки термообработке не подвергаются. Все сварные соединения труб из сталей типа 1Х18Н9 после сварки подвергаются термообработке (стабилизирующему обжигу) по следующему режиму нагрев до 850° и последующее охлаждение в воде. При нагревании металла до 850° образовавшиеся карбиды хрома распадаются, а быстрое охлаждение водой предотвращает их образование вновь. Необходимость термообработки стыков труб из сталей, не содержащих титан или ниобий, резко ограничивает их применение. [c.183]
17. Термообработка сварных соединений труб
17.1. Общие положения
17.1.1. Термообработка сварных соединений труб производится индукционным способом токами промышленной (50 Гц) и средней (до 8000 Гц) частоты, а также радиационным способом — электронагревателями сопротивления (в том числе комбинированного действия) и газопламенными горелками.
17.1.2. Основным способом нагрева при термообработке стыков трубопроводов диаметром 108 мм и более со стенкой толщиной свыше 10 мм является индукционный нагрев током промышленной и средней частоты.
Термообработку сварных соединений радиационным способом с помощью электронагревателей сопротивления можно применять при толщине стенок труб не более 50 мм, а газопламенным способом — при толщине не более 25 мм. При радиационном электронагреве стыков труб со стенкой толщиной более 25 мм следует устанавливать внутри трубы на расстоянии 300—500 мм от шва тепловые заглушки, а также строго соблюдать требования к равномерности нагрева и измерению температур, изложенные в этом разделе.
17.1.3. Стыки труб из сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф (соответственно и из литых деталей) при толщине стенки более 45 мм независимо от диаметра труб и при толщине стенки более 25 мм при диаметре труб 600 мм и более необходимо подвергать термообработке сразу после окончания сварки, не допуская охлаждения стыка ниже 300 °С. Если по техническим причинам (прекращение электропитания, повреждение оборудования, необходимость перестановки индуктора и т.п.) невозможно провести термообработку этих сварных соединений непосредственно после сварки, необходимо медленно охладить стык под слоем тепловой изоляции толщиной 8—15 мм. При восстановлении электрического питания стык следует сразу подвергнуть термообработке. Во всех остальных случаях термообработку нужно производить не позднее чем через 3 суток после окончания сварки.
17.1.4. До термообработки подвергать сварные соединения воздействию нагрузок, снимать блоки с опор, кантовать, транспортировать и т.п. запрещается.
Перед термообработкой необходимо для трубопроводов, расположенных горизонтально, установить временные опоры на расстоянии не более 1 м по обе стороны от сварного соединения, а для трубопроводов, расположенных вертикально, следует разгрузить сварное соединение от веса трубопровода путем его закрепления ниже термообрабатываемого стыка. Временные опоры можно убирать только после полного остывания стыка.
В случае печной термообработки сварных соединений элементов котлов и трубопроводов допускается их транспортировка до печи при условии принятия мер, обеспечивающих разгрузку сварных соединений от изгибающих напряжений в процессе транспортировки и во время нагрева.
17.1.5. Термообработку стыков труб следует выполнять до холодного натяга трубопровода, то есть до сборки и сварки замыкающего стыка.
17.2. Режимы термообработки
17.2.1. Термическая обработка стыковых сварных соединений труб котлов и трубопроводов должна выполняться по режимам, приведенным в табл. 17.1.
Термическая обработка угловых сварных соединений производится по режиму, приведенному в табл. 17.1 для соответствующих марок свариваемых сталей и типа металла шва, при этом за толщину термообрабатываемых элементов принимается приведенная толщина, полученная умножением номинальной толщины штуцера (бобышки) либо катета углового шва на коэффициент 1,25; если приведенная толщина получается меньше 11 мм, то берется время выдержки, соответствующее 11 мм.
Примечание. Если приварка деталей креплений к паропроводам или коллекторам котлов должна быть выполнена на заводе, а по каким-либо причинам производится на монтаже, то необходимость и режим термообработки этих сварных соединений (как и технологию сварки) устанавливает завод-изготовитель.
Таблица 17.1
Услуги по термообработки сварных швов
Местная термообработка сварных соединений, наряду со сваркой, является одной из основных технологических процессов при монтаже и ремонте трубопроводов и сосудов давления в различных отраслях промышленности (газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей, тепловой энергетике и прочее), положительно влияет на надежность сварных конструкций, повышает их работоспособность.
