Kimpalan paip keluli panas yang dilancarkan memerlukan pematuhan yang ketat terhadap prosedur khusus untuk memastikan integriti struktur dan panjang umur. Kualiti sendi dikimpal memberi kesan kepada prestasi keseluruhan komponen industri bernilai tinggi ini, terutamanya dalam aplikasi kritikal seperti pengangkutan minyak dan gas, kapal tekanan, dan sokongan struktur. Panduan komprehensif ini menggariskan keperluan kritikal untuk mencapai hasil kimpalan yang optimum dengan paip keluli.
Keperluan penyediaan pra-kimpalan
Penyediaan yang betul adalah asas operasi kimpalan yang berjaya untuk paip keluli. Sebelum mana -mana kimpalan bermula, beberapa langkah penting mesti diikuti:
Penyediaan permukaan dan pembersihan
Permukaan paip panas mesti dibersihkan dengan teliti untuk menghapuskan semua bahan cemar yang boleh menjejaskan integriti kimpalan. Ini termasuk:
Pembersihan mekanikal menggunakan kuas dawai atau penggiling untuk menghilangkan karat permukaan
Pembersihan kimia untuk menghapuskan minyak dan gris
Pembuangan skala kilang melalui proses sandblasting atau acar
Penghapusan sebarang kelembapan yang boleh menyebabkan pelengkap hidrogen
Protokol Preheating
Preheating adalah penting untuk paip berdinding tebal (biasanya melebihi 19mm) dan untuk gred keluli aloi yang mengandungi kandungan karbon yang lebih tinggi. Proses ini:
Mengurangkan kejutan haba dan menghalang retak sejuk
Mengurangkan kadar penyejukan di zon yang terjejas haba (HAZ)
Meminimumkan tekanan sisa yang boleh menyebabkan ubah bentuk
Membolehkan penyebaran hidrogen dari kawasan kimpalan
Suhu pemanasan biasanya berkisar dari 100 ° C hingga 300 ° C, bergantung kepada spesifikasi bahan dan ketebalan dinding. Sebagai contoh, bahan API 5L x65 secara amnya memerlukan pemanasan hingga 150 ° C untuk ketebalan dinding melebihi 25mm.
Pertimbangan Reka Bentuk Bersama
Reka bentuk bersama yang betul adalah kritikal untuk operasi kimpalan paip. Konfigurasi harus menjelaskan:
Ketebalan bahan dan spesifikasi gred
Sudut alur yang sesuai (biasanya 60-75 °)
Dimensi muka akar dan pengukuran jurang akar
Kebolehcapaian untuk peralatan kimpalan
Pemilihan proses kimpalan
Memilih kaedah kimpalan yang sesuai secara langsung memberi kesan kepada kualiti dan ketahanan sendi akhir. Beberapa proses sesuai untuk paip panas:
Kaedah kimpalan biasa untuk paip keluli
Smaw (Kimpalan Arka Logam Terlindung) : Servota untuk aplikasi lapangan tetapi menawarkan kadar pemendapan yang lebih rendah
GTAW/TIG (Gas Tungsten Arc Welding) : Menyediakan ketepatan untuk pas akar dan paip berdinding nipis
GMAW/MIG (Kimpalan Arka Logam Gas) : Menawarkan kadar pemendapan yang lebih tinggi untuk bahan tebal
FCAW (kimpalan arka flux-cored) : Sesuai untuk aplikasi lapangan dengan kadar pemendapan yang lebih tinggi
SAW (kimpalan arka tenggelam) : Sesuai untuk pembuatan kedai paip diameter yang lebih besar
Pengoptimuman parameter kimpalan
Parameter kritikal mestilah dikawal dengan tepat mengikut spesifikasi paip:
Amperage: mesti sepadan dengan ketebalan dan kedudukan bahan (biasanya 80-250a untuk SMAW)
Voltan: Mempengaruhi panjang arka dan penembusan (biasanya 20-30V untuk GMAW)
Kelajuan Perjalanan: Impak Input Haba dan Profil Kimpalan
Suhu Interpass: Biasanya dikekalkan antara 100-250 ° C
Keperluan Rawatan Haba Pasca Kimpalan
Rawatan haba selepas kimpalan sering wajib, terutamanya untuk aplikasi tekanan tinggi yang sesuai dengan piawaian ASME, API, atau ISO:
Prosedur pelepasan tekanan
Rawatan Haba Pasca Kimpalan (PWHT) melakukan beberapa fungsi kritikal:
Mengurangkan tekanan sisa yang boleh menyebabkan tekanan retak kakisan
Tempers berpotensi rapuh mikrostruktur di zon yang terjejas haba
Meningkatkan kemuluran dan ketangguhan sendi yang dikimpal
Meningkatkan kestabilan dimensi dalam perkhidmatan suhu tinggi
Untuk paip keluli karbon (seperti ASTM A106 gred B), suhu pelega tekanan tipikal berkisar antara 550 ° C hingga 650 ° C dengan masa pegangan berdasarkan ketebalan bahan (kira -kira 1 jam setiap 25mm).
