Čelične cijevi za zavarivanje vruće valjane zahtijeva strogo pridržavanje specijaliziranih postupaka kako bi se osigurala strukturni integritet i dugovječnost. Kvaliteta zavarenih zglobova značajno utječe na ukupne performanse ovih industrijskih komponenti visoke vrijednosti, posebno u kritičnim primjenama kao što su transport nafte i plina, tlačne posude i strukturne potpore. Ovaj sveobuhvatni vodič opisuje kritične zahtjeve za postizanje optimalnih rezultata zavarivanja čeličnim cijevima.
Zahtjevi za pripremu prije navijanja
Pravilna priprema temelj je uspješnih operacija zavarivanja za čeličnu cijev. Prije nego što započne bilo kakvo zavarivanje, mora se slijediti nekoliko ključnih koraka:
Priprema i čišćenje površine
Vruće valjane površine cijevi moraju se temeljito očistiti kako bi se uklonili sva onečišćenja koja bi mogla ugroziti integritet zavara. To uključuje:
Mehaničko čišćenje pomoću žičanih četkica ili brusilica za uklanjanje površinske hrđe
Kemijsko čišćenje za uklanjanje ulja i masti
Uklanjanje ljestvice mlina kroz procese pješčanika ili kiselog kraljevstva
Uklanjanje bilo koje vlage koja bi mogla uzrokovati umiješanost vodika
Protokoli za predgrijavanje
Predgrijavanje je neophodno za cijevi s debljim zidom (obično iznad 19 mm) i za legure čelične ocjene koje sadrže veći udio ugljika. Ovaj postupak:
Smanjuje toplinski udar i sprječava hladno pucanje
Smanjuje brzinu hlađenja u zoni zahvaćenom toplinom (HAZ)
Minimizira zaostale napone koja bi mogla dovesti do deformacije
Omogućuje difuziju vodika iz područja zavara
Temperature predgrijavanja obično se kreću od 100 ° C do 300 ° C, ovisno o specifikaciji materijala i debljini stijenke. Na primjer, materijal API 5L X65 obično zahtijeva prethodno zagrijavanje na 150 ° C za debljine stijenke veće od 25 mm.
Razmatranja zajedničkog dizajna
Pravilan dizajn zajedničkog spoja presudan je za operacije zavarivanja cijevi. Konfiguracija bi trebala objasniti:
Debljina materijala i specifikacije ocjene
Odgovarajući kutovi utora (obično 60-75 °)
Dimenzije lica korijena i mjerenja korijenskog praznina
Pristupačnost opreme za zavarivanje
Odabir procesa zavarivanja
Odabir odgovarajuće metode zavarivanja izravno utječe na kvalitetu i izdržljivost konačnog spoja. Nekoliko je procesa prikladno za vruće valjanu cijev:
Uobičajene metode zavarivanja za čeličnu cijev
SMAW (zavarivanje oklopljenog metalnog luka) : Svestrano za terenske aplikacije, ali nudi niže stope taloženja
GTAW/TIG (zavarivanje plinskog volframa) : Pruža preciznost korijenskih prolaza i tanko zidnih cijevi
GMAW/MIG (zavarivanje plinskog metalnog luka) : nudi veće stope taloženja za deblje materijale
FCAW (lučno zavarivanje priređenog fluksom) : Prikladno za terenske aplikacije s višim stopama taloženja
Saw (potopljeno lučno zavarivanje) : Idealno za izradu trgovine cijevi većeg promjera
Optimizacija parametara zavarivanja
Kritični parametri moraju se precizno kontrolirati prema specifikacijama cijevi:
Amperage: Mora odgovarati debljini i položaju materijala (obično 80-250A za Smaw)
Napon: utječe na duljinu i prodor luka (obično 20-30V za GMAW)
Brzina putovanja: utječe na unos topline i profil zavara
Međusobna temperatura: obično se održava između 100-250 ° C
Zahtjevi za toplinsku obradu nakon navale
Toplinska obrada nakon zavarivanja često je obvezna, posebno za primjene visokog pritiska u skladu s ASME, API ili ISO standardima:
Postupci ublažavanja stresa
Poslijedipljena toplinska obrada (PWHT) obavlja nekoliko kritičnih funkcija:
Smanjuje zaostale napone koja bi mogla dovesti do pucanja korozije stresa
Temperi potencijalno krhke mikrostrukture u zoni pogođene toplinom
Poboljšava duktilnost i žilavost zavarenog zgloba
Povećava dimenzionalnu stabilnost u usluzi visoke temperature
Za cijevi od ugljičnog čelika (kao što je ASTM A106 stupanj B), tipične temperature za ublažavanje naprezanja kreću se od 550 ° C do 650 ° C s vremenom zadržavanja na temelju debljine materijala (otprilike 1 sat po 25 mm).