Три последовательных этапа процесса термообработки:
— нагрев до определенной температуры с заданной скоростью;— выдержка при этой температуре в течение определенного времени;
— охлаждение с заданной скоростью.
Режим термообработки сварных швов выбирается в зависимости от марки свариваемой стали. Его можно посмотреть в регламентирующих документах, таких как СТО, РД, РТМ, ОСТ в зависимости в какой области будет применяться свариваемое изделие.
В результате термической обработки снижается уровень сварочных напряжений, улучшается структура и свойства металла соединения, снижается содержание водорода.
В связи с применением новых марок сталей, увеличением диаметров и толщин стенок трубопроводов и сосудов давления , возрастает требование к качеству термической обработки. Неправильное выполнение- может стать причиной разрушения сварных соединений .
Опытные специалисты нашего предприятия, аттестованные операторы- термисты, предлагают вам свои услуги по термической обработке сварных соединений как на территории нашего предприятия, так и по месту нахождения вашего объекта. Все работы осуществляются на установках индукционного или резистивного нагрева собственного производства.
Для заказа услуги по термообработки сварных швов Вам необходимо предоставить следующую информацию:
— марка стали;
— диаметр трубы и толщина стенки;
— вид сварного шва;
— вид и режим процесса термообработки;
— количество стыков;
— предполагаемое место работы.
Термическая обработка сварных соединений — часть 3
Когда невозможно поместить весь компонент в печь для термообработки (например, из-за размеров изготовления, кольцевых сварных швов в системе трубопроводов или при установке оборудования на месте), тогда локальная PWHT может быть единственный вариант. Местная PWHT требует тщательного планирования, чтобы обеспечить контроль скорости нагрева и охлаждения и достижение равномерной и правильной температуры. Неравномерный и / или быстрый нагрев может вызвать опасные температурные градиенты, вызывающие термически индуцированные напряжения, превышающие предел текучести.Это может привести к появлению новых остаточных напряжений при охлаждении компонента.
Местная PWHT может выполняться с использованием высокоскоростных газовых горелок, инфракрасных горелок, индукционного нагрева и нагревательных элементов с высоким или низким сопротивлением. Электрическое оборудование легче установить и контролировать, чем отопление с использованием природного газа или пропана, особенно на месте. Высоковольтный резистивный обогрев редко используется на объекте из-за необходимости располагать лучистые обогреватели на заданном расстоянии от поверхности и, что более важно, из-за рисков для здоровья и безопасности, связанных с использованием тока высокого напряжения.Два наиболее часто используемых метода — это низковольтный резистивный нагрев и индукционный нагрев.
Высокоскоростные газовые горелки более предпочтительны, когда требуется термическая обработка больших площадей, особенно если, например, обжиг может происходить внутри сосуда высокого давления, который затем становится собственной печью. При локальной PWHT кольцевых швов резервуара можно использовать внутренние изолирующие перегородки для локализации источника тепла. Клапаны с электроприводом и микропроцессорный контроль условий горения позволили добиться точного управления циклом нагрева.
Низковольтный электрический резистивный нагрев использует гибкие керамические нагревательные элементы, в просторечии известные как корсеты, соответствующее количество которых собирается для покрытия области, подлежащей термообработке. В индукционном нагреве используются изолированные кабели, которые могут быть обернуты вокруг стыка или сформированы, чтобы соответствовать области, подлежащей обогреву, или специально разработанный фитинг для повторяющихся операций PWHT, как показано на рис. 1. Для выполнения PWHT сначала присоединяются термопары контроля температуры, часто с помощью конденсатора. сварка разрядом, элементы помещаются на свои места, а область затем закрывается теплоизолирующими одеялами для уменьшения потерь тепла и поддержания приемлемого температурного градиента.
Нет стандартных терминов, используемых для описания различных регионов в пределах локальной зоны PWHT. В этой статье будут использоваться термины «полоса выдержки», «полоса нагрева», «полоса регулирования градиента», «градиент температуры», которые могут быть осевыми и сквозными по толщине, и «зона контроля», как предлагается ASME (см. Рис. 2).
Полоса выдержки — это область, до которой нагревается в указанном диапазоне температуры и времени PWHT. Он состоит из сварного шва, двух ЗТВ и части окружающего основного металла.Нагреваемая полоса — это область, покрытая нагревательными элементами, при этом температура на краю нагретой ленты обычно должна быть, по крайней мере, вдвое ниже температуры выдержки. Полоса регулирования температурного градиента — это область, где применяется теплоизоляция, возможно, дополненная дополнительными нагревательными элементами, чтобы гарантировать достижение приемлемого осевого температурного градиента от температуры PWHT до температуры окружающей среды. Зона управления — это область, где несколько нагревательных элементов сгруппированы вместе и управляются одной термопарой, что позволяет нагревать разные области независимо; особенно полезно для предметов большого диаметра или разной толщины.
