Upoštevanje toplotne obdelave pri načrtovanju tlačnih posod

Varjenje pomembnih komponent, varjenje legiranega jekla in varjenje debelih delov zahteva predgretje pred varjenjem.Glavne funkcije predgretja pred varjenjem so naslednje:

(1) Predgretje lahko upočasni hitrost ohlajanja po varjenju, kar prispeva k uhajanju difuzibilnega vodika v zvaru in preprečuje razpoke, ki jih povzroči vodik.Hkrati se zmanjša stopnja utrjevanja zvara in območja toplotnega vpliva ter izboljša odpornost zvarnega spoja na razpoke.

(2) Predgretje lahko zmanjša napetost pri varjenju.Enakomerno lokalno predogrevanje ali celotno predogrevanje lahko zmanjša temperaturno razliko (znano tudi kot temperaturni gradient) med obdelovanci, ki jih je treba variti v območju varjenja.Na ta način se po eni strani zmanjša napetost pri varjenju, po drugi strani pa se zmanjša stopnja varilne deformacije, kar je koristno za preprečevanje varilnih razpok.

(3) Predgretje lahko zmanjša zadrževanje varjene konstrukcije, zlasti zadrževanje kotnega spoja.S povišanjem temperature predgretja se pojavnost razpok zmanjša.

Izbira temperature predgretja in temperature vmesnega prehoda ni povezana le s kemično sestavo jekla in elektrode, temveč tudi s togostjo varjene konstrukcije, načinom varjenja, temperaturo okolice itd., kar je treba določiti po celoviti obravnavi teh dejavniki.

Poleg tega enakomernost temperature predgretja v smeri debeline jeklene pločevine in enakomernost v območju zvara pomembno vplivata na zmanjšanje varilne napetosti.Širino lokalnega predgretja je treba določiti glede na zadrževanje obdelovanca, ki ga je treba variti.Na splošno mora biti trikratna debelina stene okoli območja zvara in ne sme biti manjša od 150-200 mm.Če predgretje ni enakomerno, bo namesto zmanjšanja varilne napetosti povečalo varilno napetost.

Obstajajo trije nameni toplotne obdelave po varjenju: odprava vodika, odprava varilne napetosti, izboljšanje strukture zvara in splošne učinkovitosti.

Obdelava z dehidrogenacijo po varjenju se nanaša na nizkotemperaturno toplotno obdelavo, ki se izvaja po končanem varjenju in zvar ni bil ohlajen pod 100 °C.Splošna specifikacija je segrevanje na 200 ~ 350 ℃ in vztrajanje 2-6 ur.Glavna funkcija eliminacijske obdelave vodika po varjenju je pospeševanje uhajanja vodika v zvaru in v območju toplotnega vpliva, kar je izjemno učinkovito pri preprečevanju varilnih razpok pri varjenju nizkolegiranih jekel.

Med postopkom varjenja bo zaradi neenakomernosti segrevanja in hlajenja ter zadrževanja ali zunanjega zadrževanja same komponente v komponenti po končanem varjenju vedno nastala varilna napetost.Obstoj varilne napetosti v komponenti bo zmanjšal dejansko nosilnost območja zvarjenega spoja, povzročil plastično deformacijo in celo povzročil poškodbo komponente v hujših primerih.

Toplotna obdelava za lajšanje napetosti je zmanjšati mejo tečenja varjenega obdelovanca pri visoki temperaturi, da se doseže namen sprostitve varilne napetosti.Obstajata dve pogosto uporabljeni metodi: ena je splošno visokotemperaturno popuščanje, to je, da se celoten zvar postavi v grelno peč, počasi segreje na določeno temperaturo, nato hrani nekaj časa in na koncu ohladi na zraku oz. v peči.

Na ta način je mogoče odpraviti 80% -90% varilne napetosti.Druga metoda je lokalno visokotemperaturno popuščanje, to je samo segrevanje zvara in njegove okolice, nato pa počasno ohlajanje, zmanjšanje najvišje vrednosti varilne napetosti, zaradi česar je porazdelitev napetosti relativno ravna in delno eliminacija varilne napetosti.

Po varjenju nekaterih materialov iz legiranega jekla bodo njihovi zvarjeni spoji imeli utrjeno strukturo, kar bo poslabšalo mehanske lastnosti materiala.Poleg tega lahko ta utrjena struktura povzroči uničenje spoja pod vplivom varilne napetosti in vodika.Po toplotni obdelavi se izboljša metalografska struktura spoja, izboljšata se plastičnost in žilavost zvarnega spoja ter izboljšajo celovite mehanske lastnosti zvarnega spoja.

