Термообработка сварных швов трубопроводов: 404 Страница не найдена

Содержание

Термообработка сварных швов трубопроводов из нержавеющей стали

Способов высокотемпературной обработки металла существует очень много. К ним можно отнести и закалку, и отпуск, и нагрев перед деформацией, и ковку, и многие другие технологичные процессы, связанные с нагревом металла. Термообработка сварных швов трубопроводов из нержавеющей стали – это один из видов высокотемпературной обработки, позволяющий получить изделие высокого качества, продлив его срок эксплуатации на максимально возможный срок.

Термообработка сварных швов – этапы

Термообработка сварных швов заключается в нагреве металла в местах соединения для снятия напряжения, которое образовалось в швах во время сварки. Термообработка сварных швов состоит из трех этапов:

  1.  Подготовительный этап – нагрев изделия перед началом сварочных работ. Производится для придания металлу эластичности.
  2.  Промежуточная термообработка – постоянный нагрев изделия в процессе произведения сварочных работ. Производится для достижения максимальной эластичности металла, вследствие чего образуется минимальное напряжение.
  3.  Термообработка сварных швов – нагрев изделия непосредственно после проведения всех сварочных работ. Производится для максимального избавления изделия от остаточного напряжения металла в местах соединения.

Термообработка сварных швов трубопроводов – это отличный способ защитить уязвимые места изделия от коррозии и повысить уровень прочности труб, продляя их срок эксплуатации.

Термообработка сварных швов – достоинства нагрева ТВЧ

Нагрев ТВЧ обладает широким рядом преимуществ, что и позволило ему отвести все альтернативные виды нагрева на второй план.

  1.  Термообработка сварных швов получается равномерной, что позволяет максимально разгладить напряжение металла.
  2.  Тепло образуется непосредственно в металле без воздействия внешних раздражителей на изделие.
  3.  Индукционный нагрев может повторить любую среду, так же может производиться в вакуумной среде для защиты металла от окисления.
  4.  Нагрев ТВЧ позволяет экономить значительную часть производственных ресурсов, что положительно сказывается на бюджете предприятия.
  5.  Индукционная установка обладает компактными размерами, и может легко перевозиться на место проведения работ, если возникнет такая необходимость.

Термообработка сварных швов при помощи индукционного оборудования стала простым процессом, позволяющим улучшить качество трубопроводов из нержавеющей стали.

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

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.

Виды Термической обработки (термообработки) сварных швов

Термообработка (Термическая обработка металлов)

Термообработка (Термической обработкой)  называется совокупность операций нагрева метала, выдержки и охлаждения твердых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и  структуры. Термическая обработка используется либо в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости давлением, резанием, либо как окончательная операция технологического процесса, обеспечивающая заданный уровень свойств детали.

Термическая обработка сварных соединений состоит из нагрева их с определенной скоростью до нужной температуры, выдержки при этой температуре и охлаждения также с определенной скоростью. Различают следующие виды термической обработки: термический отдых; высокий отпуск; нормализация; аустенизация; стабилизирующий отжиг; улучшение, заключающееся в нормализации с последующим высоким отпуском.  

Наиболее часто в строительстве применяют высокий отпуск для углеродистых и легированных сталей с целью снижения сварочных напряжений и улучшения структуры. При этом обязательна небольшая скорость охлаждения после выдержки (300—400°С/ч) в интервале от температуры выдержки до 300 °С, после чего охлаждение на спокойном воздухе. Значительно реже применяют другие виды термообработки.

Нормализацию применяют главным образом для сварных соединений труб из легированной стали диаметром до 100 мм и небольшой толщины. Она заключается в нагреве при более высокой температуре, чем при высоком отпуске (для низколегированных сталей до 900—950 °С), выдерживании несколько минут и охлаждении в условиях утепления и предупреждения от сквозняков.

Термический отдых применяют для сварных соединений из низколегированной стали, имеющую склонность к образованию трещин вследствие выделения растворенного водорода, диффундирующего из шва в зону термического влияния. Нагрев производят до 250—300 °С и выдерживают несколько часов.

Аустенизацию применяют для получения в сварных соединениях из хромоиикелевых нержавеющих сталей однородной структуры аустенита, улучшения механических свойств (пластичности) и снижения сварочных остаточных напряжений на 70—80 %.

Стабилизирующий отжиг применяют для тех же сталей с целью снижения сварочных напряжений на 70—80%, обеспечения стабильной структуры и предупреждения появления коррозионных трещин. Улучшение относится к полной термической обработке и производится в стационарных термических печах. Оно снижает остаточные сварочные напряжения и полностью восстанавливает структуру и свойства металла, изменившиеся от сварки.

