متطلبات المعالجة الحرارية المسبقة لحام سبيكة أنابيب الصلب

متطلبات المعالجة الحرارية المسبقة لحام سبيكة أنابيب الصلب

المعالجة المسبقة للحرارة هي خطوة حاسمة في عملية لحام أنابيب الفولاذ السبائك. الغرض منها هو تقليل الإجهاد الحراري ومنع التشقق وضمان رابط معدني سليم بين الأقسام الملحومة. تعتمد الحاجة للتسخين المسبق على تكوين السبائك وسمك الأنابيب وطريقة اللحام وظروف الخدمة. يمكن أن يؤدي تجاهل إجراءات التدفئة المسبقة المناسبة إلى عيوب اللحام مثل التشقق الناجم عن الهيدروجين ، أو تقليل صلابة ، أو الفشل المبكر أثناء الخدمة.

1. غرض المعالجة الحرارية المسبقة

تقليل خطر التشقق الناجم عن الهيدروجين (HIC): التسخين المسبق يبطئ معدل التبريد بعد اللحام ، مما يسمح للهيدروجين بانتشار خارج معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).

تدرجات حرارية أقل: التدفئة المسبقة تقلل من فرق درجة الحرارة بين منطقة اللحام والمواد المحيطة ، مما يقلل من الإجهادات المتبقية والتشويه.

تحسين قابلية اللحام: بعض عناصر سبيكة، مثل الكروم والموليبدينوم، يمكن أن تزيد من صلابة وحساسية الشقوق. تسخين مسبق يساعد في تحقيق الاندماج وتحسين مرونة اللحام.

2. درجات حرارة ما قبل الحرارة النموذجية تختلف درجة حرارة ما قبل الحرارة المطلوبة حسب نوع سبيكة وسمك الجدار:

الفولاذ المنخفض السبائك (على سبيل المثال ، ASTM A335 P1 ، P11): عادة ما يتطلب التدفئة المسبقة في نطاق 150-300 درجة مئوية

درجات سبيكة أعلى (على سبيل المثال ، ASTM A335 P22 ، P91): قد تتطلب التدفئة المسبقة بين 200-400 درجة مئوية

بالنسبة للأقسام الأكثر سمكاً (أكثر من 25 مم) ، يتم تطبيق درجات حرارة أعلى قبل التسخين بشكل عام لتقليل خطر التشقق البارد.

3. طرق التدفئة يجب أن تكون التدفئة المسبقة موحدة ومتحكمة لتجنب التوسع غير المتساوي والصدمة الحرارية. وتشمل الأساليب الشائعة:

التدفئة الاستقرائية

بطانيات التدفئة المقاومة الكهربائية

مشاعل الغاز (للتطبيقات ذات القطر الصغير أو الميدانية) يجب قياس درجة الحرارة باستخدام أجهزة الحرارة أو قلم الأقلام أو مقاييس الحرارة تحت الحمراء لضمان الدقة.

4. مدة ما قبل الحرارة والتغطية يجب أن تمتد المنطقة المسخنة مسبقاً إلى الحد الأدنى من المسافة - عادة 75 مم أو أكثر - من جانبي مفصل اللحام. يجب جلب الأنابيب إلى درجة الحرارة المستهدفة قبل التسخين والاحتفاظ بها في تلك درجة الحرارة حتى يبدأ اللحام. لا يجب السماح للأنابيب بالتبريد تحت الحد الأدنى لدرجة الحرارة المسبقة للتسخين بين المرور.

5. تأثير الظروف البيئية في البيئات الباردة أو الرياحية ، قد تكون هناك حاجة إلى عزل إضافي أو كسرات رياح للحفاظ على درجات حرارة ثابتة قبل التسخين. التبريد المفاجئ بسبب المسودات يمكن أن يؤدي إلى التدفئة غير المتساوية والتشقق المحلي.

6. التكامل مع المعالجة الحرارية لما بعد اللحام (PWHT) غالبا ما يستخدم التدفئة المسبقة جنبا إلى جنب مع المعالجة الحرارية لما بعد اللحام ، وخاصة بالنسبة للفولاذ السبائك الحساسة للتدهور أو فشل الزحف. تساعد التدفئة المسبقة على تقليل الهياكل الدقيقة الصلبة في HAZ ، في حين تخفف PWHT من الإجهاد وتعيد الصلابة.

استنتاج المعالجة الحرارية المسبقة هي متطلبات لحام حاسمة للأنابيب الفولاذية السبائك ، خاصة بالنسبة للصفوف المتوسطة إلى عالية السبائك والأقسام السميكة. من خلال التحكم في درجة الحرارة قبل اللحام ، يمكن للمصنعين تقليل مخاطر تكسير اللحام بشكل كبير ، وتحسين الخصائص الميكانيكية ، وضمان موثوقية المفاصل الملحومة على المدى الطويل في ظروف الخدمة الصعبة.

المراجع:

ASME القسم التاسع - مؤهلات اللحام واللحام

AWS D10.8 - الممارسات الموصى بها لحام الأنابيب والأنابيب الصلبية من الكروم والموليبدينوم

ASTM A335 - المواصفات القياسية للأنابيب الفولاذية السلسة للسبائك Ferritic لخدمة درجات الحرارة العالية

API RP 582 - مبادئ توجيهية لحام الصناعات الكيميائية والنفطية والغازية

دليل ASM ، المجلد 6 - اللحام واللحام واللحام