Obdelava z dehidrogenacijo je ohranjanje toplega nekaj časa v temperaturnem območju segrevanja od 300 do 400 stopinj.Namen je pospešiti uhajanje vodika v zvarnem spoju, učinek obdelave z dehidrogenacijo pa je boljši kot pri nizkotemperaturnem naknadnem segrevanju.

Toplotna obdelava po varjenju in po varjenju, pravočasno naknadno segrevanje in dehidrogeniranje po varjenju so eden od učinkovitih ukrepov za preprečevanje hladnih razpok pri varjenju.Z vodikom povzročene razpoke, ki nastanejo zaradi kopičenja vodika pri večprehodnem in večplastnem varjenju debelih plošč, je treba obdelati z 2 do 3 vmesnimi postopki odstranjevanja vodika.

Upoštevanje toplotne obdelave pri načrtovanju tlačnih posod

Upoštevanje toplotne obdelave pri načrtovanju tlačnih posod Toplotna obdelava kot tradicionalna in učinkovita metoda za izboljšanje in obnavljanje lastnosti kovin je bila vedno razmeroma šibek člen pri načrtovanju in izdelavi tlačnih posod.

Tlačne posode vključujejo štiri vrste toplotne obdelave:

Toplotna obdelava po varjenju (toplotna obdelava za razbremenitev);toplotna obdelava za izboljšanje lastnosti materiala;toplotna obdelava za obnovitev lastnosti materiala;odstranjevanje vodika po varjenju.Poudarek je na razpravi o vprašanjih, povezanih s toplotno obdelavo po varjenju, ki se pogosto uporablja pri načrtovanju tlačnih posod.

1. Ali je treba tlačno posodo iz avstenitnega nerjavečega jekla po varjenju toplotno obdelati?Toplotna obdelava po varjenju je uporaba zmanjšanja meje tečenja kovinskega materiala pri visoki temperaturi za ustvarjanje plastičnega toka na mestu, kjer je napetost visoka, da se doseže namen odprave preostale napetosti pri varjenju in pri hkrati lahko izboljša plastičnost in žilavost zvarjenih spojev in toplotno prizadetega območja ter izboljša sposobnost odpornosti proti napetostni koroziji.Ta metoda razbremenitve napetosti se pogosto uporablja v tlačnih posodah iz ogljikovega jekla, nizko legiranega jekla s kubično kristalno strukturo, osredotočeno na telo.

Kristalna struktura avstenitnega nerjavnega jekla je kubična s ploskvijo.Ker ima kovinski material kubične kristalne strukture s središčem na ploskvi več drsnih ravnin kot kubik s središčem na ploskev, kaže dobro žilavost in lastnosti ojačitve deformacije.

Poleg tega je pri načrtovanju tlačnih posod nerjavno jeklo pogosto izbrano za dva namena, protikorozijsko in za izpolnjevanje posebnih temperaturnih zahtev.Poleg tega je nerjavno jeklo drago v primerjavi z ogljikovim jeklom in nizko legiranim jeklom, zato njegova debelina stene ne bo zelo visoka.debela.

Zato glede na varnost normalnega delovanja ni potrebe po zahtevah za toplotno obdelavo po varjenju tlačnih posod iz avstenitnega nerjavečega jekla.

Kar zadeva korozijo zaradi uporabe, je pri običajni zasnovi težko upoštevati nestabilnost materiala, kot je poslabšanje, ki ga povzročijo neobičajni delovni pogoji, kot so utrujenost, udarna obremenitev itd.Če obstajajo takšne situacije, mora ustrezno znanstveno in tehnično osebje (kot so enote za načrtovanje, uporabo, znanstvene raziskave in druge ustrezne enote) opraviti poglobljene raziskave, primerjalne poskuse in pripraviti izvedljiv načrt toplotne obdelave, da zagotovi celovito delovanje tlačne posode ni prizadeto.

V nasprotnem primeru, če potreba in možnost toplotne obdelave za tlačne posode iz avstenitnega nerjavnega jekla nista v celoti upoštevani, je pogosto neizvedljivo preprosto postaviti zahteve za toplotno obdelavo za avstenitno nerjavno jeklo po analogiji z ogljikovim jeklom in nizko legiranim jeklom.

V trenutnem standardu so zahteve za toplotno obdelavo tlačnih posod iz avstenitnega nerjavnega jekla po varjenju precej nejasne.V GB150 je določeno: "Razen če ni drugače določeno na risbah, hladno oblikovane glave iz avstenitnega nerjavečega jekla ni dovoljeno toplotno obdelati".

Glede na to, ali se toplotna obdelava izvaja v drugih primerih, se lahko razlikuje glede na razumevanje različnih ljudi.V GB150 je določeno, da posoda in njene tlačne komponente izpolnjujejo enega od naslednjih pogojev in jih je treba toplotno obdelati.Druga in tretja točka sta: »Posebniki s stresno korozijo, kot so zabojniki, ki vsebujejo utekočinjen naftni plin, tekoči amoniak itd.«in "Vsebniki, ki vsebujejo izjemno ali zelo strupene medije".

V njem je določeno le: »Če na risbah ni drugače določeno, zvarnih spojev avstenitnega nerjavnega jekla ni dovoljeno toplotno obdelovati«.

Z ravni standardnega izražanja je treba to zahtevo razumeti predvsem za različne situacije, navedene v prvi točki.Zgoraj omenjena druga in tretja situacija morda nista nujno vključeni.

Na ta način je mogoče zahteve za toplotno obdelavo tlačnih posod iz avstenitnega nerjavnega jekla po varjenju izraziti bolj celovito in natančno, tako da se oblikovalci lahko odločijo, ali in kako toplotno obdelati tlačne posode iz avstenitnega nerjavnega jekla glede na dejansko stanje.

Člen 74 99. izdaje »Predpisov o zmogljivosti« jasno navaja: »Tlačne posode iz avstenitnega nerjavnega jekla ali neželeznih kovin na splošno ne zahtevajo toplotne obdelave po varjenju.Če je za posebne zahteve potrebna toplotna obdelava, mora biti to navedeno na risbi.

2. Toplotna obdelava eksplozivnih posod iz nerjavečega jekla, prevlečenih z jeklenimi ploščami. Eksplozivne jeklene plošče, prevlečene z nerjavnim jeklom, se vse pogosteje uporabljajo v industriji tlačnih posod zaradi svoje odlične odpornosti proti koroziji, popolne kombinacije mehanske trdnosti in razumne stroškovne učinkovitosti.Projektante tlačnih posod je treba opozoriti tudi na vprašanja toplotne obdelave.

Tehnični indeks, ki mu oblikovalci tlačnih posod običajno pripisujejo pomen za kompozitne plošče, je njihova stopnja lepljenja, medtem ko se toplotna obdelava kompozitnih plošč pogosto obravnava zelo malo ali bi jo morali upoštevati ustrezni tehnični standardi in proizvajalci.Postopek peskanja kovinskih kompozitnih plošč je v bistvu postopek dovajanja energije na kovinsko površino.

Pod delovanjem hitrega impulza kompozitni material poševno trči v osnovni material in v stanju kovinskega curka se med platirano kovino in osnovno kovino oblikuje cikcak kompozitni vmesnik, da se doseže vez med atomi.

Osnovna kovina po eksplozijski obdelavi je dejansko izpostavljena procesu deformacijskega ojačanja.

Posledično se poveča natezna trdnost σb, zmanjša indeks plastičnosti, vrednost meje tečenja σs pa ni očitna.Ne glede na to, ali gre za jeklo serije Q235 ali 16MnR, po obdelavi z eksplozijo in nato testiranju njegovih mehanskih lastnosti, vsi kažejo zgornji pojav deformacijske krepitve.V tem pogledu tako plošča, prevlečena s titanom in jeklom, kot tudi plošča, prevlečena z nikljem in jeklom, zahtevata, da je obložena plošča po eksplozivnem mešanju izpostavljena toplotni obdelavi za razbremenitev napetosti.

99. izdaja "merilnika zmogljivosti" ima tudi jasne predpise o tem, vendar takih predpisov ni za eksplozivno kompozitno ploščo iz avstenitnega nerjavečega jekla.

V trenutnih ustreznih tehničnih standardih je vprašanje, ali in kako toplotno obdelati ploščo iz avstenitnega nerjavnega jekla po obdelavi z eksplozijo, razmeroma nejasno.

