24artstroy.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как выполнить термообработку сварных соединений

Как выполнить термообработку сварных соединений

Помимо подготовительных действий, рабочего процесса и контроля качества существуют дополнительные этапы, которые просто обязательны в условиях крупномасштабного производства. Существуют отрасли, где качество сварных швов играет очень большую роль, и каждая ошибка может стоит дорого. На первый план выходит защита сварных швов от коррозии. Также нужно защитить сварочный шов от преждевременного разрушения.

Чтобы достичь наилучшего качества составляются подробные чертежи, подбираются оптимальные комплектующие и работа поручается настоящим профессионалам. Но есть еще один действенный способ — обработка сварного соединения. Существует несколько типов обработки, в этой статье мы поговорим о термической.

Основные способы обработки сварных соединений

Наиболее распространенными стали следующие методы обработки сварного шва:

  • Термическая. Применяется для ликвидации внутренних остаточных напряжений. Проводится путем локального или общего прогрева.
  • Механическая. Зачистка сварных швов после сварки удаляет шлаки и окалину с поверхности соединения.
  • Химическая. Состоит из обезжиривания и покрытия защитным слоем. Препятствует возникновению коррозионных очагов. Метод используют для обработки материалов, подверженных коррозии, которым предстоит работать в активных средах.

Способ воздействия выбирают, применяясь к техническим требованиям к конструкции и условиям ее эксплуатации. Часто применяют последовательно все три метода.

Способы прогрева сварных соединений

Существует несколько способов термообработки сварных соединений. Выбор их зависит от доступности детали, ее размеров, возможности монтажа нагревательных устройств и др.

Чаще всего используются печи, нагреватели газопламенные и индукционные, специальные гибкие нагреватели.

Главные условия, которые надо учитывать при выборе способа нагрева — простота монтажа, равномерность нагрева соединения, отсутствие перепадов температур, небольшой вес устройства.

Самый несложный и недорогой метод обработки соединения – локальный, с использованием гибких нагревателей. Обычно применяется при монтаже трубопроводов.

Такие нагревательные устройства легко монтируются на трубы любого размера, их можно использовать в труднодоступных местах.

Для обработки труб малого диаметра применяются муфельные печи. При их использовании необходимо правильно установить печь. Ось вращения не должна совпадать с осью геометрической, в противном случае не удастся добиться равномерного нагрева.

Также при работе с трубопроводами широко распространены индукционные устройства, недорогие, но достаточно эффективные. Состоят они из многожильных кабелей из меди, выполняющих функцию нагревателя.

Охлаждаются эти нагреватели воздухом. При монтаже рекомендуется оставить небольшое расстояние между нагревателем и обрабатываемой деталью. Это обеспечит быстрый, равномерный разогрев шва.

Ниже вы можете увидеть таблицу со свойствами индукторов.

Еще один часто используемый метод – газопламенный, с использованием газовых горелок. Эти горелки имеют несколько каналов выхода пламени, образующегося при сгорании горючего газа и кислорода.

Такой метод обычно применяют в местах, куда сложно доставить и смонтировать другое оборудование. Минус данного способа –он требует гораздо большего времени.

Режимы процесса

Разные виды стали подвергаются термообработке в конкретный временной промежуток. Влияет на режим и толщина стенки изделия. На хромомолибденовых сталях и их сплавах с ванадием применяется нагрев индукционным способом, с частотой тока в 50 Гц и выше, или радиационным методом по следующим показателям:

Толщина стенки, ммРадиационный способ, минутыИндукционный способ, минуты
До 204025
21-257040
26-3010040
31-3512060
36-4514070
46-6016090
61-80160110
81-100160140

Виды термической обработки

Способ термообработки сварного шва выбирают в зависимости от поставленной цели:

  1. После термического отдыха уменьшается остаточное напряжение и количество водорода внутри шва. Процесс проводят при температуре до 300⁰C с выдержкой в течение 1,5 — 2 часов. Этим способом обрабатывают сварные соединения на толстостенных конструкциях, когда нет возможности применить другие виды.
  2. Отпуском за счет разрушения закалочных структур добиваются уменьшения напряжения на 90%, увеличения пластичности и стойкости к ударным нагрузкам. Нагрев до 600 — 700⁰C, выдержка до 3 часов. Метод применяют на перлитных сталях.
  3. Нормализацию выполняют при 800⁰C с выдержкой 20 — 40 минут на тонкостенных деталях. После завершения процесса структура становится мелкозернистой и однородной.
  4. Аустенизацию проводят на высоколегированных видах стали для снятия напряжений и восстановления пластичности. Нагрев до 1100⁰C, двухчасовая выдержка с последующим естественным охлаждением.
  5. Для отжига после сварки термообработку выполнят при 970⁰C с выдержкой в течение 3 часов и остыванием в естественных условиях. Используют при работе с высоколегированными сталями для улучшения стойкости к коррозии.
Читать еще:  Как варить потолочный шов на трубе?

