Varjenje z vročimi jeklenimi cevmi zahteva strogo spoštovanje specializiranih postopkov, da se zagotovi konstrukcijska celovitost in dolgo življenjsko dobo. Kakovost varjenih sklepov znatno vpliva na splošno delovanje teh industrijskih komponent visoke vrednosti, zlasti v kritičnih aplikacijah, kot so prevoz nafte in plina, tlačna posoda in strukturni nosilci. Ta obsežen vodnik opisuje kritične zahteve za doseganje optimalnih rezultatov varjenja z jeklenimi cevmi.
Zahteve za pripravo predhodnih valov
Pravilna priprava je temelj uspešnih operacij varjenja za jekleno cev. Preden se začne z varjenjem, je treba upoštevati več ključnih korakov:
Priprava površine in čiščenje
Površine cevi vroče valjane cevi je treba temeljito očistiti, da se odstranijo vse onesnaževalce, ki bi lahko ogrozili celovitost zvara. To vključuje:
Mehansko čiščenje z uporabo žičnih ščetk ali brusilnikov za odstranjevanje površinske rje
Kemično čiščenje za odpravo olj in maščob
Odstranjevanje lestvice mlina s postopki peskanja ali kisečenja
Odprava kakršne koli vlage, ki bi lahko povzročila krmiljenje vodika
Predgrevanje protokolov
Predgrevanje je bistvenega pomena za cevi z debelejšimi steni (običajno nad 19 mm) in za stopnje zlitine, ki vsebujejo večjo vsebnost ogljika. Ta postopek:
Zmanjšuje toplotni šok in preprečuje hladno razpokanje
Zmanjša hitrost hlajenja v toplotno prizadetem območju (HAZ)
Zmanjšuje preostale napetosti, ki bi lahko privedle do deformacije
Omogoča difuzijo vodika iz območja zvara
Temperature predgrevanja običajno segajo od 100 ° C do 300 ° C, odvisno od specifikacije materiala in debeline stene. Na primer, material API 5L X65 na splošno zahteva predgrevanje na 150 ° C za debeline stene, ki presega 25 mm.
Upoštevanje skupnega oblikovanja
Pravilna zasnova sklepov je ključnega pomena za operacije varjenja cevi. Konfiguracija bi morala upoštevati:
Debelina materiala in specifikacije stopnje
Ustrezni koti utora (običajno 60-75 °)
Korenske dimenzije obraza in meritve koreninske reže
Dostopnost za varilno opremo
Izbira postopka varjenja
Izbira ustrezne metode varjenja neposredno vpliva na kakovost in trajnost končnega sklepa. Več procesov je primernih za vroče valjane cevi:
Pogoste metode varjenja za jekleno cev
SMAW (zaščiten kovinski lok varjenje) : vsestransko za terenske aplikacije, vendar ponuja nižje stopnje nanašanja
GTAW/TIG (plinsko volframovo obročno varjenje) : zagotavlja natančnost za koreninske prehode in tankostenske cevi
GMAW/MIG (varjenje plinskega kovinskega loka) : ponuja višjo stopnjo nalaganja za debelejše materiale
FCAW (varjenje z lokom s fluksom) : Primerno za terenske aplikacije z višjo stopnjo odlaganja
Žaga (potopljeno loško varjenje) : idealno za izdelavo v trgovini večjega premera cevi
Optimizacija varilnih parametrov
Kritične parametre je treba natančno nadzorovati glede na specifikacije cevi:
Amperage: mora ujemati debelino in položaj materiala (običajno 80-250A za SMAW)
Napetost: vpliva na dolžino loka in penetracijo (običajno 20-30 V za GMAW)
Hitrost potovanja: Vpliva vnos toplote in profil zvara
Interpass Temperatura: Običajno se vzdržuje med 100-250 ° C
Zahteve po toplotni obdelavi
Toplotna obdelava po varjenju je pogosto obvezna, zlasti za visokotlačne aplikacije, ki ustrezajo standardom ASME, API ali ISO:
Postopki za reševanje stresa
Po vabilni toplotni obdelavi (PWHT) opravlja več kritičnih funkcij:
Zmanjšuje preostale napetosti, ki bi lahko privedle do razpoka korozije stresa
Temperje potencialno krhke mikrostrukture v območju, ki je prizadetih
Izboljša duktilnost in žilavost varjenega sklepa
Poveča dimenzijsko stabilnost pri visoki temperaturi
Za cevi iz ogljikovega jekla (kot je ASTM A106 stopnje B) se tipične temperature relialiranja napetosti gibljejo od 550 ° C do 650 ° C z časom držanja na podlagi debeline materiala (približno 1 uro na 25 mm).