Температурные градиенты могут быть осевыми (по длине трубы или емкости) и по толщине. Температурный градиент по толщине вызван потерями тепла с внутренней поверхности и зависит как от толщины, так и от внутреннего диаметра: чем больше диаметр, тем больше влияние радиационных и конвективных потерь. Как ширина полосы пропитывания, так и достигаемая температура могут быть существенно меньше, чем на внешней стороне трубы. Изоляция на внутренней поверхности уменьшит разницу между температурой и шириной, но это может быть невозможно для труб малого диаметра или трубопроводных систем.Этот сквозной градиент толщины является одной из причин того, что спецификации и нормы требуют, чтобы полоса выдержки или нагрева была минимальной ширины, как правило, так или иначе связанной с толщиной компонента.
Как упоминалось выше, в прикладных кодах есть правила, касающиеся размера обогреваемой площади, обычно связанные с толщиной. В круглом элементе, таком как стыковой сварной шов трубы или кольцевой шов сосуда высокого давления, ширину полосы легко вычислить. Например, ASME VIII требует, чтобы ширина полосы выдержки была в два раза больше толщины сварного шва или 50.8 мм с каждой стороны сварного шва, в зависимости от того, что меньше.
ASME B31.3 требует, чтобы ширина полосы выдержки составляла ширину сварного шва плюс 25,4 мм с каждой стороны сварного шва. BS EN 13445 не определяет ширину полосы выдержки, а вместо этого определяет ширину полосы нагрева 5√Rt с центром на сварном шве, где R = внутренний радиус компонента, а t = толщина компонента. В кодексах ASME нет требований относительно ширины полосы нагрева. Очень приблизительное эмпирическое правило для плоской пластины состоит в том, что длина нагреваемой ленты должна быть как минимум в два раза больше длины сварного шва, хотя практические соображения могут помешать достижению этого идеала.
Ни в одном кодексе или спецификации нет требований к ширине теплоизолированной ленты, хотя BS EN 13445 рекомендует 10√Re. Важно, чтобы соответствующая спецификация использовалась для получения конкретных указаний о том, что требуется, и стоит помнить, что технические требования к ширине полосы выдержки или нагрева являются минимальными и очень мало теряется при обеспечении комфортного превышения указанных размеров.
Что такое допустимый осевой градиент температуры? Опять же, в кодах и спецификациях мало советов.Обычно предполагается, что если температура на краю нагретой полосы выше половины температуры выдержки, то температурный градиент не будет вредным. Во время нагрева и охлаждения BS EN 13445 определяет максимальную разницу температур 150 ° C на 4500 мм ниже 450 ° C (1 ° C на 3 мм) и 1000 ° C на 4500 мм выше 4500 ° C (1 ° C на 4,5 мм).
Чтобы гарантировать, что градиенты и температуры контролируются в допустимых пределах, необходимо присоединить достаточное количество термопар для обеспечения как контроля температуры, так и регистрации.Для трубок малого диаметра, например диаметром менее 100 мм, достаточно одной контрольной зоны и одной регистрирующей термопары; между 100-200 мм одной контрольной зоной и одной регистрирующей термопарой в каждой из позиций на 12 часов и 6 часов; диаметром более 250 мм рекомендуется одна зона управления и одна регистрирующая термопара в каждом квадранте 900, 12, 3, 6 и 9 часов.
Эти термопары следует размещать по центральной линии сварного шва. Также потребуются термопары на краю пропиточной ленты и краю нагретой ленты.В идеале термопары также должны быть размещены на поверхности, противоположной нагревательным элементам, чтобы гарантировать достижение правильной температуры по толщине, хотя это редко возможно в трубных системах. Желательно удвоить количество термопар, чтобы справиться с возможностью отказа термопары.
В термопарахдля измерения температуры используется горячий и холодный спай, при этом горячий спай присоединяется к компоненту, а холодный спай — в регистраторе температуры.Очевидно, что для точного измерения температуры горячий спай должен иметь температуру компонента. Ошибки могут возникать, если соединение не надежно закреплено либо сваркой конденсаторным разрядом (CD), либо путем механического крепления проводов к компоненту, либо из-за перегрева спая термопары.
