Зварювальні гарячі сталеві труби вимагають суворого дотримання спеціалізованих процедур для забезпечення конструктивної цілісності та довговічності. Якість зварних суглобів суттєво впливає на загальну продуктивність цих високоцінних промислових компонентів, особливо в критичних застосуванні, таких як нафтогазовий транспорт, судна тиску та структурні опори. Цей вичерпний посібник окреслює критичні вимоги до досягнення оптимальних результатів зварювання зі сталевими трубами.
Вимоги до попередньої підготовки
Правильна підготовка - це основа успішних зварювальних операцій для сталевої труби. Перш ніж розпочнеться будь -яке зварювання, необхідно дотримуватися декількох найважливіших кроків:
Підготовка поверхні та очищення
Гарячі поверхові труби повинні бути ретельно очищені, щоб видалити всі забруднення, які могли б поставити під загрозу цілісність зварювання. Сюди входить:
Механічне очищення за допомогою дротяних пензлів або шліфувальників для видалення поверхневої іржі
Хімічне очищення для усунення олій та мастила
Видалення шкали млин за допомогою процесів піскоструминки або маринування
Усунення будь -якої вологи, яка може спричинити розгортання водню
Протоколи попереднього нагрівання
Попереднє нагрівання має важливе значення для більш товстих стінних труб (як правило, вище 19 мм) та для сталевих сталь, що містять більший вміст вуглецю. Цей процес:
Зменшує тепловий удар і запобігає холодному розтріску
Знижує швидкість охолодження в зоні, що постраждала від тепла (HAZ)
Мінімізує залишкові напруги, які можуть призвести до деформації
Дозволяє дифузію водню з зони зварювання
Температури попереднього нагрівання зазвичай коливаються від 100 ° С до 300 ° С, залежно від специфікації матеріалу та товщини стінки. Наприклад, матеріал API 5L X65, як правило, вимагає попереднього нагрівання до 150 ° С для товщини стінки, що перевищує 25 мм.
Спільні міркування дизайну
Правильна конструкція суглобів є критичною для операцій з зварюванням труб. Конфігурація повинна враховувати:
Товщина матеріалу та технічні характеристики
Відповідні кути канавки (як правило, 60-75 °)
Кореневі розміри обличчя та вимірювання кореневих зазорів
Доступність для зварювального обладнання
Вибір процесу зварювання
Вибір відповідного методу зварювання безпосередньо впливає на якість та довговічність кінцевого суглоба. Кілька процесів підходять для гарячої прокатної труби:
Загальні методи зварювання сталевої труби
SMAW (Зварювання з екранованою металевою дугою) : універсальний для польових застосувань, але пропонує менші швидкості осадження
GTAW/TIG (зварювання дуги з газовим вольфрамом) : забезпечує точність кореневих проходів і тонкостінних труб
GMAW/MIG (зварювання газової дуги) : пропонує більш високі швидкості осадження для більш товстих матеріалів
FCAW (зварювання дугового флюсу) : підходить для польових застосувань з більш високою швидкістю осадження
Пила (занурене дугове зварювання) : ідеально підходить для виготовлення магазинів великих діаметрів труб
Оптимізація параметрів зварювання
Критичні параметри повинні точно контролюватися відповідно до специфікацій труб:
Ампераж: повинен відповідати товщині та положенню матеріалу (як правило, 80-250a для Smaw)
Напруга: впливає на довжину дуги та проникнення (зазвичай 20-30 В для GMAW)
Швидкість подорожі: вплив тепла та профілю зварювання
Температура інтерпасу: зазвичай підтримується між 100-250 ° C
Вимоги до термічної обробки після запиту
Теплова обробка після зварювання часто є обов'язковою, особливо для застосувань високого тиску, що відповідає стандартам ASME, API або ISO:
Процедури зняття стресу
Післяопрата теплової обробки (PWHT) виконує кілька критичних функцій:
Зменшує залишкові напруги, які можуть призвести до розтріскування стресу
Темпери потенційно крихкі мікроструктури в зоні, що постраждали від тепла
Покращує пластичність та міцність зварного суглоба
Підвищує розмірну стабільність у високотемпературній службі
Для труб з вуглецевої сталі (наприклад, ASTM A106 клас B), типові температури зняття напруги коливаються від 550 ° С до 650 ° С з часом утримування на основі товщини матеріалу (приблизно 1 година на 25 мм).
Вибір витратних витрат та сумісність
Зварювальні матеріали повинні ретельно відповідати властивостям основного металу:
Вимоги до металу наповнення
Критерії відбору включають:
Хімічний склад, сумісний із сталевим матеріалом труби
Рівна або більша міцність на розрив порівняно з базовим матеріалом
Відповідні властивості впливу для температури обслуговування
Корозійна стійкість до відповідності або перевищення базового матеріалу (особливо для застосувань кислого обслуговування на NACE MR0175)
Поширені метали наповнювача для труб з вуглецевої сталі включають E7018 для SMAW та ER70S-6 для процесів GMAW.
Вибір екранування газу
Для процесів, що вимагають зовнішнього екранування газу:
Аргон: забезпечує відмінну стабільність дуги для GTAW
Argon/CO2 суміші (як правило, 75%/25%): стандарт для GMAW вуглецевої сталі
Гелію/аргони
Контроль якості та огляд
Суворі тестування гарантують, що зварені суглоби відповідають галузевим стандартам:
Методи неруйнівного обстеження
Рентгенографічне тестування (RT) : необхідні для критичних суглобів на API 1104 або ASME B31.3
Ультразвукове тестування (UT) : бажано для товстостінних труб
Огляд магнітних частинок (MPI) : для виявлення поверхневих тріщин
Тестування на проникнення рідини (PT) : для виявлення дефектів поверхні в немагнітних матеріалах
Вимоги до механічних випробувань
Перевірка спільної цілісності зазвичай включає:
Тестування на розтяг для підтвердження адекватної сили
Тестування згинання для перевірки пластичності
Тестування впливу для додатків із низькою температурою
Випробування на твердість для того, щоб значення залишалися в межах прийнятних діапазонів (як правило, нижче 250 ГВ для вуглецевої сталевої труби в кислі)
Стратегії контролю деформації
Мінімізація спотворень під час зварювання вимагає ретельного планування:
Стратегічне секвенування проходів зварювання (як правило, використовуючи збалансовані схеми зварювання)
Застосування належних інструментів для вирівнювання та вирівнювання
Переривчасті методи зварювання для великих зборів
Методи зварювання зворотного кроку для більш рівномірного розподілу введення тепла
Спеціальні міркування щодо сталевих труб з легальної сталі
Труби з високим сплавом потребують додаткових запобіжних заходів:
Суворий контроль температури попереднього нагрівання та інтерпасу
Вибір процесів зварювання з низьким вмістом водних вод
Більш точні цикли термічної обробки після запровадження
Посилений захист від зараження атмосферними пристроями під час зварювання
Спеціалізовані метали наповнювача, що відповідають точній композиції базового матеріалу
Висновок
Зварювальні гарячі сталеві труби вимагають ретельної уваги до підготовки, вибору процесів, сумісності матеріалів та обробки після запилу. Дотримання цих вимог забезпечує стики, які підтримують притаманні переваги будівництва труб, забезпечуючи необхідну міцність, корозійну стійкість та термін служби для критичних промислових застосувань. Завжди зверніться до застосовних кодів, таких як API 1104, ASME B31.3, або ISO 15614 при розробці процедур зварювання для конкретних програм трубопроводів.
