Zavarivanje važnih komponenti, zavarivanje legiranog čelika i zavarivanje debelih dijelova zahtijevaju prethodno zagrijavanje prije zavarivanja.Glavne funkcije predgrijavanja prije zavarivanja su sljedeće:
(1) Predgrijavanje može usporiti brzinu hlađenja nakon zavarivanja, što pogoduje izbacivanju difuzijskog vodonika u metalu šava i izbjegava napukline uzrokovane vodonikom.Istovremeno se smanjuje stepen otvrdnjavanja šava i zone toplotnog uticaja, a poboljšava se otpornost na pucanje zavarenog spoja.
(2) Predgrijavanje može smanjiti napon zavarivanja.Ujednačeno lokalno predgrijavanje ili ukupno predgrijavanje može smanjiti temperaturnu razliku (poznatu i kao temperaturni gradijent) između radnih komada koji se zavaruju u području zavarivanja.Na ovaj način, s jedne strane, smanjuje se napon zavarivanja, a s druge strane smanjuje se brzina deformacije zavarivanja, što je korisno za izbjegavanje pukotina zavarivanja.
(3) Predgrijavanje može smanjiti ograničenje zavarene konstrukcije, posebno ograničenje ugaonog spoja.Sa povećanjem temperature predgrijavanja, učestalost pukotina se smanjuje.
Odabir temperature predgrijavanja i međuprolazne temperature nije vezan samo za kemijski sastav čelika i elektrode, već i za krutost zavarene konstrukcije, način zavarivanja, temperaturu okoline itd., što treba odrediti nakon sveobuhvatnog razmatranja ovih faktori.
Osim toga, ujednačenost temperature predgrijavanja u smjeru debljine čeličnog lima i ujednačenost u zoni zavara imaju važan utjecaj na smanjenje naprezanja zavarivanja.Širina lokalnog predgrijavanja treba biti određena prema ograničenju radnog komada koji se zavariva.Općenito, treba da bude tri puta veća od debljine zida oko područja zavara i ne smije biti manja od 150-200 mm.Ako predgrijavanje nije ravnomjerno, umjesto smanjenja naprezanja zavarivanja, povećat će se napon zavarivanja.
Postoje tri svrhe termičke obrade nakon zavarivanja: eliminacija vodonika, eliminacija naprezanja zavarivanja, poboljšanje strukture zavara i ukupnih performansi.
Obrada dehidrogenacijom nakon zavarivanja odnosi se na niskotemperaturnu toplinsku obradu koja se izvodi nakon što je zavarivanje završeno, a zavar nije ohlađen na ispod 100 °C.Opšta specifikacija je da se zagreje na 200~350℃ i da se drži 2-6 sati.Osnovna funkcija tretmana eliminacije vodonika nakon zavarivanja je da ubrza izlazak vodonika u šav i zonu toplotnog uticaja, što je izuzetno efikasno u sprečavanju pukotina pri zavarivanju tokom zavarivanja niskolegiranih čelika.
Tokom procesa zavarivanja, zbog neujednačenosti grijanja i hlađenja, te ograničenja ili vanjskog ograničenja same komponente, naprezanje zavarivanja će se uvijek stvarati u komponenti nakon završetka zavarivanja.Postojanje naprezanja zavarivanja u komponenti će smanjiti stvarnu nosivost područja zavarenog spoja, uzrokovati plastičnu deformaciju, pa čak i dovesti do oštećenja komponente u teškim slučajevima.
Toplinska obrada za smanjenje naprezanja je da se smanji granica popuštanja zavarenog obratka na visokoj temperaturi kako bi se postigla svrha opuštanja napona zavarivanja.Postoje dvije najčešće korišćene metode: jedna je sveukupno kaljenje na visokoj temperaturi, to jest, cijeli zavar se stavlja u peć za grijanje, polako se zagrijava do određene temperature, zatim drži neko vrijeme i na kraju se hladi na zraku ili u peći.