Сварка проводов термопарыCD дает наиболее точные результаты, особенно если две проволоки расположены на расстоянии 3-4 мм друг от друга. Механически прикрепленные провода, вероятно, необходимо будет изолировать, покрыв соединение термостойкой замазкой, чтобы предотвратить перегрев термопары расположенным выше нагревателем.Если покрытие проводов снято, оголенные провода также необходимо изолировать. Рекомендуется указать положения термопар на чертеже и включить их в официальный письменный документ по процедуре термообработки, который охватывает как технические характеристики, так и требования передовой практики.
Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами.
Процесс термообработки сварных швов труб ERW онлайн
Самая важная особенность стальных труб ERW — это отсутствие инородного присадочного металла, скорость нагрева, высокая эффективность производства, что является преимуществом, но также и его недостатки, что отсутствие присадочного металла, присадочный сплав не способствует улучшению свойств сварного шва. элемент; температура нагрева высока, звук короткий, градиент температуры сварки больше, поэтому некоторые стали подвержены фазе закалки и организуют напряжение, что делает сварной шов хрупкостью, комплексными механическими характеристиками в процессе сварки.Поэтому сварное соединение труб ERW должно выполняться после восстановительных мероприятий — термообработки сварного шва для улучшения организации, устранения напряжений и повышения производительности.
В последние годы, в связи с развитием холодных регионов и морских месторождений, трубы для ВПВ имеют более широкие перспективы для развития, что требует, чтобы трубы ВПВ имели хорошую низкотемпературную и коррозионную стойкость. Но теперь многие производители стальных труб ERW сваривают плохую низкотемпературную вязкость, значение FATT высокое, что значительно ограничивает его область применения.Низкотемпературная вязкость стальной трубы сварного шва ВПВ стала важным показателем уровня технологии.
Процесс термообработки сварных швов труб ERW в режиме онлайн, как правило, метод нагрева — это индукционный нагрев; датчики для обеспечения точности нагрева сварного шва, усовершенствованный автоматический сварочный агрегат, в основном оснащенный системой фотоэлектрического слежения: для обеспечения стабильности сопротивления температуры нагрева и оснащенный системами автоматического контроля температуры, типы процессов в основном используются в В дополнение к нормализации сварного шва, процессу отжига сварного шва, некоторые производители, чтобы улучшить ударную вязкость сварного шва, для высокопрочной стали, используя процесс передачи термической обработки, регулировать технологию качества, чтобы зерно сварного шва было улучшено, улучшенный сварной шов стойкость.Кроме того, в последнее время проводятся исследования и разработки процессов нормализации и отпуска, закалки и отпуска, а также термомеханической обработки. В настоящее время, по мировым условиям, наиболее широко применяется процесс термической обработки сварных швов или нормализации сварных швов. В процессе нормализации сварки обычно используется мощность ПЧ (1-10 кГц), но, учитывая шум, генерируемый колебаниями, и другие факторы, лучше всего использовать 1-3 кГц. Вы можете сваривать стальную трубу диаметром 50,8 мм выше нормы. Нормализационная обработка может значительно улучшить характеристики выравнивания сварного шва, параметры процесса включают в себя: максимальную температуру нагрева, скорость нагрева, время выдержки и начальную температуру с водяным охлаждением.
Линия сварки труб ERW проходит через нормализационную термообработку, вторичную нормализацию, закалку и отпуск, закалку и другие технологии для повышения роли ее ударной вязкости маловероятно. Чтобы в полной мере использовать преимущества контролируемой прокатки стали с высокой ударной вязкостью и обеспечить достижение сварного шва ERW трубы и основного металла «и другой жесткой посадки», этот процесс должен быть следующим: общая нормализация после обработки, использование нагретой области нагрева сварного шва. — смягчение, сопротивление изгибу трубы по сравнению с другими областями значительно уменьшено, характеристики, использование метода U & R (осадки и прокатка), область сварного шва для получения определенной степени сжатия — изгиб, затем охлаждение, чтобы улучшить ударную вязкость сварной шов.
Исследование влияния термообработки после сварки на сталь, прокатываемую для трубопроводов с термо-механическим контролем | IPC
Практические варианты прокладки новых или измененных трубопроводов часто ограничены, что в некоторых случаях может привести к строительству трубопроводов в потенциально сейсмических или оползневых зонах. Дизайнеры выступили за использование толстостенных труб в этих областях; с потенциальным требованием к термообработке кольцевого шва после сварки (PWHT) для снижения остаточных напряжений и закалки любых твердых микроструктур, образующихся во время строительной сварки.
