Terminio apdorojimo svarstymas projektuojant slėginius indus

Suvirinant svarbius komponentus, suvirinant legiruotą plieną ir suvirinant storas dalis, prieš suvirinimą reikia iš anksto pašildyti.Pagrindinės pašildymo prieš suvirinimą funkcijos yra šios:

(1) Išankstinis šildymas gali sulėtinti aušinimo greitį po suvirinimo, todėl suvirinimo metale pasišalina difuzinis vandenilis ir išvengiama vandenilio sukeltų įtrūkimų.Kartu sumažėja suvirinimo siūlės ir karščio paveiktos zonos kietėjimo laipsnis, pagerėja suvirintos jungties atsparumas įtrūkimams.

(2) Išankstinis pašildymas gali sumažinti suvirinimo įtampą.Vienodas vietinis pašildymas arba bendras išankstinis pašildymas gali sumažinti temperatūrų skirtumą (taip pat vadinamą temperatūros gradientu) tarp suvirinamų ruošinių suvirinimo srityje.Tokiu būdu, viena vertus, sumažinamas suvirinimo įtempis, kita vertus, sumažėja suvirinimo deformacijų greitis, o tai naudinga siekiant išvengti suvirinimo įtrūkimų.

(3) Išankstinis pašildymas gali sumažinti suvirintos konstrukcijos suvaržymą, ypač suvaržymą siūlės.Didėjant pakaitinimo temperatūrai, mažėja įtrūkimų.

Išankstinio pašildymo temperatūros ir tarpo temperatūros parinkimas yra susijęs ne tik su plieno ir elektrodo chemine sudėtimi, bet ir su suvirintos konstrukcijos standumu, suvirinimo būdu, aplinkos temperatūra ir kt., kurie turėtų būti nustatyti visapusiškai įvertinus šiuos dalykus. faktoriai.

Be to, įkaitinimo temperatūros vienodumas plieno lakšto storio kryptimi ir vienodumas suvirinimo zonoje turi didelę įtaką suvirinimo įtempių mažinimui.Vietinio pakaitinimo plotis turi būti nustatomas pagal suvirinamo ruošinio suvaržymą.Paprastai jis turi būti tris kartus didesnis už sienelės storį aplink suvirinimo vietą ir neturėtų būti mažesnis nei 150–200 mm.Jei pašildymas nėra vienodas, užuot sumažinęs suvirinimo įtempį, jis padidins suvirinimo įtempį.

Yra trys terminio apdorojimo po suvirinimo tikslai: pašalinti vandenilį, pašalinti suvirinimo įtampą, pagerinti suvirinimo struktūrą ir bendrą veikimą.

Dehidrinimas po suvirinimo reiškia terminį apdorojimą žemoje temperatūroje, atliekamą baigus suvirinimą ir siūlei neatvėsus iki žemesnės nei 100 °C temperatūros.Bendra specifikacija yra kaitinti iki 200 ~ 350 ℃ ir palaikyti 2-6 valandas.Pagrindinė vandenilio pašalinimo po suvirinimo funkcija yra paspartinti vandenilio išsiskyrimą suvirinimo ir karščio paveiktoje zonoje, o tai itin efektyviai apsaugo nuo suvirinimo įtrūkimų suvirinant mažai legiruotą plieną.

Suvirinimo proceso metu dėl nevienodo šildymo ir vėsinimo bei paties komponento suvaržymo arba išorinio suvaržymo, baigus suvirinimo darbus komponente visada susidarys suvirinimo įtempis.Suvirinimo įtempis komponente sumažins faktinę suvirintos jungties ploto laikomąją galią, sukels plastines deformacijas ir sunkiais atvejais netgi sugadins komponentą.

Įtempių mažinimo terminis apdorojimas yra skirtas sumažinti suvirinto ruošinio takumo ribą aukštoje temperatūroje, kad būtų sumažintas suvirinimo įtempis.Dažniausiai naudojami du būdai: vienas yra bendras grūdinimas aukštoje temperatūroje, ty visas suvirinimas dedamas į kaitinimo krosnį, lėtai kaitinamas iki tam tikros temperatūros, po to tam tikrą laiką palaikomas ir galiausiai atšaldomas ore arba krosnyje.