Температуру контролируют по изменению цвета меток, нанесенных на поверхность деталей термокарандашом или термокраской. Однако точность измерения этим способом невысока, поэтому чаще пользуются пирометрами и тепловизорами. Они могут быть ручными или встроенными в системы автоматического поддержания температуры на заданном уровне.

Если к качеству сварных соединений предъявляются высокие требования, выполнение термообработки обязательно. После ее проведения на швах не появятся трещины, разломы, коррозия. При использовании современного оборудования термообработка не займет много времени.

  • Зачастую термообработка сварных соединений – это необратимый процесс, так что не стоит при нем допускать ошибки;
  • Для проведения операций нужно специальное оборудование;
  • Высокие требования к точности режимов проведения процедур;
  • Для каждого индивидуального случая нужно подбирать свои параметры обработки.

Виды термообработки

Выделяется несколько основных способов, которые пригодны для обработки сварных швов. Среди них:

  • Предварительный подогрев. Это один из самых распространенных способов. Он применяется чаще всего для низколегированных и низкоуглеродистых сталей, которые относятся к перлитному классу. Подогрев осуществляется постепенно до температуры около 200 градусов Цельсия. Особенно актуально это при низкой температуре окружающей среды. Прогревание делается для предотвращения появления трещин. После окончания процедуры температура также постепенно опускается.

Предварительный подогрев сварных швов

  • Высокий отпуск. Во время данной разновидности обработке соединение металла прогревают до температуры ниже 30 градусов Цельсия, от достижения критической точки Ас1. Воздействие продолжается от 1 до 5 часов. После этого его медленно охлаждают. Сварочные напряжения спадают до 90%. Зона сваривания претерпевает различные структурные изменения. В низколегированной стали пропадает закалочная структура. Металл обретает большую пластичность и снижаются его свойства твердости. Чаще всего применяется для сталей перлитного класса.
  • Нормализация. Его используют для тех сварочных соединений, которые выполнены при помощи большой погонной энергии. Как правило, в это время структура металла становится крупнозернистой и у нее сильно снижаются механические свойства, чего не стоит допускать. Соединение металла прогревают до температуры ниже 30 градусов Цельсия, чтобы не достичь критической точки Ас1. В отличие от высокого отпуска в таком состоянии деталь держат недолгое время и после этого дают остыть при обыкновенной температуре. Чаще всего нормализация применяется для тонкостенных труб с малым диаметром из низколегированной стали. Они часто имеют пониженную пластичность и крупнозернистую структуру.
  • Термический отдых. Детали нагревают до температуры в 300 градусов Цельсия. В таком состоянии ее придерживают около 3 часов. Благодаря этому снижается содержание водорода в составе шва. Это помогает снизить уровень сварных напряжений. Чаще всего отдых применяется для конструкций, сделанных из толстостенного металла, так как для них сложнее сделать высокий отпуск. Этот вид обработки еще называют дегазацией. Процедура активно применяется во время ремонта соединений трубопроводов и других предметов, контактирующих со средами с высокой коррозионной опасностью.
  • Аустенизация. Во время данного процесса соединение нагревается, примерно, до температуры 1100 градусов Цельсия и выдерживается на протяжении 1,5 часов. Охлаждение происходит на воздухе. В это время внутри материала распадается феррит. Благодаря такому процессу, механические свойства стали обеспечивают снижение уровня напряжений. Данная процедура рассчитана на материалы из высоколегированной стали.
  • Стабилизирующий отжиг. Процедура применяется для аустенитных сталей, содержание легирующих элементов в которых находится на высоком уровне. В это время соединение прогревается до температуры в 860 градусов Цельсия. В таком состоянии оно выдерживается до 3 часов. В итоге получается снять около 80% сварных напряжений. Структура материала становится более стабильной. Снижается риск возникновения межкристаллической коррозии.
  • Нормализация с отпуском. Это может быть восстановительная или полная термообработка. Она предназначена для изменения структуры, а соответственно и свойств, соединений различных металлов. Такая комбинация процедур предназначается для сталей, у которых повышенная устойчивость к температурному воздействию. Это помогает продлить им срок эксплуатации, особенно в сложных условиях. После проведения обработки структура металла становится более равномерной. Когда деталь охлаждается, то аустенит превращается в феррит. После отпуска повышается пластичность и прочность соединений.
Читать еще:  Как правильно варить дуговой сваркой вертикальный шов?

Вывод

Температура металла шва при сварке повышается до таких пределов, которые могут вызвать дефекты сварных швов, а также изменить структуру в худшую сторону. В то же время, требования к сварочным швам являются достаточно высокими в ответственных конструкциях, что часто требует дополнительной обработки. Механические испытания соединений показывают, что после правильной термической обработки свойства их значительно повышаются. В особенности это видно на трубопроводах, которые обладают тонкими стенками, но должны иметь высокий уровень герметичности и часто работают под большим давлением. Замер твердости сварного соединения после обработки показывает, насколько хорошо прошла процедура.