Для термической обработки применяют несколько способов нагрева:

в стационарных термических печах;

радиационный (электросопротивлением и газопламенный), индукционный; термохимический  смешанный  (электросопротивлением и индукционный токами промышленной частоты).

 

Аппаратура и технология термической обработки

 

Для проведения эффективной термообработки сварных соединений промышленностью и строительными ведомствами изготовляется широкий ассортимент оборудования, в комплект которого входят нагревательное устройство, источники питания и посты (пульты) управления и контроля за технологией термообработки.

Нагревательные устройства, их конструкция и технология использования должны соответствовать методам нагрева.

В строительно-монтажных организациях применяют нагревательные устройства для местной термической обработки сварных соединений, к которым относятся гибкие электронагреватели сопротивления ГЭН

 

Электронагреватели ГЭН состоят из набора пальцевых нагревателей, заизолированных керамическими втулками, внутри которых проходят плоские спирали из нихромовой проволоки. Подогреватель состоит из большого количества таких пальцев, гирлянда которых шириной до 160 мм достаточно гибкая для обхвата труб и корпусов конструкций диаметром от 0,1 до 5—6 м.

Большая удельная мощность ГЭН, возможность использования для нагрева спирали обычных сварочных трансформаторов и преобразователей, а также простота обслуживания и ремонта и другие качества обеспечили широкое применение   этих   нагревателей.

 

Комбинированные электронагреватели КЭН состоят из гирлянды керамических изоляторов, внутри которых проходит пучок нихромовых проволок. Как видно из 15.12,6, эта гирлянда, питаемая от одного источника (мощного сварочного трансформатора), подогревает сварное соединение за счет электронагрева нихромовой проволоки, а также наведения индукционных токов нагрева, что обеспечивает общую температуру подогрева до 1000 °С. КЭН применяют при строительстве тепловых электростанций для термической обработки стыков труб диаметром до 1620 мм.

Индукционные электроподогреватели представляют собой индукторы-соленоиды, выполненные из медной трубки или проволоки. Используют индукторы с воздушным и водяным охлаждением . При воздушном охлаждении медный неизолированный провод сечением 120—240 мм2 (при частоте 50 Гц) наматывают в один слой с зазором 15—20 мм на изделие, предварительно обмотанное теплоизоляцией. Применяют конструкцию из охлаждаемой водой латунной или медной гибкой гофрированной трубки, по наружной поверхности которой навит многожильный медный кабель, покрытый сверху гибкой асбестовой изоляцией.

Газопламенные нагреватели представляют собой горелки (многопламенные, кольцевые, трубчатые с факельным устройством и др. ), в которых в качестве горючего используются ацетилен, пропан, природный газ с добавлением кислорода или воздуха.

Для полной термообработки шаровых резервуаров и других корпусных конструкций используют специальные теплогенераторные установки с мощными факельными горелками, термообрабатывающими всю конструкцию.

Для термохимического нагрева применяют устройства, изготовленные из экзотермических смесей, в виде гибкого шнура, охватывающего стык с двух сторон, или в виде пакетов и ковриков, закрепляемых на стыке металлическими полосами. При сгорании они обеспечивают нагрев до высокого отпуска  (800°С).

Источниками питания электрических нагревателей служат в основном сварочные трансформаторы, мощность которых подбирается в зависимости от величины изделия. При необходимости используют сдвоенные трансформаторы для параллельного питания нагревателей. Для индукционного нагрева кроме токов промышленной частоты, на которых работают сварочные трансформаторы, используются высокочастотные токи от машинных преобразователей повышенной частоты на 2450, 2960 и 8000 Гц и от тиристорных преобразователей на 2400 Гц.

Для термической обработки сварных соединений труб и корпусов различных аппаратов, газгольдеров и емкостей с помощью перечисленных нагревателей и источников питания комплектуются установки (посты), имеющие ручное управление процессом, ручное дистанционное управление и программное управление-Установки с дистанционным и программным управлением могут обслуживать одновременно термообработку нескольких сварных соединений. Посты для газопламенной термообработки комплектуются горелками, коллекторами для газовых баллонов или емкостями с горючим.

Рабочие-термисты, обслуживающие установки для термообработки, должны пройти обучение и получить удостоверение на право производства работ по термообработке сварных соединений на имеющемся оборудовании. Работающие с электроподогревателями сопротивления или индукционными аппаратами должны иметь группу по электробезопасности не ниже II, а электромонтажники, монтирующие эти аппараты, и руководители работ — группу не ниже III.

Для контроля температур при термообработке применяют термоэлектрические пирометры, специальные термометры, приборы, регистрирующие температуру и время (самопишущие автоматические потенциометры), термоиндикаторные карандаши и краски.