Tokiu būdu galima pašalinti 80–90 % suvirinimo įtempių.Kitas būdas yra vietinis aukštatemperatūrinis atšildymas, tai yra, tik suvirinimo siūlės ir jos apylinkės kaitinimas, o po to lėtas aušinimas, sumažinant didžiausią suvirinimo įtempio vertę, todėl įtempių pasiskirstymas tampa santykinai lygus ir iš dalies pašalinamas suvirinimo įtempis.

Suvirinus kai kurias legiruotojo plieno medžiagas, jų suvirintose jungtyse atsiras sukietėjusi struktūra, o tai pablogins medžiagos mechanines savybes.Be to, ši sukietėjusi struktūra gali sugadinti jungtį, veikiant suvirinimo įtampai ir vandeniliui.Po terminio apdorojimo pagerėja jungties metalografinė struktūra, pagerinamas suvirintos jungties plastiškumas ir kietumas, pagerinamos visapusiškos suvirintos jungties mechaninės savybės.

Dehidrogenavimo apdorojimas yra tam tikrą laiką palaikyti šilumą kaitinimo temperatūros diapazone nuo 300 iki 400 laipsnių.Tikslas yra paspartinti vandenilio nutekėjimą suvirintoje jungtyje, o apdorojimas dehidrinimu yra geresnis nei kaitinant žemoje temperatūroje.

Terminis apdorojimas po suvirinimo ir po suvirinimo, savalaikis pakaitinimas ir dehidrinimas po suvirinimo yra viena iš veiksmingų priemonių išvengti šaltų įtrūkimų suvirinant.Vandenilio sukeltus įtrūkimus, atsiradusius dėl vandenilio kaupimosi suvirinant daugiapakopį ir daugiasluoksnį storų plokščių suvirinimą, reikia apdoroti 2–3 tarpiniais vandenilio šalinimo būdais.

Terminio apdorojimo svarstymas projektuojant slėginius indus

Terminio apdorojimo svarstymas slėginių indų konstrukcijoje Terminis apdorojimas, kaip tradicinis ir efektyvus būdas pagerinti ir atkurti metalo savybes, visada buvo gana silpna grandis kuriant ir gaminant slėginius indus.

Slėginiai indai apima keturių tipų terminį apdorojimą:

Terminis apdorojimas po suvirinimo (įtempių šalinimo terminis apdorojimas);terminis apdorojimas medžiagų savybėms pagerinti;terminis apdorojimas medžiagų savybėms atkurti;Vandenilio pašalinimas po suvirinimo.Čia pagrindinis dėmesys skiriamas klausimams, susijusiems su terminiu apdorojimu po suvirinimo, kuris plačiai naudojamas projektuojant slėginius indus.

1. Ar austenitinio nerūdijančio plieno slėginį indą reikia termiškai apdoroti po suvirinimo?Terminis apdorojimas po suvirinimo yra metalo medžiagos išeigos ribos sumažinimas esant aukštai temperatūrai, kad susidarytų plastikinis srautas toje vietoje, kur yra didelis įtempis, kad būtų pašalintas suvirinimo liekamasis įtempis, ir tuo pačiu metu gali pagerinti suvirintų jungčių ir karščio paveiktų zonų plastiškumą ir tvirtumą bei pagerinti atsparumą įtempių korozijai.Šis įtempių mažinimo metodas plačiai naudojamas anglinio plieno, mažai legiruoto plieno slėginiuose induose su į korpusą orientuota kubine kristalų struktūra.

Austenitinio nerūdijančio plieno kristalinė struktūra yra į veidą nukreipta kubinė.Kadangi į veidą orientuotos kubinės kristalinės struktūros metalinė medžiaga turi daugiau slydimo plokštumų nei į korpusą orientuota kubinė medžiaga, ji pasižymi geromis tvirtumo ir įtempimo stiprinimo savybėmis.

Be to, projektuojant slėginius indus, nerūdijantis plienas dažnai pasirenkamas dviem antikoroziniais ir specialius temperatūros reikalavimus atitinkančiais tikslais.Be to, nerūdijantis plienas yra brangus, palyginti su angliniu ir mažai legiruotu plienu, todėl jo sienelių storis nebus labai didelis.storas.

Todėl, atsižvelgiant į normalios eksploatacijos saugą, nereikia taikyti austenitinio nerūdijančio plieno slėginių indų terminio apdorojimo po suvirinimo reikalavimų.

Kalbant apie koroziją dėl naudojimo, įprastoje konstrukcijoje sunku atsižvelgti į medžiagos nestabilumą, pvz., gedimą dėl neįprastų eksploatavimo sąlygų, tokių kaip nuovargis, smūginė apkrova ir kt.Esant tokioms situacijoms, atitinkamas mokslinis ir techninis personalas (pvz., projektavimas, naudojimas, moksliniai tyrimai ir kiti atitinkami padaliniai) turi atlikti nuodugnius tyrimus, lyginamuosius eksperimentus ir parengti įmanomą terminio apdorojimo planą, kad užtikrintų visapusišką slėginio indo eksploatacinės savybės neturi įtakos.

Priešingu atveju, jei nėra iki galo atsižvelgta į austenitinio nerūdijančio plieno slėginių indų terminio apdorojimo poreikį ir galimybę, dažnai neįmanoma tiesiog nustatyti austenitinio nerūdijančio plieno terminio apdorojimo reikalavimų pagal analogiją anglinio plieno ir mažai legiruoto plieno.

Dabartiniame standarte austenitinio nerūdijančio plieno slėginių indų terminio apdorojimo po suvirinimo reikalavimai yra gana neaiškūs.GB150 nurodyta: „Jei brėžiniuose nenurodyta kitaip, šalto formavimo austenitinio nerūdijančio plieno galvutės negali būti termiškai apdorotos“.

Kalbant apie tai, ar terminis apdorojimas atliekamas kitais atvejais, tai gali skirtis priklausomai nuo skirtingų žmonių supratimo.GB150 nurodyta, kad bakas ir jo slėgio komponentai atitinka vieną iš šių sąlygų ir turi būti termiškai apdoroti.Antrasis ir trečiasis punktai yra šie: „Talpyklos, kuriose yra įtempių korozijos, pvz., talpyklos, kuriose yra suskystintųjų naftos dujų, skysto amoniako ir kt.ir „Talpyklos, kuriose yra itin arba labai toksiškų medžiagų“.

Jame tik nurodyta: „Jei brėžiniuose nenurodyta kitaip, austenitinio nerūdijančio plieno suvirintos jungtys negali būti termiškai apdorojamos“.

Standartinės išraiškos lygmeniu šis reikalavimas turėtų būti suprantamas kaip daugiausia skirtas įvairioms pirmame punkte išvardytoms situacijoms.Pirmiau minėtos antrosios ir trečiosios situacijos nebūtinai gali būti įtrauktos.

Tokiu būdu austenitinio nerūdijančio plieno slėginių indų terminio apdorojimo po suvirinimo reikalavimai gali būti išreikšti išsamiau ir tiksliau, kad projektuotojai galėtų nuspręsti, ar ir kaip termiškai apdoroti austenitinio nerūdijančio plieno slėginius indus, atsižvelgdami į faktinę situaciją.

99-osios „Pajėgumo taisyklių“ leidimo 74 straipsnyje aiškiai nurodyta: „Austenitiniams nerūdijančiojo plieno arba spalvotųjų metalų slėginiams indams po suvirinimo paprastai nereikia termiškai apdoroti.Jei dėl specialių reikalavimų reikalingas terminis apdorojimas, tai turėtų būti nurodyta brėžinyje.

2. Sprogiu nerūdijančiu plienu plakiruotų plieno plokščių talpyklų terminis apdorojimas Slėginių indų pramonėje vis plačiau naudojamos sprogstamu nerūdijančiu plienu plakiruotos plieno plokštės dėl puikaus atsparumo korozijai, puikaus mechaninio stiprumo ir pagrįstų sąnaudų derinio.Slėginių indų projektuotojai taip pat turėtų atkreipti dėmesį į terminio apdorojimo klausimus.

Kompozitinių plokščių techninis indeksas, kurį slėginių indų projektuotojai dažniausiai teikia svarbiam, yra jų sukibimo greitis, o kompozitinių plokščių terminis apdorojimas dažnai vertinamas labai mažai arba į jį turėtų atsižvelgti atitinkami techniniai standartai ir gamintojai.Metalinių kompozitinių plokščių sprogdinimo procesas iš esmės yra energijos tiekimo metaliniam paviršiui procesas.

Veikiant didelio greičio impulsui, kompozitinė medžiaga įstrižai susiduria su pagrindine medžiaga, o metalo srovės būsenoje tarp plakiruoto metalo ir netauriojo metalo susidaro zigzaginė kompozicinė sąsaja, kad būtų pasiektas ryšys tarp atomų.

Netaurieji metalai po sprogimo apdorojimo iš tikrųjų yra veikiami tempimo stiprinimo procesą.

Dėl to didėja tempiamasis stipris σb, mažėja plastiškumo indeksas, o takumo riba σs nėra akivaizdi.Nesvarbu, ar tai Q235 serijos plienas, ar 16MnR, po sprogimo apdorojimo ir jo mechaninių savybių išbandymo, viskas rodo aukščiau nurodytą deformacijos stiprinimo reiškinį.Šiuo atžvilgiu ir titanu plienu dengtos plokštės, ir nikelio plieno dengtos plokštės reikalauja, kad plakiruota plokšte būtų termiškai apdorojama nuo įtempių po sprogstamojo mišinio.

99-asis „talpos matuoklio“ leidimas taip pat turi aiškias taisykles, tačiau sprogstamosios kompozicinės austenitinio nerūdijančio plieno plokštėms tokios taisyklės nėra taikomos.

Dabartiniuose atitinkamuose techniniuose standartuose klausimas, ar ir kaip termiškai apdoroti austenitinę nerūdijančio plieno plokštę po sprogimo, yra gana miglotas.

GB8165-87 „Nerūdijančiu plienu plakiruota plieno plokštė“ numato: „Pagal tiekėjo ir pirkėjo susitarimą ji gali būti tiekiama ir karštai valcuota arba termiškai apdorota“.Tiekiamas išlyginimui, kirpimui ar pjovimui.Pagal pageidavimą kompozitinis paviršius gali būti marinuotas, pasyvuotas arba poliruotas, taip pat gali būti tiekiamas termiškai apdorotas.

Apie tai, kaip atliekamas terminis apdorojimas, neužsimenama.Pagrindinė šios situacijos priežastis vis dar yra minėta jautrių sričių, kur austenitinis nerūdijantis plienas sukelia tarpkristalinę koroziją, problema.

GB8547-87 „Titano plienu dengta plokštė“ numato, kad titanu plienu dengtos plokštės įtempių mažinimo terminio apdorojimo terminio apdorojimo sistema yra: 540 ℃ ± 25 ℃, šilumos išsaugojimas 3 valandas.Ir ši temperatūra yra tik austenitinio nerūdijančio plieno jautrinimo temperatūros diapazone (400 ℃–850 ℃).

Todėl sunku pateikti aiškias sprogstamojo kompozitinio austenitinio nerūdijančio plieno lakštų terminio apdorojimo taisykles.Šiuo atžvilgiu mūsų slėginių indų projektuotojai turi aiškiai suprasti, skirti pakankamai dėmesio ir imtis atitinkamų priemonių.

Visų pirma, 1Cr18Ni9Ti neturėtų būti naudojamas plakiruotam nerūdijančiam plienui, nes, palyginti su mažo anglies dioksido kiekio austenitiniu nerūdijančiu plienu 0Cr18Ni9, jame yra didesnis anglies kiekis, didesnė jautrumo tikimybė, sumažėja atsparumas tarpkristalinei korozijai.

Be to, kai slėginio indo korpusas ir galvutė, pagaminti iš sprogstamojo kompozitinio austenitinio nerūdijančio plieno plokštės, naudojami atšiauriomis sąlygomis, pvz.: aukštu slėgiu, slėgio svyravimais ir ypač pavojingomis terpėmis, reikia naudoti 00Cr17Ni14Mo2.Itin mažai anglies turintis austenitinis nerūdijantis plienas sumažina įjautrinimo galimybę.

Kompozitinių plokščių terminio apdorojimo reikalavimai turėtų būti aiškiai išdėstyti, o terminio apdorojimo sistema turėtų būti nustatyta konsultuojantis su atitinkamomis šalimis, kad būtų pasiektas tikslas, kad pagrindinė medžiaga turėtų tam tikrą plastiko rezervą, o kompozitinė medžiaga – reikalingas atsparumas korozijai.

3. Ar galima kitais būdais pakeisti bendrą įrangos terminį apdorojimą?Dėl ribotų gamintojo sąlygų ir atsižvelgimo į ekonominius interesus daugelis žmonių ieškojo kitų būdų, kaip pakeisti bendrą slėginių indų terminį apdorojimą.Nors šie tyrinėjimai naudingi ir vertingi, tačiau šiuo metu tai taip pat nepakeičia viso slėginių indų terminio apdorojimo.

Šiuo metu galiojančiuose standartuose ir procedūrose integruoto terminio apdorojimo reikalavimai nebuvo sušvelninti.Iš įvairių bendro terminio apdorojimo alternatyvų tipiškesnės yra: vietinis terminis apdorojimas, kalimo būdas suvirinimo liekamajam įtempimui pašalinti, sprogimo metodas, skirtas suvirinimo liekamajam įtempiui ir vibracijai pašalinti, karšto vandens vonios metodas ir kt.

Dalinis terminis apdorojimas: numatyta GB150-1998 „Plieniniai slėginiai indai“ 10.4.5.3: „Leidžiama naudoti B, C, D suvirinimo jungtis, A tipo suvirintus sujungimus, jungiančius sferinę galvutę ir cilindrą bei suvirinimo remonto detales. dalinis terminis apdorojimas.Terminis apdorojimo metodas“.Šis reglamentas reiškia, kad A klasės cilindro suvirinimui vietinio terminio apdorojimo metodas neleidžiamas, tai yra: visai įrangai neleidžiama naudoti vietinio terminio apdorojimo metodo, viena iš priežasčių yra ta, kad suvirinimo liekamasis įtempis negali būti pašalintas simetriškai.

Kalimo metodas pašalina suvirinimo liekamąjį įtempį: tai yra, rankiniu būdu kalant, laminavimo įtempis uždedamas ant suvirintos jungties paviršiaus, taip iš dalies kompensuojant neigiamą liekamojo tempimo įtempio poveikį.

Iš esmės šis metodas turi tam tikrą slopinamąjį poveikį, kad būtų išvengta įtempių korozijos įtrūkimų.

Tačiau kadangi praktinės veiklos procese nėra kiekybinių rodiklių ir griežtesnių veikimo procedūrų, o palyginimui ir naudojimui nepakanka tikrinimo darbo, jis nebuvo priimtas pagal dabartinį standartą.

Sprogimo metodas suvirinimo liekamajam įtempimui pašalinti: sprogmuo yra specialiai pagamintas į juostos formą, o vidinė įrangos sienelė priklijuota prie suvirintos jungties paviršiaus.Mechanizmas yra toks pat kaip ir plaktuko metodas, skirtas pašalinti suvirinimo liekamąjį įtempį.

Teigiama, kad šis metodas gali kompensuoti kai kuriuos kalimo metodo trūkumus, kad būtų pašalintas suvirinimo liekamasis įtempis.Tačiau kai kurie įrenginiai taikė bendrą terminį apdorojimą ir sprogdinimo metodą, kad pašalintų suvirinimo likutinį įtempį dviejose SND talpyklose tomis pačiomis sąlygomis.Po daugelio metų rezervuaro atidarymo patikrinimo metu buvo nustatyta, kad pirmųjų suvirintosios jungtys buvo nepažeistos, o rezervuaro, kurio liekamasis įtempis buvo pašalintas sprogimo būdu, suvirintose jungtyse buvo daug įtrūkimų.Tokiu būdu kažkada populiarus sprogimo metodas, skirtas pašalinti suvirinimo liekamąjį įtempį, yra tylus.

Yra ir kitų suvirinimo liekamųjų įtempių mažinimo būdų, kurie dėl įvairių priežasčių nebuvo priimti slėginių indų pramonėje.Žodžiu, bendras slėginių indų terminis apdorojimas po suvirinimo (įskaitant subterminį apdorojimą krosnyje) turi didelių energijos sąnaudų ir ilgo ciklo trukmės trūkumų, be to, jis susiduria su įvairiais faktinio veikimo sunkumais dėl tokių veiksnių kaip slėginių indų struktūra, tačiau tai vis dar yra dabartinė slėginių indų pramonė.Vienintelis visais atžvilgiais priimtinas būdas pašalinti suvirinimo liekamąjį įtempį.