Potrošni odabir i kompatibilnost
Materijali za zavarivanje moraju se pažljivo uskladiti sa svojstvima osnovnog metala:
Zahtjevi za punjenje metala
Kriteriji za odabir uključuju:
Kemijski sastav kompatibilan s materijalom čelične cijevi
Jednaka ili veća vlačna čvrstoća u usporedbi s osnovnim materijalom
Odgovarajuća svojstva utjecaja za temperaturu usluge
Usklađivanje otpornosti na koroziju ili prekoračenje osnovnog materijala (posebno za aplikacije za kiselo servis po NACE MR0175)
Uobičajeni metali za punjenje za cijevi od ugljičnih čelika uključuju E7018 za SMAW i ER70S-6 za GMAW procese.
Odabir plina za zaštitu
Za procese koji zahtijevaju zaštitu vanjskog plina:
Argon: pruža izvrsnu stabilnost luka za GTAW
Smjese Argon/CO2 (obično 75%/25%): Standard za GMAW od ugljičnog čelika
Mješavine helija/argona: za specijalizirane primjene koje zahtijevaju veći unos topline
Kontrola kvalitete i pregled
Strogo testiranje osigurava da zavareni spojevi ispunjavaju industrijske standarde:
Nerazorna metode ispitivanja
Radiografsko ispitivanje (RT) : Potrebno za kritične spojeve po API 1104 ili ASME B31.3
Ultrazvučno testiranje (UT) : Preferirano za cijevi s debelim zidom
Pregled magnetskih čestica (MPI) : za otkrivanje površinske pukotine
Ispitivanje tekućih prodora (PT) : Za identificiranje površinskih oštećenja u ne-magnetskim materijalima
Mehanički zahtjevi za testiranje
Provjera zajedničkog integriteta obično uključuje:
Testiranje zatezanja kako bi se potvrdila odgovarajuća snaga
Ispitivanje zavoja za provjeru duktilnosti
Ispitivanje utjecaja na aplikacije s uslugom niske temperature
Ispitivanje tvrdoće kako bi se osiguralo da vrijednosti ostanu unutar prihvatljivih raspona (obično ispod 250 hV za cijev od ugljičnog čelika u kiseloj usluzi)
Strategije kontrole deformacije
Minimiziranje izobličenja tijekom zavarivanja zahtijeva pažljivo planiranje:
Strateško sekvenciranje prolaza zavarivanja (obično pomoću uravnoteženih obrazaca zavarivanja)
Primjena pravilnih alata za podešavanje i usklađivanje
Prekinute tehnike zavarivanja za velike sklopove
Metode zavarivanja u povratnom koraku za ravnomjernije raspodjelu unosa topline
Posebna razmatranja za cijevi od legura
Visoke cijevi zahtijevaju dodatne mjere opreza:
Stroga kontrola predgrijavanja i interpass temperatura
Odabir procesa zavarivanja s niskim hidrogenom
Precizniji ciklusi toplinske obrade nakon vježbe
Pojačana zaštita od onečišćenja atmosfere tijekom zavarivanja
Specijalizirani metali za punjenje koji odgovaraju točnom sastavu osnovnog materijala
Zaključak
Zavarivanje čeličnih cijevi s vrućim kotrljanjem zahtijeva pažljivu pažnju na pripremu, odabir procesa, kompatibilnost materijala i liječenje nakon navale. Pridržavanje ovih zahtjeva osigurava spojeve koji održavaju inherentne prednosti konstrukcije cijevi, istovremeno pružajući potrebnu snagu, otpornost na koroziju i radni vijek za kritične industrijske primjene. Uvijek se posavjetujte s primjenjivim kodovima poput API 1104, ASME B31.3 ili ISO 15614 pri razvoju postupaka zavarivanja za specifične cjevovodne aplikacije.
