Oceľové potrubia valcované zváraním za tepla vyžadujú prísne dodržiavanie špecializovaných postupov, aby sa zabezpečila štrukturálna integrita a dlhovekosť. Kvalita zváraných kĺbov významne ovplyvňuje celkový výkon týchto priemyselných komponentov s vysokou hodnotou, najmä v kritických aplikáciách, ako sú prepravu ropy a plynu, tlakové nádoby a štrukturálne podpory. Tento komplexný sprievodca načrtáva kritické požiadavky na dosiahnutie optimálnych výsledkov zvárania s oceľovými rúrkami.
Požiadavky na prípravu pred zváraním
Správna príprava je základom úspešných operácií zvárania oceľových rúr. Pred začiatkom akéhokoľvek zvárania je potrebné dodržiavať niekoľko zásadných krokov:
Príprava a čistenie povrchu
Potrubia rúry valcované za tepla musia byť dôkladne vyčistené, aby sa odstránili všetky kontaminanty, ktoré by mohli ohroziť integritu zvaru. To zahŕňa:
Mechanické čistenie pomocou drôtových kefiek alebo mlyncov na odstránenie povrchovej hrdze
Chemické čistenie na odstránenie oleja a masti
Odstránenie mlynovej stupnice procesmi piesočnatého alebo morenia
Eliminácia akejkoľvek vlhkosti, ktorá by mohla spôsobiť oholovanie vodíka
Predhrievacie protokoly
Predhrievanie je nevyhnutné pre hrubšie steny potrubia (zvyčajne nad 19 mm) a pre zliatinové oceľové stupne obsahujúce vyšší obsah uhlíka. Tento proces:
Znižuje tepelný šok a zabraňuje praskaniu za studena
Znižuje rýchlosť chladenia v zóne postihnutej teplom (HAZ)
Minimalizuje zvyškové napätia, ktoré by mohli viesť k deformácii
Umožňuje difúziu vodíka z oblasti zvaru
Predhrievacie teploty sa zvyčajne pohybujú od 100 ° C do 300 ° C, v závislosti od špecifikácie materiálu a hrúbky steny. Napríklad materiál API 5L x65 vo všeobecnosti vyžaduje predhrievanie na 150 ° C pre hrúbku steny presahujúcej 25 mm.
Spoločné úvahy o návrhu
Správny spoločný dizajn je rozhodujúci pre operácie zvárania potrubia. Konfigurácia by mala zodpovedať za:
Hrúbka materiálu a špecifikácie stupňa
Vhodné uhly drážky (zvyčajne 60-75 °)
Rozmery koreňovej tváre a merania koreňovej medzery
Prístupnosť pre zváracie vybavenie
Výber procesu zvárania
Výber vhodnej metódy zvárania priamo ovplyvňuje kvalitu a trvanlivosť konečného kĺbu. Niekoľko procesov je vhodných pre rúru valcované za tepla:
Bežné zváracie metódy oceľovej rúrky
Smaw (Zváranie tieneného kovového oblúka) : všestranné pre poľné aplikácie, ale ponúka nižšie rýchlosti depozície
GTAW/TIG (Zváranie oblúka volfrámu volfrámu) : Poskytuje presnosť koreňových prihrávok a tenkostenných potrubí
GMAW/MIG (Zváranie oblúka kovového kovu) : Ponúka vyššie rýchlosti ukladania pre hrubšie materiály
FCAW (Zváranie oblúkových oblúkov) : Vhodné pre aplikácie v teréne s vyššími depozičnými rýchlosťami
Píla (ponorené zváranie oblúka) : Ideálne na výrobu potrubí s väčším priemerom
Optimalizácia parametrov zvárania
Kritické parametre sa musia presne riadiť podľa špecifikácií potrubia:
Ampperage: Musí sa zhodovať s hrúbkou materiálu a polohou (zvyčajne 80-250a pre SMAW)
Napätie: ovplyvňuje dĺžku oblúka a penetráciu (zvyčajne 20-30 V pre GMAW)
Rýchlosť cestovania: Vplyv tepelného vstupu a profilu zvaru
Invalizplná teplota: Typicky udržiavaná medzi 100 až 250 ° C
Požiadavky na tepelné spracovanie po zváraní
Tepelné spracovanie po zváraní je často povinné, najmä pre vysokotlakové aplikácie v súlade s normami ASME, API alebo ISO:
Postupy zmierňovania stresu
Tepelné spracovanie po zlúčenine (PWHT) vykonáva niekoľko kritických funkcií:
Znižuje zvyškové napätia, ktoré by mohli viesť k prasknutiu korózie stresu
Tempery potenciálne krehké mikroštruktúry v zóne postihnutej teplom
Zlepšuje ťažnosť a húževnatosť zváraného kĺbu
Zvyšuje rozmerovú stabilitu vo vysokoteplotnej službe
Pre potrubia uhlíkovej ocele (ako je ASTM A106 stupňa B) sa typické teploty zmierňovania napätia pohybujú od 550 ° C do 650 ° C s časmi držania na základe hrúbky materiálu (zhruba 1 hodina na 25 mm).
Spotrebný výber a kompatibilita
Zváracie materiály musia byť starostlivo priradené k vlastnostiam základného kovu:
Požiadavky na výplň kovu
Kritériá výberu zahŕňajú:
Chemické zloženie kompatibilné s oceľovým rúrkovým materiálom
Rovnaká alebo väčšia pevnosť v ťahu v porovnaní so základným materiálom
Vhodné vlastnosti nárazu pre teplotu servisu
Zodpovedanie odolnosti proti korózii alebo prekročenie základného materiálu (najmä pre aplikácie Sour Service na NACE MR0175)
Bežné kovy výplne pre potrubia uhlíkovej ocele zahŕňajú E7018 pre SMAW a ER70S-6 pre procesy GMAW.
Výber plynu
Pre procesy vyžadujúce externé tienenie plynu:
Argon: Poskytuje vynikajúcu stabilitu oblúka pre GTAW
Zmesi Argon/CO2 (zvyčajne 75%/25%): štandard pre GMAW s uhlíkovou oceľou
Zmesi héliu/argónu: pre špecializované aplikácie vyžadujúce vyšší vstup tepla
Kontrola a kontrola kvality
Dôsledné testovanie zaisťuje, že zvárané kĺby spĺňajú priemyselné normy:
Metódy nedeštruktívnej skúšky
Rádiografické testovanie (RT) : Vyžaduje sa pre kritické kĺby na API 1104 alebo ASME B31.3
Ultrazvukové testovanie (UT) : Preferované pre hrubé stenuté potrubia
Inšpekcia magnetických častíc (MPI) : na detekciu povrchových trhlín
Testovanie prenikajúcich kvapalín (PT) : na identifikáciu defektov povrchu v nemagnetických materiáloch
Požiadavky na mechanické testovanie
Overenie spoločnej integrity zvyčajne zahŕňa:
Testovanie v ťahu na potvrdenie primeranej pevnosti
Testovanie ohybu na overenie ťažnosti
Testovanie nárazu pre aplikácie s nízkou teplotou
Testovanie tvrdosti, aby sa zabezpečilo, že hodnoty zostanú v prijateľných rozsahoch (zvyčajne pod 250 HV pre rúrky z uhlíkovej ocele v kyslej službe)
Stratégie kontroly deformácie
Minimalizácia skreslenia počas zvárania si vyžaduje starostlivé plánovanie:
Strategické sekvenovanie zvarových prechodov (zvyčajne s použitím vyvážených vzorov zvárania)
Aplikácia správnych nástrojov na vybavenie a zarovnanie
Intermitentné techniky zvárania pre veľké zostavy
Metódy zvárania zadných krokov na rovnomernejšie distribúciu tepelného vstupu
Osobitné úvahy pre zliatinové oceľové rúry
Potrubia s vysokým zliatinou si vyžadujú ďalšie bezpečnostné opatrenia:
Prísna kontrola predhrievaných a presahujúcich teplôt
Výber procesov zvárania s nízkym obsahom hydrogenu
Presnejšie cykly tepelného spracovania po zváraní
Zvýšená ochrana pred atmosférickou kontamináciou počas zvárania
Špecializované výplne kovy, ktoré zodpovedajú presnému zloženiu základného materiálu
Záver
Oceľové potrubia valcované zváraním valcované za tepla vyžadujú dôslednú pozornosť príprave, výberu procesu, kompatibilite materiálu a po ošetrení po odpere. Dodržiavanie týchto požiadaviek zabezpečuje kĺby, ktoré udržiavajú prirodzené výhody konštrukcie potrubia a zároveň poskytujú požadovanú pevnosť, odpor korózie a životnosť pre kritické priemyselné aplikácie. Pri vývoji postupov zvárania pre konkrétne aplikácie zvárania pre konkrétne aplikácie zvárania vždy poraďte s príslušnými kódmi ako API 1104, ASME B31.3 alebo ISO 15614.