Термическая обработка сварных швов и соединений

Таким образом, при правильном подборе, термическая обработка станет отличным дополнением во время сварки и после нее. Для ее проведения необходимо специальное оборудование, но результаты, которые получаются в итоге, вполне оправдывают их применение. Термообработка сварных соединений технологических трубопроводов является обязательной, так как того требует технология производства. Многие детали не допускаются в эксплуатацию без проведения подобных процедур.

Виды термической обработки сварных швов

Выделяют два подвида термической обработки. Собственно обработка сварных швов, так называемая местная обработка. А также существует полная термообработка сварного изделия. Во втором случае полностью конструкция, которая подвергалась сварке, равномерно нагревается и потом охлаждается.

Обработка швов выполняется специалистами разными способами – это:

  • индукционный (наиболее распространенный);
  • радиационный (посредством газовых или электрических источников);
  • комбинированный и другие.

Кроме способов проведения обработки, выделяют и некоторые ее виды:

  • высокий отпуск;
  • нормализация;
  • аустенизация;
  • термический отдых;
  • «улучшение» (комбинация двух видов: нормализации с высоким отпуском);
  • стабилизирующий отжиг.

Остановимся немного подробнее на отдельных видах. Во-первых, поговорим о нормализации. Это процесс термообработки с более быстрым охлаждением (что отличает его от обычного отжига). Отметим, что нормализация, обычно, проводится на открытом воздухе.

Следующий вид термообработки швов – высокий отпуск. Он наиболее популярен среди специалистов. Особенно часто его используют в условиях монтажа конструкций. Заметим, что данный процесс позволяет значительно понизить уровень остаточного напряжения – практически на 90 процентов. Высокий отпуск представляет собой процесс, при котором сварной шов выдерживается под температурой, достигающей триста-четыреста градусов. Процесс длится целый час. После нагревания шов довольно медленно охлаждают до трехсот градусов. И завершают этот процесс уже на воздухе.

Читать еще:  Стилоскопирование сварных швов что это такое?

Еще два вида обработки предназначены для хромоникелевых и нержавеющих сталей. Речь идет о стабилизирующем отжиге и аустенизации. Что касается последней, она представляет собой довольно сильный нагрев шва и последующее его охлаждение на воздухе.

Стабилизирующий отжиг – это нагревание шва до температуры, равной 970 градусам. Дальше изделие охлаждается также, как при аустенизации. Особенность этого способа термической обработки шва в том, что структура шва оптимизируется, что значительно снижает возможность того, что шов потрескается или подвергнется коррозионным процессам.

В заключение отметим, что выбор вида и способа термической обработки сварного шва напрямую зависит от свариваемого материала: для разных видов металлов подходят определенные способы и виды термообработки.

Необходимость термообработки сварных швов.

Понятно, что термообработка сварных швов необходима уже по завершению процесса сварки. Но для чего? Дело в том, что при сварке изделия нагрев распределяется неравномерно по разным зонам.

Это может привести к тому, что свойства сварного шва, в конечно счете, могут значительно снизиться и быть неоднородными по разным сторонам соединения.

Отметим, что эта особенность наблюдается всегда, независимо от толщины свариваемых изделий и прочих показателей.

Из-за такой особенности, в первую очередь, страдает прочность всего изделия, а также его устойчивость к коррозионным процессам, переносимость разных температур и пр. Все это может также привести к разрыву сварного шва. По этой причине сварщики по окончании работ проводят обязательную термическую обработку сварного шва.

Отметим, что термообработка швов используется при проведении работ в абсолютно любых сферах, будь-то нефтегазоперерабатывающая промышленность, энергетика и прочие.

Химическая обработка

Лучшие результаты при обработке сварных соединений достигаются при сочетании механических и химических средств. Применяется два метода работы со швами: травление и пассивация.

Травление выполняется до механической шлифовки. Для проведения этой операции используются химические составы, обеспечивающие однородное покрытие, препятствующее коррозийным процессам. Кроме того, травление позволяет ликвидировать места, тронутые побежалостью. Дело в том, что в таких местах наблюдается скопление окислов никеля и хрома, в результате чего сталь подвергается ржавлению.

На незначительных по площади участках сварных соединений рекомендуется производить травление непосредственным нанесением состава на обрабатываемую поверхность. Если деталь достаточно большая или имеет сложную конфигурацию, ее следует помещать в емкость с раствором для травления. Время нахождения металла в травильном расходе рассчитывается в каждой ситуации индивидуально.

Когда травление закончено, наступает черед пассивации. Процесс представляет собой нанесение на металл особого состава, в результате чего образуется пленка. Данное защитное покрытие препятствует возникновению коррозии. С химической точки зрения, пассивацию можно объяснить следующим образом: оксиданты, взаимодействуя со сталью, удаляют с поверхности свободный металл, при этом активируя возникновение защитной пленки.

Завершается химическая обработка очисткой сварных соединений от реагентов. Смываемая вода содержит множество токсичных веществ, тяжелых металлов и кислот. Кислоты нейтрализуются при помощи щелочей, а затем оставшаяся жидкость фильтруется. Утилизировать отработку нужно только в специально отведенных для этого местах в соответствии с законодательством об охране окружающей среды.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector