ข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมท่อเหล็กรีดร้อน

การเชื่อมท่อเหล็กที่รีดร้อนต้องใช้การยึดมั่นอย่างเข้มงวดกับขั้นตอนพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่ามีความสมบูรณ์ของโครงสร้างและอายุยืน คุณภาพของข้อต่อเชื่อมอย่างมีนัยสำคัญส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของส่วนประกอบอุตสาหกรรมที่มีมูลค่าสูงเหล่านี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่สำคัญเช่นการขนส่งน้ำมันและก๊าซเรือแรงดันและการสนับสนุนโครงสร้าง คู่มือที่ครอบคลุมนี้สรุปข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับการบรรลุผลการเชื่อมที่ดีที่สุดด้วยท่อเหล็ก

ข้อกำหนดการเตรียมการล่วงหน้า

การเตรียมการที่เหมาะสมคือรากฐานของการเชื่อมการเชื่อมที่ประสบความสำเร็จสำหรับท่อเหล็ก ก่อนเริ่มการเชื่อมใด ๆ จะต้องทำตามขั้นตอนสำคัญหลายประการ:

การเตรียมพื้นผิวและการทำความสะอาด

พื้นผิวท่อที่รีดร้อนจะต้องได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึงเพื่อกำจัดสารปนเปื้อนทั้งหมดที่อาจส่งผลต่อความสมบูรณ์ของการเชื่อม ซึ่งรวมถึง:

• การทำความสะอาดเชิงกลโดยใช้แปรงลวดหรือเครื่องบดเพื่อกำจัดการเกิดสนิมบนพื้นผิว

• การทำความสะอาดทางเคมีเพื่อกำจัดน้ำมันและจาระบี

• การลบขนาดโรงสีผ่านกระบวนการพ่นทรายหรือดอง

• การกำจัดความชื้นใด ๆ ที่อาจทำให้เกิดไฮโดรเจน

โปรโตคอลอุ่น

การอุ่นอุ่นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับท่อที่มีผนังหนา (โดยทั่วไปจะสูงกว่า 19 มม.) และสำหรับเกรดเหล็กโลหะผสมที่มีปริมาณคาร์บอนสูงขึ้น กระบวนการนี้:

• ลดการกระแทกด้วยความร้อนและป้องกันการแตกร้าวเย็น

• ลดอัตราการระบายความร้อนในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ)

• ลดความเครียดที่เหลืออยู่ซึ่งอาจนำไปสู่การเสียรูป

• ช่วยให้การแพร่กระจายของไฮโดรเจนจากพื้นที่เชื่อม

อุณหภูมิอุ่นอุ่นมักจะอยู่ระหว่าง 100 ° C ถึง 300 ° C ขึ้นอยู่กับข้อมูลจำเพาะของวัสดุและความหนาของผนัง ตัวอย่างเช่นวัสดุ API 5L x65 โดยทั่วไปต้องใช้ความร้อนที่อุณหภูมิ 150 ° C สำหรับความหนาของผนังเกิน 25 มม.

ข้อควรพิจารณาการออกแบบร่วมกัน

การออกแบบร่วมที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการดำเนินการเชื่อมท่อ การกำหนดค่าควรบัญชีสำหรับ:

• ความหนาของวัสดุและข้อกำหนดเกรด

• มุมร่องที่เหมาะสม (โดยทั่วไปคือ 60-75 °)

• ขนาดใบหน้าของรากและการวัดช่องว่างของราก

• การเข้าถึงอุปกรณ์เชื่อม

การเลือกกระบวนการเชื่อม

การเลือกวิธีการเชื่อมที่เหมาะสมส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและความทนทานของข้อต่อสุดท้าย หลายกระบวนการเหมาะสำหรับท่อร้อน:

วิธีการเชื่อมทั่วไปสำหรับท่อเหล็ก

• SMAW (การเชื่อมทางอาร์คโลหะป้องกัน) : อเนกประสงค์สำหรับการใช้งานภาคสนาม แต่มีอัตราการสะสมที่ต่ำกว่า