Большая часть высокопрочных толстостенных труб производится с использованием стального листа с термомеханической обработкой (TMCP). Принято считать, что эти стали не предназначены для последующей термообработки и могут иметь некоторое ухудшение своих механических свойств при повторном нагреве выше критических температур. В ряде стандартов, спецификаций и технических публикаций признается влияние PWHT на механические свойства листа TMCP, но дается ограниченное руководство по тому, как это повлияет на свойства.Другие относятся непосредственно к вредному воздействию, например, BS 4514-1, в котором говорится, что «при проведении PWHT может потребоваться проверка свойств трубы и сварных соединений, подвергшихся термообработке» и EN10208-2, в котором говорится «Последующий нагрев материала TMCP выше 580 ° C может снизить прочность».
Реакция на PWHT двух сталей для трубопроводов TMCP, используемых в газотранспортной сети Великобритании, была исследована, чтобы подтвердить, происходит ли ожидаемое ухудшение свойств, и попытаться количественно оценить масштаб любого эффекта.Испытываемым материалом трубы был L450MB и L555MB (эквивалент API5L X65 и X80) с размерами 1219 мм × 25,4 мм и 1219 мм × 22,9 мм, соответственно, изготовленных с использованием процесса UOE и дуговой сварки под флюсом. Кольцевые сварные швы были изготовлены с использованием ручного процесса сварки металлической дугой в Национальном центре технического обслуживания трубопроводов в Великобритании.
Параметры PWHT были выбраны так, чтобы представлять верхний предел температурного и временного диапазонов, доступных в существующих стандартах и литературе, теоретически проверяя наихудший сценарий с точки зрения любого возможного вредного воздействия.
Проект включал подробную программу испытаний трубы, продольного и кольцевого сварных швов как в состоянии после сварки, так и в состоянии после термообработки. В документе описаны проведенные испытания и полученные результаты.
Механические свойства труб обоих сортов соответствуют минимальным требованиям соответствующих спецификаций после PWHT. Однако наблюдался общий вредный эффект PWHT, наиболее значительный для материала L555MB и особенно для продольного шва. Величина любого эффекта считается функцией химического состава материала, параметров TMCP, сварочных материалов и параметров PWHT.PWHT на материалах труб TMCP должна быть ограничена. Если невозможно избежать PWHT, следует провести испытания конкретного материала, чтобы четко определить величину любого ухудшения свойств при предлагаемой температуре PWHT и тепловом цикле.
Высокоэффективная технология термообработки после сварки (PWHT) | Технологии (O & M / Прочие услуги)
Монтаж трубопровода включает в себя десятки тысяч точек PWHT на большом предприятии и от десятков до сотен точек даже в небольшом проекте по техническому обслуживанию — факт, который означает, что влияние PWHT на график строительства трубопровода может быть значительным.Эта высокоэффективная технология PWHT с использованием индукционного нагрева позволяет сэкономить время и обеспечивает гораздо более высокую скорость нагрева (1000 градусов Цельсия / час), чем обычная PWHT с электрическим резистивным нагревательным элементом.
| Метод нагрева | Скорость (градус Цельсия / час) | КПД |
|---|---|---|
| Обычный электрический резистивный нагрев | 200 | 1 ступень / ночь |
| Индукционный нагрев | Более 1000 | 2 ступени / ночь |
- Широкая и равномерная зона нагрева
Достаточно широкая, чтобы покрыть зону равномерного нагрева согласно спецификации ASME на PWHT - Высокоточный контроль температуры
Источник питания с инверторным управлением обеспечивает точные шаги нагрева / удержания / охлаждения - Высокий уровень безопасности
В отличие от отжига с использованием электрического резистивного нагревательного элемента, индукционная катушка без тепловыделения обеспечивает высокий уровень безопасности - Простая установка
Катушка, активируемая одним касанием (встроенный лист катушки, который помещается вокруг трубопровода), обеспечивает простую установку и снятие по сравнению с индукционной катушкой, наматывающей вокруг трубопровода
- Конструкция трубопроводов в целом, печные трубы
| Завод / трубопровод | Материалы | №соединений |
|---|---|---|
| Аминный завод | Углеродистая сталь | 200 |
| Газовый завод | Углеродистая сталь | 800 |
| CCR Plat. | 9Cr-1Mo + Инколой 800 | 250 |
| HDS / CCR | Углеродистая сталь, 9Cr-1Mo | 800 |
| CCR Plat. | 1-1 / 4Cr-1 / 2Mo | 50 |
| CCR Plat. | 9Cr-1Mo | 500 |
| Газовый завод | Углеродистая сталь | 160 |
| Газовый завод | Углеродистая сталь | 850 |
Technologies (O & M / Прочие услуги)
Исследование структуры и механических свойств технических соединений титана
Целью исследования являлась технология сварки титановых трубопроводов.Проанализированы превращения этого материала под влиянием термической сварки. Основная цель заключалась в оценке свойств титановых участков стыка. Соединения труб различной толщины сваривали аргонодуговой сваркой TIG с оптимальной и пониженной интенсивностью газового потока. Были протестированы структура и механические свойства этих соединений. Для соединений, сваренных в этих двух условиях, были получены разные результаты испытаний. Даны рекомендации по технологии сварки и термообработке стыков после сварки.
1. Введение
Титан и его сплавы занимают важное место среди металлических конструкционных материалов благодаря своим особо ценным физико-химическим свойствам [1–3], которые включают небольшой удельный вес и большую прочность при нормальных и повышенных температурах. Эти материалы обладают высокой устойчивостью к атмосферной коррозии и различным агрессивным средам. Таким образом, благодаря своим свойствам титан и его сплавы находят множество применений в строительстве установок, трубопроводов и химического оборудования [4–6], как, например, реактор, сделанный из стального титанового листа с взрывоопасной оболочкой (рис. 1) [ 7, 8] или сварной технический титановый трубопровод.
Технический титан по сравнению с химически чистым элементом обычно загрязнен кислородом, азотом, водородом, углеродом, железом, кремнием и другими элементами. Количество этих примесей обычно составляет 0,2–1,2%. Эти случайные элементы образуют с чистым титаном соответствующие бинарные диаграммы равновесных систем (рис. 2) [9].
Титан технический и однофазные сплавы титана относятся к одной группе. Содержание стабилизирующих фазу элементов невелико и не превышает граничного значения в фазе.Таким образом, структура этих сплавов после пластической деформации и отжига состоит в основном из твердого раствора (> 95%).
В случае чистого титана температура аллотропного превращения равна 1155,5 К. При нагревании в этих условиях элементарная ячейка с гексагональной решеткой трансформируется в ячейку, которая кристаллизуется в правильную центральную решетчатую систему. При охлаждении происходит полное обратное превращение. При малых скоростях нагрева и охлаждения превращение развивается за счет зарождения новой фазы и увеличения зародышей (диффузия).Нагревание полуфабрикатов из титана выше температуры аллотропного превращения () всегда приводит к росту зерен независимо от нагрева или охлаждения.
При быстром охлаждении от температуры фазовой стабильности превращение становится мартенситным со сдвиговым механизмом (). Мартенсит титана является метастабильной фазой и образуется в результате деформации решетки [10]. Мартенситная фаза кристаллизуется в систему гексагональной решетки и определяет пересыщенный твердый раствор замещения элементов в.Помимо условий нагрева и охлаждения, морфология мартенсита зависит от начальной термической и пластической обработки. В зависимости от структуры можно выделить большие области с двойными кристаллами и иглами или пластинами с различным расположением, характерным для фазы.
В случае технического титана превращение происходит при более высокой температуре от 1133 до 1233 К. В его структуре содержится небольшое количество фазы за счет водорода и железа, которые находятся в пределах их равновесной растворимости в фазе α .Частицы фазы ограничивают рост пластинки фазы.
Титан проявляет особенно высокое сродство к кислороду в твердом и жидком состоянии при температурах выше 773 К. Азот увеличивает прочность титана больше, чем кислород и углерод. Водород увеличивает хрупкость титана.
2. Свариваемость технического титана
Из-за высокой термической эффективности переплава во время сварки титан претерпевает иной термический цикл сварки по сравнению со сталью.Основная проблема связана с хорошей пластичностью сварного соединения, которая зависит от структуры сварного шва и фазовых превращений, происходящих в зоне термического влияния при температурах выше превращения. Процесс сварки требует высокой точности из-за сильной химической активности кислорода, азота и водорода в области нагреваемого соединения.
В случае однофазных сплавов рост столбчатых кристаллов начинается из расплавленных зерен основного материала. Фазовое превращение при охлаждении сварных соединений обеспечивает дендритную структуру сварного шва.Фазовое превращение титана и его физические свойства определяют структурные изменения в различных объемах зоны термического влияния (рис. 3 (а)). Зона термического влияния характеризуется неравномерным нагревом каждого из объемов сплава. Это вызывает гетерогенное состояние напряжений, деформаций, фазовых превращений и структурных изменений. Различия в скорости охлаждения и отжига в зонах термического влияния для различной толщины свариваемых элементов представлены на рисунке 3 (б).
Зона термического влияния соединения содержит области неполного проплавления шва, полного фазового превращения, частичной рекристаллизации и рекристаллизации. В первых двух областях происходит рост зерен, а также сегрегация элементов и увеличение газосодержания. Размер зерен зависит от максимальной температуры нагрева, времени воздействия температуры выше фазового превращения и скоростей нагрева и охлаждения. Типичная диаграмма фазового превращения при сварке технического титана показана на рисунке 3 (в).
Область частичной рекристаллизации () (рис. 3 (а)) показывает меньший рост зерен, так как диапазон температур небольшой. Структура этой области состоит из фаз. Структура зоны рекристаллизации состоит в основном из зерен фазы α малого диаметра (равноосная структура) без каких-либо признаков фазовых превращений.
Зона рекристаллизации постепенно сливается со структурой основного материала. Для температур от 623 до 663 К зона термического влияния может включать гидриды TiH, разделенные на границах зерен, вдоль линий скольжения и двойниковых кристаллов.Сварные швы, включающие только элементы, стабилизирующие фазу, имеют однородную структуру, состоящую из мартенситной фазы. Элементы, стабилизирующие фазу, улучшают сопротивление водородному охрупчиванию соединения.
Сварочная проволока должна иметь заданную прочность и пластичность. Температура фазового превращения в материале проволоки всегда должна быть выше температуры превращения в основном материале. Таким образом, сварочный материал должен оставаться в отожженном состоянии после проведения термообработки основного материала.
Однофазный титан отличается хорошей свариваемостью. Изменение линейной энергии сварки мало влияет на пластические и прочностные свойства сварного шва и зоны термического влияния. Основным фактором, определяющим пластические свойства сварного шва, является скорость охлаждения этих зон. Для сплавов после пластической деформации важным фактором также является время выдержки основного материала при температурах, превышающих температуру рекристаллизации. Наилучшие пластические свойства сварных швов были получены при применении средней и высокой скорости охлаждения, при которой интенсивность роста зерна меньше.
Для технического титана применяются различные методы сварки плавлением. Универсальным методом является аргонодуговая сварка TIG [2]. Также используются электронно-лучевая сварка [11] и электрошлаковая сварка [12].
Для получения оптимальных механических и технологических свойств сварных соединений из титана их следует отжигать при температурах от 823 К до 953 К. Время выдержки составляет 0,33–1 ч для толщины 2–50 мм [13 ]. Отжиг следует проводить выше температуры рекристаллизации, но ниже температуры аллотропного превращения с последующим охлаждением на воздухе.Во избежание сварочных напряжений перед отжигом следует применять температуру от 723 К до 773 К с выдержкой 0,5–4 часа.
3. Результаты тестирования
3.1. Исходный материал и формовочные соединения
3.1.1. Исходный материал для труб-заглушек и присадочный металл
Исходные титановые элементы для сварки состояли из отрезков труб с внешним диаметром 355,6 мм () и толщиной = 8 мм, 88,9 мм () и = 3,05 мм. .Химический состав и механические свойства материала трубы и присадочного металла соответствовали стандартам ASTM B862 Grade 2 и ER Ti2-AWS 5.16, и они показаны в таблицах 1 и 2.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
| и — напряжение при растяжении и удлинение для основного материала трубы. | |||||||||||||||||||||||||
В наполнителе меньше кислорода, но соотношение других элементов аналогично. В материале трубы такой толщины больше водорода и железа по сравнению с толщиной. Прочность и удлинение присадочного металла были меньше, чем у материала трубы (таблица 2).
3.1.2. Процесс сварки патрубков
Приварка патрубков проводилась методом аргонодуговой сварки TIG высокой чистоты газа (99.975%). Сварку производил сварочный аппарат MagicWave 2200 Job производства австрийской компании Fronius. Диапазон силы тока составлял от 110 до 140 А для толщины и от 70 до 100 А при среднем напряжении 12 В. Сварочная горелка TIG с приставной коробкой была оборудована тремя потоками газа, защищающими соответственно лицевая сторона, корень и обратная сторона сварного шва. Эта комбинация защитила сварной шов и зону термического влияния от вредной активности кислорода, азота и водорода из воздуха.Для патрубков такой толщины оптимальный диапазон напускаемого газа составлял 10–20 л / мин.