Na ovaj način se može eliminisati 80%-90% naprezanja zavarivanja.Druga metoda je lokalno visokotemperaturno kaljenje, odnosno samo zagrijavanje vara i okolnog područja, a zatim polagano hlađenje, smanjenje vršne vrijednosti napona zavarivanja, čineći raspodjelu naprezanja relativno ravnom i djelomično eliminišući napon zavarivanja.
Nakon što se neki materijali od legiranog čelika zavare, njihovi zavareni spojevi će izgledati očvrsnute strukture, što će pogoršati mehanička svojstva materijala.Osim toga, ova očvrsnuta struktura može dovesti do uništenja spoja pod djelovanjem naprezanja zavarivanja i vodika.Nakon termičke obrade, metalografska struktura spoja se poboljšava, plastičnost i žilavost zavarenog spoja se poboljšavaju, a sveobuhvatna mehanička svojstva zavarenog spoja se poboljšavaju.
Tretman dehidrogenacijom je da se neko vrijeme održava toplim u rasponu temperature grijanja od 300 do 400 stepeni.Svrha je da se ubrza izlazak vodika u zavareni spoj, a učinak tretmana dehidrogenacijom je bolji od niskotemperaturnog naknadnog zagrijavanja.
Termička obrada nakon zavarivanja i nakon zavarivanja, pravovremeni tretman naknadnog zagrijavanja i dehidrogenacije nakon zavarivanja su jedna od efikasnih mjera za sprječavanje hladnih pukotina u zavarivanju.Vodikom izazvane pukotine uzrokovane akumulacijom vodika u višeprolaznom i višeslojnom zavarivanju debelih ploča treba tretirati sa 2 do 3 međutretmana uklanjanja vodonika.
Razmatranje toplinske obrade u dizajnu posuda pod pritiskom
Razmatranje termičke obrade u dizajnu posuda pod pritiskom Toplinska obrada, kao tradicionalna i efikasna metoda za poboljšanje i obnavljanje svojstava metala, oduvek je bila relativno slaba karika u projektovanju i proizvodnji posuda pod pritiskom.
Posude pod pritiskom uključuju četiri vrste termičke obrade:
Toplinska obrada nakon zavarivanja (toplinska obrada za ublažavanje naprezanja);toplinska obrada radi poboljšanja svojstava materijala;toplinska obrada za vraćanje svojstava materijala;tretman eliminacije vodonika nakon zavarivanja.Ovdje je fokus na raspravi o pitanjima vezanim za termičku obradu nakon zavarivanja, koja se široko koristi u dizajnu posuda pod pritiskom.
1. Da li posuda pod pritiskom od austenitnog nehrđajućeg čelika treba termičku obradu nakon zavarivanja?Termička obrada nakon zavarivanja je korištenje smanjenja granice popuštanja metalnog materijala na visokoj temperaturi kako bi se stvorilo plastično strujanje na mjestu gdje je naprezanje veliko, kako bi se postigla svrha eliminacije zaostalog naprezanja zavarivanja, a na U isto vrijeme može poboljšati plastičnost i žilavost zavarenih spojeva i zona zahvaćenih toplinom, te poboljšati sposobnost otpornosti na koroziju pod stresom.Ova metoda oslobađanja od naprezanja široko se koristi u posudama pod pritiskom od ugljičnog čelika, niskolegiranog čelika s kubičnom kristalnom strukturom usmjerenom na tijelo.
Kristalna struktura austenitnog nehrđajućeg čelika je kubična sa licem.Budući da metalni materijal kubične kristalne strukture usmjerene na lice ima više ravnina klizanja od kubika usmjerenog na tijelo, on pokazuje dobru žilavost i svojstva ojačanja na naprezanje.
Osim toga, u dizajnu posuda pod pritiskom, nehrđajući čelik se često bira za dvije svrhe antikorozivne i ispunjavanje posebnih zahtjeva temperature.Osim toga, nehrđajući čelik je skup u usporedbi s ugljičnim čelikom i niskolegiranim čelikom, tako da njegova debljina stijenke neće biti velika.debelo.
Stoga, s obzirom na sigurnost normalnog rada, nema potrebe za zahtjevima toplinske obrade nakon zavarivanja za posude pod pritiskom od austenitnog nehrđajućeg čelika.
Što se tiče korozije zbog upotrebe, nestabilnost materijala, kao što je propadanje uzrokovano nenormalnim radnim uvjetima kao što su zamor, udarno opterećenje, itd., teško je uzeti u obzir u konvencionalnom dizajnu.Ako takve situacije postoje, relevantno naučno i tehničko osoblje (kao što su: dizajn, upotreba, naučna istraživanja i druge relevantne jedinice) treba da sprovede dubinsko istraživanje, uporedne eksperimente i da smisli izvodljiv plan termičke obrade kako bi osigurao da sveobuhvatno ne utiče na performanse rada posude pod pritiskom.
Inače, ako potreba i mogućnost termičke obrade za austenitne inox posude pod pritiskom nisu u potpunosti razmotrene, često je neizvodljivo jednostavno postaviti zahtjeve za toplinsku obradu austenitnog nehrđajućeg čelika po analogiji s ugljičnim čelikom i niskolegiranim čelikom.
U sadašnjem standardu, zahtjevi za termičku obradu nakon zavarivanja posuda pod pritiskom od austenitnog nehrđajućeg čelika prilično su nejasni.U GB150 je propisano: „Osim ako nije drugačije naznačeno na crtežima, glave od hladno oblikovanog austenitnog nerđajućeg čelika ne smiju se termički obrađivati“.
Što se tiče toga da li se toplinska obrada provodi u drugim slučajevima, može se razlikovati u zavisnosti od razumijevanja različitih ljudi.U GB150 je propisano da kontejner i njegove komponente pod pritiskom ispunjavaju jedan od sljedećih uslova i da ih treba termički obrađivati.Druga i treća stavka su: „Kontejneri sa korozijom pod stresom, kao što su kontejneri koji sadrže tečni naftni gas, tečni amonijak, itd.“i „Kontejneri koji sadrže izuzetno ili visoko toksične medije“.
U njemu se samo navodi: „Osim ako nije drugačije naznačeno na crtežima, zavareni spojevi od austenitnog nerđajućeg čelika ne smiju se termički obrađivati“.
Sa nivoa standardnog izražavanja, ovaj zahtjev treba shvatiti uglavnom za različite situacije navedene u prvoj tački.Gore navedene druga i treća situacija ne moraju nužno biti uključene.
Na ovaj način, zahtjevi za termičkom obradom austenitnih posuda pod tlakom od nehrđajućeg čelika nakon zavarivanja mogu se sveobuhvatnije i preciznije izraziti, tako da projektanti mogu odlučiti hoće li i kako vršiti termičku obradu austenitnih inox posuda pod tlakom prema stvarnoj situaciji.
Član 74. 99. izdanja „Propisa o kapacitetu” jasno kaže: „Austenitne posude pod pritiskom od nerđajućeg čelika ili obojenih metala uglavnom ne zahtevaju termičku obradu nakon zavarivanja.Ako je za posebne zahtjeve potrebna toplinska obrada, to treba naznačiti na crtežu.”
2. Toplinska obrada eksplozivnih čeličnih ploča obloženih nehrđajućim čelikom Ploče od čelika obložene eksplozivom od nehrđajućeg čelika se sve više koriste u industriji posuda pod pritiskom zbog njihove izvrsne otpornosti na koroziju, savršene kombinacije mehaničke čvrstoće i razumnih troškova.Na pitanja toplinske obrade također treba skrenuti pažnju dizajnera posuda pod pritiskom.
Tehnički indeks kojem dizajneri posuda pod tlakom obično pridaju važnost za kompozitne panele je njegova brzina vezivanja, dok se toplinska obrada kompozitnih panela često smatra vrlo malo ili bi je trebala uzeti u obzir relevantni tehnički standardi i proizvođači.Proces pjeskarenja metalnih kompozitnih panela je u suštini proces primjene energije na metalnu površinu.
Pod dejstvom impulsa velike brzine, kompozitni materijal se koso sudara sa osnovnim materijalom, a u stanju metalnog mlaza formira se cik-cak kompozitna sučelja između obloženog metala i osnovnog metala kako bi se postigla veza između atoma.
Osnovni metal nakon obrade eksplozijom zapravo je podvrgnut procesu ojačanja deformacijama.
Kao rezultat toga raste vlačna čvrstoća σb, indeks plastičnosti opada, a vrijednost granice popuštanja σs nije očita.Bilo da se radi o čeliku serije Q235 ili 16MnR, nakon obrade eksplozijom i zatim ispitivanja njegovih mehaničkih svojstava, svi pokazuju gore navedeni fenomen ojačanja deformacijama.U tom smislu, i ploča obložena titan-čelikom i ploča obložena niklom-čelikom zahtijevaju da se obložena ploča podvrgne toplinskoj obradi za smanjenje naprezanja nakon eksplozivnog mešanja.
99. izdanje „kapaciteta“ takođe ima jasne propise o tome, ali takvi propisi nisu napravljeni za eksplozivnu kompozitnu austenitnu ploču od nerđajućeg čelika.
U sadašnjim relevantnim tehničkim standardima, pitanje da li i kako termički obrađivati austenitnu ploču od nehrđajućeg čelika nakon obrade eksplozijom je relativno nejasno.
GB8165-87 „Čelična ploča obložena nerđajućim čelikom“ predviđa: „Prema ugovoru između dobavljača i kupca, može se isporučiti i u toplo valjanom ili termički obrađenom stanju.“Isporučuje se za izravnavanje, podrezivanje ili rezanje.Na zahtjev, kompozitna površina se može kiseliti, pasivizirati ili polirati, a može se isporučiti i u termički obrađenom stanju.”
Ne spominje se kako se vrši termička obrada.Glavni razlog ovakvog stanja je i dalje spomenuti problem osjetljivih područja gdje austenitni nehrđajući čelik proizvodi intergranularnu koroziju.
GB8547-87 „Ploča obložena titanijum-čelikom” predviđa da je sistem termičke obrade za termičku obradu obložene ploče od titanijum-čelika: 540 ℃ ± 25 ℃, očuvanje toplote 3 sata.A ova temperatura je upravo u temperaturnom opsegu senzibilizacije austenitnog nerđajućeg čelika (400℃–850℃).
Stoga je teško dati jasne propise za termičku obradu eksplozivnih kompozitnih austenitnih limova od nehrđajućeg čelika.U tom smislu, naši projektanti posuda pod pritiskom moraju imati jasno razumijevanje, posvetiti dovoljno pažnje i poduzeti odgovarajuće mjere.
Prije svega, 1Cr18Ni9Ti se ne bi trebao koristiti za obloženi nehrđajući čelik, jer u usporedbi s niskougljičnim austenitnim nehrđajućim čelikom 0Cr18Ni9, njegov sadržaj ugljika je veći, veća je vjerovatnoća da će doći do senzibilizacije i smanjena je otpornost na međugranularnu koroziju.
Osim toga, kada se školjka i glava posude pod pritiskom izrađeni od eksplozivne kompozitne austenitne ploče od nehrđajućeg čelika koriste u teškim uvjetima, kao što su: visoki tlak, fluktuacije tlaka i izuzetno i vrlo opasni mediji, treba koristiti 00Cr17Ni14Mo2.Austenitni nerđajući čelici sa ultra niskim udjelom ugljika minimiziraju mogućnost senzibilizacije.
Zahtjeve za toplinsku obradu kompozitnih panela treba jasno postaviti, a sistem toplinske obrade treba odrediti u dogovoru sa relevantnim stranama, kako bi se postigla svrha da osnovni materijal ima određenu količinu plastične rezerve, a kompozitni materijal potrebna otpornost na koroziju.
3. Mogu li se koristiti druge metode za zamjenu ukupne toplinske obrade opreme?Zbog ograničenja uslova proizvođača i uzimanja u obzir ekonomskih interesa, mnogi ljudi su istraživali druge metode za zamjenu ukupne toplinske obrade posuda pod pritiskom.Iako su ova istraživanja korisna i vrijedna, ali trenutno također nisu zamjena za ukupnu toplinsku obradu posuda pod pritiskom.
Zahtjevi za integralnu toplinsku obradu nisu ublaženi u trenutno važećim standardima i procedurama.Među različitim alternativama sveukupne toplinske obrade, tipičnije su: lokalna toplinska obrada, metoda čekićem za eliminaciju zaostalog naprezanja zavarivanja, metoda eksplozije za uklanjanje zaostalog naprezanja zavarivanja i metoda vibracija, metoda kupke s toplom vodom, itd.
Djelomična termička obrada: propisano je u 10.4.5.3 GB150-1998 “Čelične posude pod pritiskom”: “B, C, D zavareni spojevi, zavareni spojevi tipa A koji povezuju sferičnu glavu i cilindar i neispravne dijelove za popravak zavarivanja dozvoljeno je koristiti parcijalna toplotna obrada.Metoda termičke obrade.”Ovaj propis znači da metoda lokalne toplinske obrade nije dozvoljena za zavare klase A na cilindru, odnosno: cijeloj opremi nije dozvoljeno korištenje metode lokalne toplinske obrade, jedan od razloga je što se ne može smanjiti zaostalo naprezanje zavarivanja. eliminisan simetrično.
Metoda udaranja čekićem eliminira zaostalo naprezanje zavarivanja: to jest, ručnim udaranjem čekićem, naprezanje laminacije se nanosi na površinu zavarenog spoja, čime se djelomično poništava štetan učinak zaostalog vlačnog napona.
U principu, ova metoda ima određeni inhibitorni učinak na sprječavanje pucanja korozije pod naponom.
Međutim, budući da u procesu praktičnog rada nema kvantitativnih pokazatelja i strožih operativnih procedura, a rad verifikacije za poređenje i upotrebu nije dovoljan, on nije usvojen u sadašnjem standardu.
Metoda eksplozije za uklanjanje zaostalih naprezanja zavarivanja: Eksploziv je posebno napravljen u obliku trake, a unutrašnji zid opreme je zalijepljen na površinu zavarenog spoja.Mehanizam je isti kao i kod metode čekića za uklanjanje zaostalih naprezanja zavarivanja.
Rečeno je da ova metoda može nadoknaditi neke od nedostataka metode čekićem kako bi se eliminisalo zaostalo naprezanje zavarivanja.Međutim, neke jedinice su koristile ukupnu termičku obradu i metodu eksplozije kako bi eliminisale zaostalo naprezanje zavarivanja na dva rezervoara za skladištenje TNG-a sa istim uslovima.Godinama kasnije, pregledom otvaranja rezervoara utvrđeno je da su zavareni spojevi prvog bili neoštećeni, dok su zavareni spojevi rezervoara čije je zaostalo naprezanje eliminisano metodom eksplozije pokazalo mnogo pukotina.Na ovaj način, nekada popularna metoda eksplozije za uklanjanje zaostalih naprezanja zavarivanja je tiha.
Postoje i druge metode za otklanjanje zaostalih naprezanja zavarivanja, koje iz različitih razloga nisu prihvaćene u industriji posuda pod pritiskom.Jednom riječju, ukupna toplinska obrada posuda pod tlakom nakon zavarivanja (uključujući podtoplinsku obradu u peći) ima nedostatke visoke potrošnje energije i dugog vremena ciklusa, te se suočava s raznim poteškoćama u stvarnom radu zbog faktora kao što su strukturu posude pod pritiskom, ali je to i dalje aktuelna industrija posuda pod pritiskom.Jedina metoda eliminacije zaostalih napona zavarivanja koja je prihvatljiva u svakom pogledu.
Vrijeme objave: Jul-25-2022