Sudarea conductelor de oțel cu rosturi calde necesită respectarea strictă a procedurilor specializate pentru a asigura integritatea structurală și longevitatea. Calitatea articulațiilor sudate are impact semnificativ asupra performanței generale a acestor componente industriale de mare valoare, în special în aplicații critice, cum ar fi transportul petrolului și gazelor, vasele sub presiune și suporturile structurale. Acest ghid cuprinzător prezintă cerințele critice pentru obținerea unor rezultate optime de sudură cu conducte de oțel.
Cerințe de pregătire înainte de sudură
Pregătirea corectă este fundamentul operațiunilor de sudare de succes pentru conducta de oțel. Înainte de începerea oricărei sudări, trebuie să fie urmați mai mulți pași cruciali:
Pregătirea și curățarea suprafeței
Suprafețele de țeavă cu role la cald trebuie curățate complet pentru a îndepărta toți contaminanții care ar putea compromite integritatea sudurii. Aceasta include:
Curățarea mecanică folosind perii de sârmă sau ștergeri pentru a îndepărta rugina de suprafață
Curățarea chimică pentru a elimina uleiurile și grăsimile
Eliminarea scării de moară prin procese de edilare sau de decapare
Eliminarea oricărei umidități care ar putea provoca elaborarea hidrogenului
Protocoale de preîncălzire
Preîncălzirea este esențială pentru conductele cu pereți mai groși (de obicei peste 19 mm) și pentru gradele din oțel din aliaj care conțin un conținut mai mare de carbon. Acest proces:
Reduce șocul termic și previne fisurarea la rece
Scade rata de răcire în zona afectată de căldură (HAZ)
Minimizează tensiunile reziduale care ar putea duce la deformare
Permite difuzarea hidrogenului din zona de sudură
Temperaturile de preîncălzire variază de obicei de la 100 ° C la 300 ° C, în funcție de specificația materialului și de grosimea peretelui. De exemplu, materialul API 5L x65 necesită, în general, preîncălzire la 150 ° C pentru grosimile peretelui care depășesc 25 mm.
Considerații de proiectare comună
Proiectarea corespunzătoare a articulațiilor este esențială pentru operațiunile de sudare a conductelor. Configurația ar trebui să țină cont de:
Grosimea materialului și specificațiile gradului
Unghiuri adecvate de canelură (de obicei 60-75 °)
Dimensiunile feței rădăcinilor și măsurătorile decalajului rădăcinii
Accesibilitate pentru echipamente de sudare
Selectarea procesului de sudare
Alegerea metodei de sudare adecvate afectează în mod direct calitatea și durabilitatea articulației finale. Mai multe procese sunt potrivite pentru țeava laminată la cald:
Metode comune de sudare pentru conducta de oțel
SMAW (sudare cu arc metalic ecranat) : versatil pentru aplicații de câmp, dar oferă rate de depunere mai mici
GTAW/TIG (sudură cu arc de tungsten cu gaz) : oferă precizie pentru trecerile rădăcinilor și conductele cu pereți subțiri
GMAW/MIG (sudură cu arc metalic) : oferă rate de depunere mai mari pentru materiale mai groase
FCAW (sudură cu arc cu coardă) : Potrivit pentru aplicații de teren cu rate de depunere mai mari
Ferăstrău (sudare cu arc scufundat) : Ideal pentru fabricarea magazinelor de țevi cu diametrul mai mare
Optimizarea parametrilor de sudură
Parametrii critici trebuie să fie controlați cu precizie conform specificațiilor conductelor:
Amperaj: trebuie să se potrivească cu grosimea și poziția materialului (de obicei 80-250A pentru SMAW)
Tensiune: afectează lungimea arcului și penetrarea (de obicei 20-30V pentru GMAW)
Viteza de călătorie: are impact asupra intrării de căldură și a profilului de sudură
Temperatura interpass: de obicei menținută între 100-250 ° C
Cerințe de tratare termică post-sudură
Tratamentul termic după sudură este adesea obligatoriu, în special pentru aplicațiile de înaltă presiune care se conformează standardelor ASME, API sau ISO:
Proceduri de ameliorare a stresului
Tratamentul termic post-sudură (PWHT) îndeplinește mai multe funcții critice:
Reduce tensiunile reziduale care ar putea duce la fisurarea coroziunii stresului
Tempers microstructuri potențial fragile în zona afectată de căldură
Îmbunătățește ductilitatea și duritatea articulației sudate
Îmbunătățește stabilitatea dimensională în serviciul de temperatură ridicată
Pentru conductele din oțel carbon (cum ar fi ASTM A106 gradul B), temperaturile tipice de ameliorare a tensiunii variază de la 550 ° C la 650 ° C, cu timpi de deținere bazate pe grosimea materialului (aproximativ 1 oră pe 25mm).