Pemilihan dan keserasian yang boleh dimakan
Bahan kimpalan mesti dipadankan dengan teliti ke sifat logam asas:
Keperluan logam pengisi
Kriteria pemilihan termasuk:
Komposisi kimia yang serasi dengan bahan paip keluli
Kekuatan tegangan yang sama atau lebih besar berbanding dengan bahan asas
Sifat impak yang sesuai untuk suhu perkhidmatan
Rintangan kakisan yang sepadan atau melebihi bahan asas (terutamanya untuk aplikasi perkhidmatan masam per NACE MR0175)
Logam pengisi biasa untuk paip keluli karbon termasuk E7018 untuk SMAW dan ER70S-6 untuk proses GMAW.
Pemilihan gas melindungi
Untuk proses yang memerlukan pelindung gas luaran:
Argon: Menyediakan kestabilan arka yang sangat baik untuk GTAW
Campuran Argon/CO2 (biasanya 75%/25%): Standard untuk GMAW keluli karbon
Campuran helium/argon: Untuk aplikasi khusus yang memerlukan input haba yang lebih tinggi
Kawalan dan Pemeriksaan Kualiti
Ujian yang ketat memastikan sendi yang dikimpal memenuhi piawaian industri:
Kaedah peperiksaan yang tidak merosakkan
Ujian Radiografi (RT) : Diperlukan untuk sendi kritikal per API 1104 atau ASME B31.3
Ujian Ultrasonik (UT) : Lebih disukai untuk paip berdinding tebal
Pemeriksaan zarah magnetik (MPI) : Untuk pengesanan retak permukaan
Ujian Penembus Cecair (PT) : Untuk mengenal pasti kecacatan permukaan dalam bahan bukan magnetik
Keperluan ujian mekanikal
Pengesahan integriti bersama biasanya termasuk:
Ujian tegangan untuk mengesahkan kekuatan yang mencukupi
Ujian bend untuk mengesahkan kemuluran
Ujian kesan untuk aplikasi dengan perkhidmatan suhu rendah
Ujian kekerasan untuk memastikan nilai kekal dalam julat yang boleh diterima (biasanya di bawah 250 HV untuk paip keluli karbon dalam perkhidmatan masam)
Strategi kawalan ubah bentuk
Meminimumkan gangguan semasa kimpalan memerlukan perancangan yang teliti:
Penjujukan strategik pas kimpalan (biasanya menggunakan corak kimpalan seimbang)
Penggunaan alat penjajaran dan penjajaran yang betul
Teknik kimpalan sekejap untuk perhimpunan besar
Kaedah kimpalan belakang untuk mengedarkan input haba dengan lebih merata
Pertimbangan khas untuk paip keluli aloi
Paip aloi tinggi memerlukan langkah berjaga-jaga tambahan:
Kawalan ketat suhu dan interpass
Pemilihan proses kimpalan hidrogen rendah
Kitaran rawatan haba pasca kimpalan yang lebih tepat
Perlindungan yang dipertingkatkan terhadap pencemaran atmosfera semasa kimpalan
Logam pengisi khusus yang sepadan dengan komposisi tepat bahan asas
Kesimpulan
Kimpalan paip keluli panas yang dilancarkan memerlukan perhatian yang teliti terhadap penyediaan, pemilihan proses, keserasian bahan, dan rawatan pasca kimpalan. Pematuhan terhadap keperluan ini memastikan sendi yang mengekalkan kelebihan pembinaan paip yang wujud sambil memberikan kekuatan yang diperlukan, rintangan kakisan, dan hayat perkhidmatan untuk aplikasi perindustrian kritikal. Sentiasa berunding dengan kod yang boleh digunakan seperti API 1104, ASME B31.3, atau ISO 15614 apabila membangunkan prosedur kimpalan untuk aplikasi saluran paip tertentu.
