Svařovací ocelové trubky s válcovaným horkým válcováním vyžaduje přísné dodržování specializovaných postupů, aby byla zajištěna strukturální integrita a dlouhověkost. Kvalita svařovaných kloubů významně ovlivňuje celkový výkon těchto průmyslových složek s vysokou hodnotou, zejména v kritických aplikacích, jako je přeprava ropy a plynu, tlakové nádoby a strukturální podpora. Tato komplexní příručka nastiňuje kritické požadavky na dosažení optimálního výsledku svařování s ocelovými trubkami.
Požadavky na přípravu před svatem
Správná příprava je základem úspěšných svařovacích operací pro ocelovou trubku. Před zahájením svařování je třeba dodržovat několik klíčových kroků:
Příprava a čištění povrchu
Povrchy potrubí válcované na horka musí být důkladně vyčištěny, aby se odstranily všechny kontaminanty, které by mohly ohrozit integritu svaru. To zahrnuje:
Mechanické čištění pomocí kartáčů nebo brusky pro odstranění povrchové rzi
Chemické čištění za účelem odstranění olejů a tuků
Odstranění mlýnského měřítka prostřednictvím procesů pískovců nebo procesů moření
Eliminace jakékoli vlhkosti, která by mohla způsobit vodíkové zvlnění
Protokoly předehřívání
Předehřívání je nezbytné pro silnější potrubí (obvykle nad 19 mm) a pro stupně z oceli z slitiny obsahující vyšší obsah uhlíku. Tento proces:
Snižuje tepelný náraz a zabraňuje praskání chladu
Snižuje rychlost chlazení v tepelně postižené zóně (HAS)
Minimalizuje zbytková napětí, která by mohla vést k deformaci
Umožňuje difúzi vodíku z oblasti svaru
Teploty předehřívání se obvykle pohybují od 100 ° C do 300 ° C, v závislosti na specifikaci materiálu a tloušťce stěny. Například materiál API 5L x65 obecně vyžaduje předehřátí na 150 ° C pro tloušťku stěny přesahující 25 mm.
Úvahy o společném designu
Správný design kloubů je rozhodující pro operace svařování potrubí. Konfigurace by měla odpovídat za:
Tloušťka materiálu a specifikace stupně
Vhodné úhly drážky (obvykle 60-75 °)
Rozměry obličeje a měření kořenových mezer
Dostupnost svařovacího zařízení
Výběr svařování
Výběr vhodné metody svařování přímo ovlivňuje kvalitu a trvanlivost konečného kloubu. Několik procesů je vhodných pro trubku válcované na horka:
Běžné metody svařování pro ocelovou trubku
Smaw (Shailded Metal Arc Welding) : všestranný pro polní aplikace, ale nabízí nižší míry depozice
GTAW/TIG (svařování plynového wolframu) : Poskytuje přesnost pro kořenové průchody a tenkostěnné trubky
GMAW/MIG (svařování oblouku plynového kovového oblouku) : Nabízí vyšší míru depozice pro silnější materiály
FCAW (svařování obloukového toku) : Vhodné pro terénní aplikace s vyššími mírami depozice
Saw (ponořené svařování oblouku) : Ideální pro výrobu obchodů s většími průměry
Optimalizace parametrů svařování
Kritické parametry musí být přesně ovládány podle specifikací potrubí:
Amperage: Musí odpovídat tloušťce a poloze materiálu (obvykle 80-250A pro Smaw)
Napětí: ovlivňuje délku a penetraci oblouku (obvykle 20-30 V pro GMAW)
Rychlost cestování: ovlivňuje vstup tepla a profil svaru
Teplota interpassu: obvykle udržována mezi 100-250 ° C
Požadavky na tepelné zpracování po západu
Tepelné zpracování po svařování je často povinné, zejména pro vysokotlaké aplikace, které odpovídají standardům ASME, API nebo ISO:
Postupy reliéfu napětí
Posvícené tepelné zpracování (PWHT) provádí několik kritických funkcí:
Snižuje zbytková napětí, která by mohla vést k praskání korozí napětí
Tíly potenciálně křehké mikrostruktury v zóně postižené teplem
Zlepšuje tažnost a houževnatost svařovaného kloubu
Zvyšuje rozměrovou stabilitu ve službě vysokoteplotní
U potrubí z uhlíkových ocelí (jako je ASTM A106 stupeň B) se typické teploty napětí napětí pohybují od 550 ° C do 650 ° C s dobou držení na základě tloušťky materiálu (zhruba 1 hodinu za 25 mm).