Selecție și compatibilitate consumabilă
Materialele de sudare trebuie să fie potrivite cu atenție la proprietățile metalului de bază:
Cerințe metalice de umplere
Criteriile de selecție includ:
Compoziție chimică compatibilă cu materialul conductei de oțel
Rezistență la tracțiune egală sau mai mare în comparație cu materialul de bază
Proprietăți de impact adecvate pentru temperatura serviciului
Rezistența la coroziune care se potrivește sau depășește materialul de bază (în special pentru aplicațiile de servicii acre pe NACE MR0175)
Metalele de umplere comune pentru conductele din oțel carbon includ E7018 pentru SMAW și ER70S-6 pentru procesele GMAW.
Selectarea gazelor de protecție
Pentru procesele care necesită protecție externă a gazelor:
Argon: oferă o stabilitate excelentă a arcului pentru GTAW
Amestecuri de argon/CO2 (de obicei 75%/25%): standard pentru GMAW de oțel carbon
Amestecuri de heliu/argon: pentru aplicații specializate care necesită o intrare mai mare de căldură
Controlul calității și inspecția
Testarea riguroasă asigură că îmbinările sudate îndeplinesc standardele industriei:
Metode de examinare nedistructivă
Testare radiografică (RT) : Obligatoriu pentru îmbinări critice pentru API 1104 sau ASME B31.3
Testare cu ultrasunete (UT) : preferată pentru conductele cu pereți groși
Inspecția particulelor magnetice (MPI) : pentru detectarea fisurilor de suprafață
Testarea penetrantului lichid (PT) : pentru identificarea defectelor de suprafață în materialele nemagnetice
Cerințe de testare mecanică
Verificarea integrității comune include de obicei:
Testare la tracțiune pentru a confirma o rezistență adecvată
Teste de îndoire pentru a verifica ductilitatea
Testarea impactului pentru aplicații cu servicii de temperatură scăzută
Testarea durității pentru a asigura că valorile rămân în intervale acceptabile (de obicei sub 250 HV pentru conducta de oțel carbon în Serviciul Sour)
Strategii de control de deformare
Minimizarea distorsionării în timpul sudării necesită o planificare atentă:
Secvențiere strategică a trecerilor de sudură (de obicei folosind modele de sudare echilibrate)
Aplicarea instrumentelor adecvate de fixare și aliniere
Tehnici de sudare intermitente pentru ansambluri mari
Metode de sudare în trepte din spate pentru a distribui mai uniform intrarea de căldură
Considerații speciale pentru conductele din oțel din aliaj
Țevile cu aliaj mare necesită precauții suplimentare:
Control strict al temperaturilor preîncălzite și interpass
Selectarea proceselor de sudare cu hidrogen scăzut
Cicluri mai precise post-sudură de tratare termică
Protecție sporită împotriva contaminării atmosferice în timpul sudării
Metale specializate de umplutură care se potrivesc cu compoziția exactă a materialului de bază
Concluzie
Sudarea conductelor de oțel cu role la cald necesită o atenție minuțioasă la preparare, selecția proceselor, compatibilitatea materialelor și tratamentul post-sudură. Respectarea acestor cerințe asigură îmbinările care mențin avantajele inerente ale construcției conductelor, oferind în același timp rezistența necesară, rezistența la coroziune și durata de viață pentru aplicații industriale critice. Consultați întotdeauna codurile aplicabile precum API 1104, ASME B31.3 sau ISO 15614 la dezvoltarea procedurilor de sudare pentru aplicații specifice conductelor.