• GTAW/TIG (การเชื่อมอาร์คทังสเตนแก๊ส) : ให้ความแม่นยำสำหรับการส่งรูทและท่อผนังบาง ๆ

• GMAW/MIG (การเชื่อมอาร์คโลหะแก๊ส) : เสนออัตราการสะสมที่สูงขึ้นสำหรับวัสดุที่หนาขึ้น

• FCAW (การเชื่อมอาร์คฟลักซ์-คอ) : เหมาะสำหรับการใช้งานภาคสนามที่มีอัตราการสะสมที่สูงขึ้น

• SAW (การเชื่อมอาร์คที่จมอยู่ใต้น้ำ) : เหมาะสำหรับการผลิตร้านค้าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ขึ้น

การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การเชื่อม

พารามิเตอร์ที่สำคัญจะต้องถูกควบคุมอย่างแม่นยำตามข้อกำหนดของท่อ:

• แอมแปร์: ต้องจับคู่ความหนาและตำแหน่งของวัสดุ (โดยทั่วไปคือ 80-250A สำหรับ SMAW)

• แรงดันไฟฟ้า: ส่งผลกระทบต่อความยาวและการเจาะ (โดยปกติ 20-30V สำหรับ GMAW)

• ความเร็วในการเดินทาง: ส่งผลกระทบต่อความร้อนและโปรไฟล์การเชื่อม

• อุณหภูมิอินเทอร์ผ่าน: โดยทั่วไปจะคงอยู่ระหว่าง 100-250 ° C

ข้อกำหนดการรักษาความร้อนหลังการทำงาน

การรักษาด้วยความร้อนหลังจากการเชื่อมมักเป็นข้อบังคับโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแรงดันสูงที่สอดคล้องกับมาตรฐาน ASME, API หรือ ISO:

ขั้นตอนการบรรเทาความเครียด

การรักษาความร้อนหลังการทำงาน (PWHT) ทำหน้าที่สำคัญหลายอย่าง:

• ลดความเครียดที่เหลืออยู่ซึ่งอาจนำไปสู่การร้าวการกัดกร่อนของความเครียด

• อารมณ์จุลภาคที่เปราะบางในเขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน

• ปรับปรุงความเหนียวและความทนทานของรอยเชื่อม

• เพิ่มเสถียรภาพของมิติในบริการอุณหภูมิสูง

สำหรับท่อเหล็กคาร์บอน (เช่น ASTM A106 เกรด B) อุณหภูมิการบรรเทาความเครียดโดยทั่วไปมีตั้งแต่ 550 ° C ถึง 650 ° C โดยใช้เวลาในการยึดตามความหนาของวัสดุ (ประมาณ 1 ชั่วโมงต่อ 25 มม.)

การเลือกและความเข้ากันได้

วัสดุเชื่อมจะต้องจับคู่อย่างรอบคอบกับคุณสมบัติโลหะพื้นฐาน:

ข้อกำหนดของโลหะฟิลเลอร์

เกณฑ์การคัดเลือกรวมถึง:

• องค์ประกอบทางเคมีเข้ากันได้กับวัสดุท่อเหล็ก

• ความต้านทานแรงดึงเท่ากันหรือมากกว่าเมื่อเทียบกับวัสดุฐาน

• คุณสมบัติผลกระทบที่เหมาะสมสำหรับอุณหภูมิบริการ

• การจับคู่ความต้านทานการกัดกร่อนหรือเกินกว่าวัสดุฐาน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานบริการ Sour ต่อ NACE MR0175)

โลหะฟิลเลอร์ทั่วไปสำหรับท่อเหล็กคาร์บอนรวมถึง E7018 สำหรับ SMAW และ ER70S-6 สำหรับกระบวนการ GMAW

การเลือกการเลือกก๊าซ

สำหรับกระบวนการที่ต้องการการป้องกันก๊าซภายนอก:

• อาร์กอน: ให้ความมั่นคงส่วนโค้งที่ยอดเยี่ยมสำหรับ GTAW

• ส่วนผสมของอาร์กอน/คาร์บอน

• ผสมฮีเลียม/อาร์กอน: สำหรับการใช้งานเฉพาะ

การควบคุมและการตรวจสอบคุณภาพ

การทดสอบอย่างเข้มงวดทำให้มั่นใจได้ว่าข้อต่อเชื่อมได้มาตรฐานอุตสาหกรรม:

วิธีการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย

• การทดสอบรังสี (RT) : จำเป็นสำหรับข้อต่อที่สำคัญต่อ API 1104 หรือ ASME B31.3

• การทดสอบอัลตราโซนิก (UT) : ที่ต้องการสำหรับท่อที่มีผนังหนา

• การตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็ก (MPI) : สำหรับการตรวจจับรอยแตกพื้นผิว

• การทดสอบการแทรกซึมของเหลว (PT) : สำหรับการระบุข้อบกพร่องของพื้นผิวในวัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็ก

ข้อกำหนดการทดสอบเชิงกล

การตรวจสอบความสมบูรณ์ของข้อต่อมักจะรวมถึง:

• การทดสอบแรงดึงเพื่อยืนยันความแข็งแรงที่เพียงพอ

• การทดสอบโค้งเพื่อตรวจสอบความเหนียว

• การทดสอบผลกระทบสำหรับการใช้งานที่มีบริการอุณหภูมิต่ำ

• การทดสอบความแข็งเพื่อให้แน่ใจว่าค่ายังคงอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้ (โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 250 HV สำหรับท่อเหล็กคาร์บอนใน Sour Service)

กลยุทธ์การควบคุมการเสียรูป

การลดการบิดเบือนในระหว่างการเชื่อมต้องมีการวางแผนอย่างรอบคอบ:

• การจัดลำดับเชิงกลยุทธ์ของการเชื่อมผ่าน (โดยทั่วไปใช้รูปแบบการเชื่อมที่สมดุล)

• การประยุกต์ใช้เครื่องมือติดตั้งและการจัดตำแหน่งที่เหมาะสม

• เทคนิคการเชื่อมเป็นระยะ ๆ สำหรับการประกอบขนาดใหญ่

• วิธีการเชื่อมขั้นตอนหลังเพื่อกระจายอินพุตความร้อนให้สม่ำเสมอมากขึ้น

ข้อควรพิจารณาพิเศษสำหรับท่อเหล็กโลหะผสม

ท่ออัลลอยด์สูงต้องการความระมัดระวังเพิ่มเติม:

• การควบคุมอย่างเข้มงวดของอุณหภูมิอุ่นและอุณหภูมิ

• การเลือกกระบวนการเชื่อมไฮโดรเจนต่ำ

• รอบการบำบัดความร้อนหลังโพสต์-weld ที่แม่นยำยิ่งขึ้น

• เพิ่มการป้องกันการปนเปื้อนในบรรยากาศระหว่างการเชื่อม

• โลหะฟิลเลอร์พิเศษที่ตรงกับองค์ประกอบที่แน่นอนของวัสดุฐาน

บทสรุป

การเชื่อมท่อเหล็กที่รีดร้อนต้องการความสนใจอย่างพิถีพิถันในการเตรียมการการเลือกกระบวนการความเข้ากันได้ของวัสดุและการรักษาหลังโพสต์ การปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจว่าข้อต่อที่รักษาข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติของการก่อสร้างท่อในขณะที่ส่งมอบความแข็งแรงความต้านทานการกัดกร่อนและอายุการใช้งานสำหรับการใช้งานที่สำคัญสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมที่สำคัญ ปรึกษารหัสที่เกี่ยวข้องเสมอเช่น API 1104, ASME B31.3 หรือ ISO 15614 เมื่อพัฒนาขั้นตอนการเชื่อมสำหรับแอปพลิเคชันไปป์ไลน์เฉพาะ