Требования к предварительной тепловой обработке для сварки сплавных стальных труб
Предварительная тепловая обработка является важным шагом в процессе сварки сплавленных стальных труб. Его целью является снижение теплового напряжения, предотвращение трещин и обеспечение прочной металлургической связи между сварными секциями. Необходимость предварительного нагрева зависит от состава сплава, толщины трубы, метода сварки и условий обслуживания. Игнорирование надлежащих процедур предварительного нагрева может привести к дефектам сварки, таким как трещины, вызванные водородом, снижение прочности или преждевременный сбой во время обслуживания.
1. Цель предварительной тепловой обработки
Снижение риска трещины, вызванной водородом (HIC): Предварительное нагревание замедляет скорость охлаждения после сварки, позволяя водороду диффузировать из металла сварки и зоны, затронутой теплом (HAZ).
Нижние тепловые градиенты: предварительное нагревание минимизирует температурную разницу между областью сварки и окружающим материалом, уменьшая остаточные напряжения и искажения.
Улучшение сваряемости: Некоторые сплавные элементы, такие как хром и молибден, могут увеличить твердость и чувствительность к трещинам. Предварительное нагревание помогает в достижении лучшей плавления и сварной гибкости.
2. Типичные температуры предварительного нагревания Требуемая температура предварительного нагревания варьируется в зависимости от типа сплава и толщины стены:
Низкоплавленные стали (например, ASTM A335 P1, P11): обычно требуют предварительного нагрева в диапазоне 150-300°C
Высшие классы сплавов (например, ASTM A335 P22, P91): может потребовать предварительного нагрева между 200-400 ° C
Для более толстых секций (более 25 мм) обычно применяются более высокие температуры предварительного нагрева для снижения риска холодного трещины.
3. Методы нагревания Предварительное нагревание должно быть равномерным и контролируемым, чтобы избежать неравномерного расширения и теплового удара. Общие методы включают:
Индукционное отопление
Электрическое сопротивление нагревательных одеяла
Газовые факелы (для небольших диаметров или полевых приложений) Температура должна измеряться с помощью термопар, температурных карандашей или инфракрасных термометров для обеспечения точности.
4. Продолжительность и покрытие предварительного нагрева Предварительно нагреваемая область должна распространяться на минимальное расстояние, обычно 75 мм или более, с обеих сторон сварного соединения. Трубы должны быть приведены до целевой температуры предварительного нагрева и удерживаться при этой температуре до начала сварки. Труба не должна охлаждаться ниже минимальной температуры предварительного нагрева между проходами.
5. Влияние условий окружающей средыВ холодной или ветряной среде может потребоваться дополнительная изоляция или ветровые щиты для поддержания последовательных температур предварительного нагрева. Внезапное охлаждение из-за пробелов может привести к неравномерному нагреванию и локализованным трещинам.
6. Интеграция с тепловой обработкой после сварки (PWHT) Предварительное нагревание часто используется в сочетании с тепловой обработкой после сварки, особенно для сплавленных сталей, чувствительных к хрупкости температура или отказу по повозу. Предварительное нагревание помогает уменьшить твердые микроструктуры в HAZ, в то время как PWHT еще больше облегчает напряжение и восстанавливает прочность.
Предварительная тепловая обработка является решающим требованием к сварке для сплавных стальных труб, особенно для средних и высоких сплавных сортов и более толстых секций. Контролируя температуру перед сваркой, производители могут значительно снизить риск трещины сварки, улучшить механические свойства и обеспечить долгосрочную надежность сварных соединений в сложных условиях обслуживания.
Ссылки:
ASME Раздел IX — Сварка и зварка
AWS D10.8 - Рекомендуемые методы сварки труб и труб из хромо-молибденовой стали
ASTM A335 - Стандартная спецификация для бесшовных ферритных сплавных стальных труб для высокотемпературного обслуживания
API RP 582 - Руководство по сварке для химической, нефтяной и газовой промышленности
ASM Handbook, Volume 6 Сварка, пайка и пайка