Potrošni izbor in združljivost
Varilni materiali morajo biti skrbno usklajeni z lastnostmi osnovne kovine:
Zahteve za kovinske polnila
Merila za izbiro vključujejo:
Kemična sestava, združljiva z jeklenim cevnim materialom
Enaka ali večja natezna trdnost v primerjavi z osnovnim materialom
Ustrezne lastnosti udarcev za temperaturo storitve
Ujemanje korozijskega upora ali presega osnovno gradivo (zlasti za kisle storitvene aplikacije na NACE MR0175)
Skupne kovine polnila za cevi iz ogljikovega jekla vključujejo E7018 za SMAW in ER70S-6 za procese GMAW.
Zaščitna izbira plina
Za procese, ki zahtevajo zunanjo zaščito plina:
Argon: Omogoča odlično stabilnost lokov za GTAW
Mešanice Argon/CO2 (običajno 75%/25%): standard za GMAW iz ogljikovega jekla
Mešanice helija/argona: za specializirane aplikacije, ki zahtevajo večji vnos toplote
Nadzor kakovosti in pregled kakovosti
Strogo testiranje zagotavlja, da varjeni sklepi izpolnjujejo industrijske standarde:
Nedestruktivne metode pregleda
Radiografsko testiranje (RT) : potrebno za kritične sklepe na API 1104 ali ASME B31.3
Ultrazvočno testiranje (UT) : Prednostno za cevi z debelo steno
Pregled magnetnih delcev (MPI) : za odkrivanje površinskih razpok
Tekvidno testiranje tekočine (PT) : za prepoznavanje površinskih napak v nemagnetnih materialih
Zahteve za mehansko testiranje
Preverjanje celovitosti sklepov običajno vključuje:
Natezno testiranje za potrditev ustrezne trdnosti
Upognite testiranje, da preverite duktilnost
Testiranje vplivov za aplikacije z nizko temperaturo
Testiranje trdote, da se zagotovi, da vrednosti ostanejo v sprejemljivih območjih (običajno pod 250 HV za cev iz ogljikovega jekla v servisu kislega)
Strategije nadzora deformacije
Zmanjšanje izkrivljanja med varjenjem zahteva skrbno načrtovanje:
Strateško zaporedje prehodov zvara (običajno z uravnoteženimi vzorci varjenja)
Uporaba ustreznih orodij za pritrditev in poravnavo
Tehnike občasnega varjenja za velike sklope
Načini varjenja zadnje korake za enakomerno distribucijo vnosa toplote
Posebni premisleki za jeklene cevi
Visoke zlitine zahtevajo dodatne previdnostne ukrepe:
Strog nadzor predgreva in prepletanja temperatur
Izbira procesov varjenja z nizkim vodikom
Natančnejši cikli obdelave toplote po varovanju
Izboljšana zaščita pred atmosfersko kontaminacijo med varjenjem
Specializirane kovine polnila, ki ustrezajo natančni sestavi osnovnega materiala
Zaključek
Varjenje z vročimi jeklenimi cevmi zahteva natančno pozornost na pripravo, izbiro procesov, združljivost materiala in obdelavo po valitvi. Upoštevanje teh zahtev zagotavlja sklepe, ki ohranjajo lastne prednosti gradnje cevi, hkrati pa zagotavljajo potrebno moč, korozijsko odpornost in življenjsko dobo za kritične industrijske aplikacije. Pri razvoju postopkov varjenja za posebne uporabe cevovodov se vedno posvetujte z veljavnimi kodami, kot so API 1104, ASME B31.3 ali ISO 15614.