Область стыка в патрубках такой толщины и мелкозернистой структуры исходного материала намеренно пропитывалась повышенной активностью атмосферного воздуха. Для этого была снижена газовая интенсивность в корневом и обратном потоках, что вызвало. Это было сделано для проверки влияния недостаточной газовой защиты на свойства соединения.
Остальные условия экспериментальных стыков такие же, как при стандартной сварке промышленных трубопроводов.Фрагменты оборудования, используемого польской фирмой Mostostal Plock SA для сварки элементов трубопроводов и экспериментальных стыков, представлены на рисунке 4.
3.2. Методика испытаний
Испытаны сварные соединения из технического титана. Образцы для испытаний были вырезаны из приварных патрубков. В соответствии со стандартом PN-EN ISO 15614-5: 2005 (U), который квалифицирует технологию сварки титана, были проведены визуальный осмотр, металлографическое исследование, а также испытания на твердость, растяжение и изгиб.
Визуальный контроль заключался в оценке цвета сварного шва и дефектов сварки. Макро- и микрометаллографические исследования проводились с помощью оптического микроскопа NEOPHOT 2. Образцы протравливали в реактиве Кролла. Из прибора для определения твердости по Виккерсу HPO 250 значения твердости HV10 были получены косвенно.
Во время испытания на растяжение образцы продемонстрировали скорость пластической деформации 0,0017 с -1 , измеренную на испытательной машине HECKERT UFP 400.После достижения определенного целевого предела текучести скорость растяжения была увеличена до 0,0053 с -1 . Образец для испытаний представлял собой длинную шпонку, вырезанную из стенки сварного штыря (рис. 4 (c)), таким образом, два плоских образца для испытаний по толщине и два по толщине.
При испытании на изгиб на той же испытательной машине использовались четыре плоских образца для испытаний такой толщины и четыре образца толщины, которые были вырезаны из заглушки таким же образом, как и в случае испытания на растяжение. При каждой толщине по два образца изгибали на лицевой стороне шва и два — на корне.Диаметр гибочной оправки 30 мм.
3.3. Свойства сварных соединений
При визуальном осмотре обнаружен серебристый (допустимый) цвет граней и корней на стыках толщины и синий цвет (недопустимый) на стыках толщины. Наблюдение не выявило кратеров, трещин или неполного плавления. Макроструктура швов по толщине и ее характерные зоны показаны на рисунке 5.
Результаты микроскопического исследования представлены на рисунках 6 и 7.Основной материал шва по толщине имеет немного больше фазы и более мелкие зерна, чем материал шва по толщине. В обоих соединениях выявлено наличие фаз, и, характерных для технического титана в исходном состоянии и под воздействием термического цикла сварки. Более тонкие соединения (Рисунки 7 (b) -7 (d)) содержат большее количество мартенсита, чем более толстые (Рисунки 6 (b) -6 (d)), в то время как сам сварной шов имеет более мелкие зерна.
Значения твердости и относительные твердости в каждой зоне соединения в и показаны на Рисунке 8.В обоих случаях относительная твердость соединений самая высокая в сварном шве. Соединения толщины имеют большую твердость HV 10; следовательно, для зон W, PZ и HAZ условие действительно.
Результаты испытаний на растяжение плоских образцов представлены в таблице 3. Соединения толщины с трещинами в сварном шве имеют большую прочность на разрыв. Швы такой толщины растрескались в зоне термического влияния со стороны зоны проплавления. Результаты этих испытаний показывают, что для каждого показателя относительной прочности на разрыв существует условие.В случае удлинения с показателем относительного удлинения функции взаимного условия, то есть. Изменения прочности в результате испытания на статическое растяжение представлены на рисунке 9. Каждое из этих значений превышает допустимую прочность МПа согласно ASTM B862 Grade 2. Соединения указанной толщины имеют меньшее удлинение.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| и — растягивающее напряжение и удлинение для соединения: = /, = /. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Результаты испытаний на изгиб показаны в Таблице 4. Помимо положительных результатов испытаний (180 градусов), были получены два отрицательных (58 и 67 градусов). Это относится к швам той толщины, в которой угол изгиба на корневой стороне был ниже допустимого значения.