Kuumavalssaisten teräsputkien hitsaamisen olennaiset vaatimukset

Hitsaus kuumavalssatut teräsputket vaativat tiukan tarttumisen erikoistuneisiin menettelyihin rakenteellisen eheyden ja pitkäikäisyyden varmistamiseksi. Hitsattujen liitosten laatu vaikuttaa merkittävästi näiden arvokkaiden teollisuuskomponenttien yleiseen suorituskykyyn, etenkin kriittisissä sovelluksissa, kuten öljyn ja kaasun kuljetus, paineastiat ja rakenteelliset tuet. Tämä kattava opas kuvaa kriittisiä vaatimuksia optimaalisten hitsaustulosten saavuttamiseksi teräsputkilla.

Esivalmistusvaatimukset

Oikea valmistelu on teräsputken onnistuneiden hitsaustoimintojen perusta. Ennen hitsauksen alkamista on noudatettava useita tärkeitä vaiheita:

Pinnan valmistus ja puhdistus

Kuumavalssatut putkipinnat on puhdistettava huolellisesti kaikkien epäpuhtauksien poistamiseksi, jotka voivat vaarantaa hitsausmehmuuden. Tämä sisältää:

• Mekaaninen puhdistus vaijeriharjojen tai hiomakoneiden avulla pinnan ruosteen poistamiseksi

• Kemiallinen puhdistus öljyjen ja rasvojen poistamiseksi

• Tehtaan asteikon poistaminen hiekkapuhallus- tai peittausprosessien kautta

• Kaikkien kosteuden eliminointi, joka voi aiheuttaa vedynhallinnon

Esilämmitysprotokollat

Esilämmitys on välttämätöntä paksumpien seinäisten putkien kohdalla (tyypillisesti yli 19 mm) ja kevytmetalliteräsluokille, jotka sisältävät korkeampaa hiilipitoisuutta. Tämä prosessi:

• Vähentää lämpöiskun ja estää kylmää halkeilua

• Vähentää jäähdytysnopeutta lämmönvaikutteisella vyöhykkeellä (HAZ)

• Minimoi jäännösjännitykset, jotka voivat johtaa muodonmuutokseen

• Mahdollistaa vedyn diffuusion hitsausalueelta

Esilämmityslämpötilat vaihtelevat tyypillisesti välillä 100 ° C - 300 ° C, materiaalin määritelmästä ja seinämän paksuudesta riippuen. Esimerkiksi API 5L X65 -materiaali vaatii yleensä esilämmityksen 150 ° C: seen seinämän paksuuksien yli 25 mm.

Yhteisen suunnittelun näkökohdat

Oikea yhteinen suunnittelu on kriittinen putkihitsaustoiminnassa. Kokoonpanon tulisi ottaa huomioon:

• Materiaalin paksuus ja arvosanat

• Sopivat urakulmat (tyypillisesti 60-75 °)

• Juuren kasvojen mitat ja juurien mittaukset

• Hitsauslaitteiden saatavuus

Hitsausprosessin valinta

Asianmukaisen hitsausmenetelmän valitseminen vaikuttaa suoraan lopullisen nivelen laatuun ja kestävyyteen. Useat prosessit soveltuvat kuumavalssatulle putkelle:

Teräsputken yleiset hitsausmenetelmät

• SMAW (suojattu metallikaarihitsaus) : monipuolinen kenttäsovelluksissa, mutta tarjoaa alhaisemmat laskeutumisnopeudet

• GTAW/TIG (kaasun volframi kaarihitsaus) : Tarjoa tarkkuutta juurikulkuille ja ohuen seinäisille putkille

• GMAW/MIG (kaasumetallikaarihitsaus) : tarjoaa korkeammat laskeutumisnopeudet paksummille materiaaleille

• FCAW (flux-tietoinen kaarihitsaus) : Soveltuu kenttäsovelluksiin, joilla on korkeammat laskeutumisnopeudet

• Saha (upotettu kaarihitsaus) : Ihanteellinen suurempien halkaisijan putkien myymälöiden valmistukseen

Hitsausparametrien optimointi

Kriittisiä parametreja on valvottava tarkasti putkien eritelmien mukaisesti:

• AMPERAGE: Täytyy sovittaa materiaalin paksuus ja sijainti (tyypillisesti 80-250A SMAW: lle)

• Jännite: Vaikuttaa kaaren pituuteen ja tunkeutumiseen (yleensä 20-30 V GMAW: lle)

• Matkanopeus: Vaikuttaa lämmön syöttö- ja hitsausprofiiliin

• Välityslämpötila: Tyypillisesti ylläpidetty välillä 100-250 ° C

Pääpuhdista lämmönkäsittelyvaatimukset

Lämpökäsittely hitsauksen jälkeen on usein pakollista, etenkin ASME-, API- tai ISO-standardien mukaisia ​​korkeapaineisia sovelluksia:

Stressin lievitysmenettelyt

Postinutsin jälkeinen lämpökäsittely (PWHT) suorittaa useita kriittisiä toimintoja:

• Vähentää jäännösjännityksiä, jotka voivat johtaa korroosiohalkeiluun stressiin

• Lämpimät potentiaalisesti hauraat mikrorakenteet lämpövaikutteisella vyöhykkeellä

• Parantaa hitsatun nivelten sitkeyttä ja sitkeyttä

• Parantaa ulottuvuuden vakautta korkean lämpötilan palvelussa

Hiiliteräsputkien (kuten ASTM A106 -luokka B) tyypilliset rasitushelpotuslämpötilat vaihtelevat välillä 550 ° C - 650 ° C pitämisaikojen kanssa materiaalin paksuuden perusteella (noin tunti 25 mm).

Kulutusvalinta ja yhteensopivuus

Hitsausmateriaalit on sovittava huolellisesti pohjametalliominaisuuksiin:

Täyteainevaatimukset

Valintakriteerit sisältävät:

• Kemiallinen koostumus

• Yhtä suuret tai suurempi vetolujuus verrattuna perusmateriaaliin

• Palvelun lämpötilan asianmukaiset iskuominaisuudet

• Korroosionkestävyyden vastaava tai ylittävä perusmateriaali (etenkin hapan palvelusovelluksissa NACE MR0175)

Hiiliteräsputkien yleisiä täyteainetta ovat E7018 SMAW: lle ja ER70S-6 GMAW-prosesseille.

Kaasunvalinta

Prosesseille, jotka vaativat ulkoista kaasunsuojaa:

• Argon: tarjoaa erinomaisen kaaren vakauden GTAW: lle

• Argon/CO2

• Helium/argon -seokset: Erikoistuneille sovelluksille, jotka vaativat korkeampaa lämpöä

Laadunvalvonta ja tarkastus

Tiukka testaus varmistaa, että hitsatut nivelet täyttävät teollisuusstandardit:

Tuhoamattomat tutkimusmenetelmät

• Radiografinen testaus (RT) : Vaaditaan kriittisissä liitoksissa API 1104 tai ASME B31.3

• Ultraäänitestaus (UT) : suositeltu paksuseinäisille putkille

• Magneettinen hiukkasten tarkastus (MPI) : pintahalkeaman havaitsemiseksi

• Nestemäisen tunkeutumisen testaus (PT) : Pintavirheiden tunnistamiseksi ei-magneettisissa materiaaleissa

Mekaaniset testausvaatimukset

Yhteisen eheyden varmistaminen sisältää tyypillisesti:

• Vetokokeet riittävän lujuuden vahvistamiseksi

• Taivuta testaus taipuisuuden tarkistamiseksi

• Vaikutustestaus sovelluksille, joilla on matalan lämpötilan palvelu

• Kovuustestaus arvojen varmistamiseksi

Muodonmuutoksen hallintastrategiat

Vääristymisen minimointi hitsauksen aikana vaatii huolellista suunnittelua:

• Hitsauskatkojen strateginen sekvensointi (tyypillisesti käyttämällä tasapainoisia hitsausmalleja)

• Oikean kalkevuus- ja kohdistustyökalujen soveltaminen

• Ajoittaiset hitsaustekniikat suurille kokoonpanoille

• Takavaiheen hitsausmenetelmät lämmön syötteen tasaisemmin tasaisemmin

Erityiset näkökohdat kevytmetalliteräsputkille

Korkean seosputket vaativat lisävarotuksia:

• Esilämmitys- ja välilämpötilojen tiukka hallinta

• Matala-vetyhitsausprosessien valinta

• Tarkempia hitsin jälkeisiä lämpökäsittelyjaksoja

• Tehostettu suoja ilmakehän saastumista vastaan ​​hitsauksen aikana

• Erikoistuneet täyttömetallit, jotka vastaavat perusmateriaalin tarkkaa koostumusta

Johtopäätös

Hitsaus kuumavalssatut teräsputket vaativat huolellista huomiota valmistukseen, prosessien valintaan, materiaalien yhteensopivuuteen ja hitsin jälkeiseen käsittelyyn. Näiden vaatimusten noudattaminen varmistaa nivelten, jotka ylläpitävät putkien rakentamisen luontaisia ​​etuja samalla kun ne toimittavat vaaditun voimakkuuden, korroosionkestävyyden ja käyttöikäisen käyttöiän kriittisiin teollisuussovelluksiin. Aina neuvotella sovellettavia koodeja, kuten API 1104, ASME B31.3 tai ISO 15614, kehitettäessä hitsausmenettelyjä tietyille putkilinja -sovelluksille.