После   окончания   термообработки   проверяют   ее качество путем замеров твердости наружной поверхности сварных соединений или испытанием контрольных соединений, а в необходимых случаях — испытанием образцов, вырезанных из конструкции.

Поделиться ссылкой:

как и зачем выполняется, техника, нюансы, плюсы и минусы

Существуют области, в которых качество сварного шва имеет огромное значение, чаще всего это в производстве и при прокладке трубопроводов. Необходимо защитить шов от коррозии, деформации.

Правильно организованный рабочий процесс, опытные сварщики, точные чертежи, контроль качества, качественные комплектующие – все это необходимо.

Однако большое значение также имеют дополнительные методы обработки сварочного соединения. Одним из таких эффективных способов является термический.

Содержание статьиПоказать

Описание метода

Обработка соединений при помощи высоких температур называется термической обработкой (термообработкой) и предназначена для их защиты от коррозии, дефектов, растрескивания.

При этом повышаются механические характеристики соединения, его жаростойкость.

Метод похож на обжиг, используемый при работе с глиной, которая после этого приобретает новые свойства.

Заключается метод термообработки в нагревании соединения, удерживания его некоторое время нагретым, и затем охлаждении. Применяется при этом специальное оборудование для термообработки, о котором мы расскажем ниже.

Таких методов существует несколько, различаются они своими температурными режимами, в зависимости от обрабатываемого материала. При обработке стали, например, диапазон температур составляет от 650 до 1125 ОC. Время нагрева – от 1 до 5 часов.

После прогрева сталь охлаждается естественным способом. С помощью такого воздействия улучшаются механические характеристики, ударная вязкость, пластичность соединения.

Метод термообработки сварных соединений часто применяется при сваривании трубопроводов, где очень важны характеристики сварных швов.

Способы прогрева сварных соединений

Существует несколько способов термообработки сварных соединений. Выбор их зависит от доступности детали, ее размеров, возможности монтажа нагревательных устройств и др.

Чаще всего используются печи, нагреватели газопламенные и индукционные, специальные гибкие нагреватели.

Главные условия, которые надо учитывать при выборе способа нагрева — простота монтажа, равномерность нагрева соединения, отсутствие перепадов температур, небольшой вес устройства.

Самый несложный и недорогой метод обработки соединения – локальный, с использованием гибких нагревателей. Обычно применяется при монтаже трубопроводов.

Такие нагревательные устройства легко монтируются на трубы любого размера, их можно использовать в труднодоступных местах.

Для обработки труб малого диаметра применяются муфельные печи. При их использовании необходимо правильно установить печь. Ось вращения не должна совпадать с осью геометрической, в противном случае не удастся добиться равномерного нагрева.

Также при работе с трубопроводами широко распространены индукционные устройства, недорогие, но достаточно эффективные. Состоят они из многожильных кабелей из меди, выполняющих функцию нагревателя.

Охлаждаются эти нагреватели воздухом. При монтаже рекомендуется оставить небольшое расстояние между нагревателем и обрабатываемой деталью. Это обеспечит быстрый, равномерный разогрев шва.

Ниже вы можете увидеть таблицу со свойствами индукторов.

Еще один часто используемый метод – газопламенный, с использованием газовых горелок. Эти горелки имеют несколько каналов выхода пламени, образующегося при сгорании горючего газа и кислорода.

Такой метод обычно применяют в местах, куда сложно доставить и смонтировать другое оборудование. Минус данного способа –он требует гораздо большего времени.

Процесс термообработки

При проведении термической обработки сварного соединения необходимо учитывать длину шва, обеспечив его равномерный прогрев.

Надо правильно настроить характеристики процесса, такие как скорость, температура, время прогрева, а также скорость, время охлаждения. Начинается обработка с изоляции шва.

Например, если мы используем газовую горелку – шов изолируется асбестовым листом толщиной 2-3 см. После этого производится закрепление самой горелки. Так происходит обработка, если мы используем индукционные устройства.

Надо добиться того, чтобы сварной шов не терял тепло. Для этого надо выбирать прочные и теплостойкие изоляционные материалы.

Кроме этого, они должны быть достаточно гибкими и легкими. Ниже вы можете увидеть таблицу, где указаны самые часто используемые изоляционные материалы.

Для работ по термообработке сварных соединений необходима соответствующий опыт и навыки, специалисты в этой области предварительно обучаются. Процесс обычно контролирует старший мастер.

В его обязанности входит подбор и монтаж необходимого оборудования, контроль исправности оборудования. Также мастер должен проверить, насколько качественно проведена подготовка деталей к термообработке.

После термообработки детали надо дать остыть, затем произвести окончательную зачистку соединения от шлака.

В заключение