Spotřební výběr a kompatibilita
Svařovací materiály musí být pečlivě spojeny s vlastnostmi základních kovů:
Požadavky na kovový kovový výplň
Kritéria výběru zahrnují:
Chemické složení kompatibilní s materiálem ocelového potrubí
Stejná nebo větší pevnost v tahu ve srovnání se základním materiálem
Vhodné nárazové vlastnosti pro teplotu služby
Odolnost proti korozi nebo překročení základního materiálu (zejména pro aplikace kyselých služeb na nace MR0175)
Mezi běžné kovy plnivy pro trubky z uhlíkové oceli patří E7018 pro Smaw a ER70S-6 pro procesy GMAW.
Stínění výběru plynu
Pro procesy vyžadující vnější stínění plynu:
Argon: Poskytuje vynikající stabilitu oblouku pro GTAW
Směsi argonu/CO2 (obvykle 75%/25%): Standard pro GMAW uhlíkové oceli
Směsi helia/argonu: Pro specializované aplikace vyžadující vyšší vstup tepla
Kontrola a kontrola kvality
Přísné testování zajišťuje, že svařované klouby splňují průmyslové standardy:
Metody nedestruktivního vyšetření
Radiografické testování (RT) : Vyžadováno pro kritické klouby na API 1104 nebo ASME B31.3
Ultrazvukové testování (UT) : Preferované pro trubky s tlustými stěnami
Inspekce magnetických částic (MPI) : Pro detekci povrchové trhliny
Testování penetrantů kapaliny (PT) : Pro identifikaci povrchových vad v nemagnetických materiálech
Požadavky na mechanické testování
Ověření společné integrity obvykle zahrnuje:
Testování v tahu pro potvrzení přiměřené síly
Ohýbání testování pro ověření tažnosti
Testování dopadu na aplikace s nízkou teplotou
Testování tvrdosti, aby bylo zajištěno, že hodnoty zůstávají v přijatelných rozsazích (obvykle pod 250 HV pro trubku z uhlíkové oceli v kyselém servisu)
Strategie kontroly deformace
Minimalizace zkreslení během svařování vyžaduje pečlivé plánování:
Strategické sekvenování průchodů svaru (obvykle pomocí vyvážených svařovacích vzorů)
Aplikace správných nástrojů pro příslušenství a zarovnání
Techniky občasného svařování pro velké sestavy
Metody svařování zadního kroku k rovnoměrně distribuci vstupu tepla
Zvláštní úvahy pro ocelové trubky z slitiny
Potrubí s vysokou mírou vyžaduje další preventivní opatření:
Přísná kontrola teploty předehřívání a interpas
Výběr procesů svařování s nízkým množstvím
Přesnější cykly tepelného zpracování po západu
Zvýšená ochrana před atmosférickou kontaminací během svařování
Specializované výplňové kovy odpovídající přesné složení základního materiálu
Závěr
Svařovací ocelové trubky s horkou válcováním vyžaduje pečlivou pozornost přípravy, výběru procesů, kompatibility materiálu a léčbu po zamíchání. Dodržování těchto požadavků zajišťuje klouby, které udržují inherentní výhody konstrukce potrubí a zároveň poskytují požadovanou sílu, odolnost proti korozi a životnost pro kritické průmyslové aplikace. Při vývoji postupu svařovacích postupů pro specifické potrubní aplikace vždy konzultujte příslušné kódy, jako je API 1104, ASME B31.3 nebo ISO 15614.
