Сварные стальные трубы сварки требуют строгой приверженности специализированным процедурам для обеспечения конструкционной целостности и долговечности. Качество сварных суставов значительно влияет на общую производительность этих ценных промышленных компонентов, особенно в критических применениях, таких как перевозку нефти и газа, сосуды под давлением и структурные опоры. В этом комплексном руководстве изложены критические требования для достижения оптимальных результатов сварки со стальными трубами.
Требования к подготовке к прохождению
Правильная подготовка является основой успешных сварки для стальной трубы. Перед началом сварки необходимо выполнить несколько важных шагов:
Подготовка поверхности и очистка
Поверхности труб с горячими протяженностью должны быть тщательно очищены, чтобы удалить все загрязняющие вещества, которые могут поставить под угрозу целостность сварки. Это включает в себя:
Механическая очистка с использованием проволочных щетков или шлифовальных машин для удаления ржавчины поверхности
Химическая очистка для устранения масла и смазки
Удаление мельничных масштабов посредством процессов песочной обработки или маринования
Устранение любой влаги, которая может вызвать охрупление водорода
Протоколы предварительного нагрева
Предварительное нагревание необходимо для труб с более толстым стеной (обычно выше 19 мм) и для сплавных стали, содержащих более высокое содержание углерода. Этот процесс:
Уменьшает тепловой удар и предотвращает холодное растрескивание
Уменьшает скорость охлаждения в затронутой тепловой зоне (HAZ)
Минимизирует остаточные напряжения, которые могут привести к деформации
Включает диффузию водорода из области сварного шва
Предварительные температуры обычно варьируются от 100 ° C до 300 ° C, в зависимости от спецификации материала и толщины стенки. Например, материал API 5L X65 обычно требует предварительного нагрева до 150 ° C для толщины стенки, превышающей 25 мм.
Совместные соображения дизайна
Правильная совместная конструкция имеет решающее значение для сварки труб. Конфигурация должна учитывать:
Толщина материала и спецификации оценки
Соответствующие углы канавки (обычно 60-75 °)
Размеры корневой поверхности и измерения корневого зазора
Доступность для сварочного оборудования
Выбор процесса сварки
Выбор соответствующего метода сварки непосредственно влияет на качество и долговечность окончательного соединения. Несколько процессов подходят для горячей трубки:
Общие методы сварки стальной трубы
Smaw (экранированная металлическая сварка) : универсальная для полевых применений, но предлагает более низкие скорости осаждения
GTAW/TIG (газовая вольфрамовая дуговая сварка) : обеспечивает точность для корневых проходов и тонкостенных труб
GMAW/MIG (сварка газовой металлической дуги) : предлагает более высокие скорости осаждения для более толстых материалов
FCAW (сварка дуговой сфере, подключенной к потоку) : подходит для полевых применений с более высокими показателями осаждения
Пила (затопленная дуговая сварка) : идеально подходит для изготовления магазинов больших диаметров
Оптимизация параметров сварки
Критические параметры должны точно контролировать в соответствии со спецификациями трубы:
Ужаска: должна соответствовать толщине и положению материала (обычно 80-250a для SMAW)
Напряжение: влияет на длину дуги и проникновение (обычно 20-30 В для GMAW)
Скорость перемещения: воздействие на тепло и профиль сварки
Межпроходная температура: обычно поддерживается между 100-250 ° C
Требования к термообработке после пособия
Тепловая обработка после сварки часто является обязательной, особенно для применений высокого давления, соответствующих стандартам ASME, API или ISO:
Процедуры снятия стресса
Посчета термообработка (PWHT) выполняет несколько критических функций:
Уменьшает остаточные напряжения, которые могут привести к растрескиванию коррозии напряжения
Участок потенциально хрупкие микроструктуры в затронутой тепловой зоне
Улучшает пластичность и прочность сварного соединения
Повышает устойчивость размерных в высокотемпературных услугах
Для углеродных стальных труб (таких как ASTM A106 степени B), типичные температуры снятия напряжений варьируются от 550 ° C до 650 ° C с временем удержания на основе толщины материала (примерно 1 час на 25 мм).
Потребляемый выбор и совместимость
Сварные материалы должны быть тщательно сопоставлены с свойствами базового металла:
Требования к металлу наполнителя
Критерии отбора включают:
Химический состав, совместимый со стальной трубкой
Равная или большая прочность на растяжение по сравнению с основным материалом
Соответствующие свойства воздействия для температуры обслуживания
Сопоставление о коррозионной сопротивлении или превышение базового материала (особенно для кислых приложений для обслуживания на NACE MR0175)
Общие металлы наполнителя для углеродных стальных труб включают E7018 для SMAW и ER70S-6 для процессов GMAW.
Экранирующий выбор газа
Для процессов, требующих внешнего газа:
Аргон: обеспечивает отличную стабильность дуги для GTAW
Смеси Argon/CO2 (обычно 75%/25%): стандарт для GMAW углеродной стали
Смеси гелия/аргона: для специализированных применений, требующих более высокого теплового ввода
Контроль качества и проверка
Строгие тестирование гарантирует, что сварные суставы соответствуют отраслевым стандартам:
Неразрушающие методы обследования
Рентгенографическое тестирование (RT) : требуется для критических суставов на API 1104 или ASME B31.3
Ультразвуковое тестирование (UT) : предпочтительнее для толстостенных труб
Инспекция магнитных частиц (MPI) : для обнаружения поверхностной трещины
Жидкое пенетрантное тестирование (PT) : для идентификации поверхностных дефектов в немагнитных материалах
Механические требования к тестированию
Проверка совместной целостности обычно включает в себя:
Тестирование на растяжение для подтверждения адекватной силы
Изгиб тестирование для проверки пластичности
Испытания ударов для применений с низкой температурой обслуживаемой службы
Тестирование на твердость, чтобы обеспечить оставшиеся значения в пределах приемлемых диапазонов (обычно ниже 250 HV для углеродистой стальной трубы в кислом обслуживании)
Стратегии контроля деформации
Минимизация искажения во время сварки требует тщательного планирования:
Стратегическое секвенирование проходов сварки (обычно с использованием сбалансированных сварки)
Применение правильных инструментов фиксации и выравнивания
Методы сварки прерывистых сварки для больших сборок
Методы сварки на заднем шаге для более равномерного распределения теплового ввода
Особые соображения для сплавных стальных труб
Высокопласные трубы требуют дополнительных мер предосторожности:
Строгий контроль предварительных и межпроходных температур
Выбор процессов сварки с низким содержанием гидрогена
Более точные циклы термообработки после почетного
Повышенная защита от атмосферного загрязнения во время сварки
Специализированные металлы наполнителя, соответствующие точной композиции базового материала
Заключение
Сварные стальные трубы сварки требуют дотошного внимания к подготовке, выбору процессов, совместимости материалов и обработке после пост. Приверженность этим требованиям гарантирует суставы, которые поддерживают присущие преимущества конструкции труб при обеспечении необходимой прочности, коррозионной стойкости и срока службы для критических промышленных применений. Всегда консультируйтесь с применимыми кодами, такими как API 1104, ASME B31.3 или ISO 15614 при разработке процедур сварки для конкретных применений трубопровода.