GB8165-87 "Jeklena plošča, prevlečena z nerjavečim jeklom" določa: "V skladu z dogovorom med dobaviteljem in kupcem je lahko dobavljena tudi v vroče valjanem ali toplotno obdelanem stanju."Na voljo za izravnavo, obrezovanje ali rezanje.Na zahtevo je kompozitna površina lahko dekapirana, pasivirana ali polirana, dobavljiva pa je lahko tudi v toplotno obdelanem stanju.”

Nič ni omenjeno, kako poteka toplotna obdelava.Glavni razlog za takšno stanje je še vedno prej omenjena težava občutljivih območij, kjer avstenitno nerjavno jeklo povzroča interkristalno korozijo.

GB8547-87 "plošča, prevlečena s titanom" določa, da je sistem toplotne obdelave za toplotno obdelavo plošče, prevlečene s titanom, za lajšanje napetosti: 540 ℃ ± 25 ℃, ohranjanje toplote 3 ure.In ta temperatura je ravno v temperaturnem območju občutljivosti avstenitnega nerjavečega jekla (400 ℃–850 ℃).

Zato je težko podati jasne predpise za toplotno obdelavo eksplozivnih kompozitnih avstenitnih nerjavnih jeklenih plošč.V zvezi s tem morajo naši oblikovalci tlačnih posod jasno razumeti, biti dovolj pozorni in sprejeti ustrezne ukrepe.

Prvič, 1Cr18Ni9Ti se ne sme uporabljati za platirano nerjavno jeklo, ker je v primerjavi z nizkoogljičnim avstenitnim nerjavnim jeklom 0Cr18Ni9 njegova vsebnost ogljika višja, večja je verjetnost, da bo prišlo do preobčutljivosti, njegova odpornost proti interkristalni koroziji pa je zmanjšana.

Poleg tega je treba uporabiti 00Cr17Ni14Mo2, ko se lupina tlačne posode in glava iz eksplozivne kompozitne avstenitne plošče iz nerjavečega jekla uporabljata v težkih pogojih, kot so: visok tlak, nihanje tlaka ter izjemno in zelo nevarni mediji.Avstenitna nerjavna jekla z ultra nizko vsebnostjo ogljika zmanjšujejo možnost preobčutljivosti.

Zahteve za toplotno obdelavo za kompozitne plošče je treba jasno predstaviti, sistem toplotne obdelave pa je treba določiti v posvetovanju z ustreznimi stranmi, da se doseže namen, da ima osnovni material določeno količino plastične rezerve in da ima kompozitni material zahtevana odpornost proti koroziji.

3. Ali je mogoče uporabiti druge metode za nadomestitev celotne toplotne obdelave opreme?Zaradi omejitev proizvajalčevih pogojev in upoštevanja ekonomskih interesov je veliko ljudi raziskalo druge metode za nadomestitev celotne toplotne obdelave tlačnih posod.Čeprav so ta raziskovanja koristna in dragocena, trenutno tudi niso nadomestilo za celotno toplotno obdelavo tlačnih posod.

Zahteve za integralno toplotno obdelavo v trenutno veljavnih standardih in postopkih niso omilile.Med različnimi alternativami celotni toplotni obdelavi so bolj značilne: lokalna toplotna obdelava, metoda s kladivom za odpravo preostale napetosti pri varjenju, metoda eksplozije za odpravo preostale napetosti pri varjenju in metoda vibracij, metoda vroče vodne kopeli itd.

Delna toplotna obdelava: To je določeno v 10.4.5.3 GB150-1998 "Jeklene tlačne posode": "Dovoljena je uporaba varjenih spojev B, C, D, varjenih spojev tipa A, ki povezujejo sferično glavo in valj, ter okvarjenih delov za varjenje delna toplotna obdelava.Metoda toplotne obdelave."Ta predpis pomeni, da metoda lokalne toplotne obdelave ni dovoljena za zvar razreda A na valju, to je: celotna oprema ne sme uporabljati metode lokalne toplotne obdelave, eden od razlogov je, da preostale napetosti pri varjenju ni mogoče določiti. odpravljena simetrično.

Metoda zabijanja odpravlja preostalo varilno napetost: to pomeni, da se z ročnim zabijanjem na površino zvarnega spoja nanese laminatna napetost, s čimer se delno izravna škodljivi učinek preostale natezne napetosti.

Načeloma ima ta metoda določen zaviralni učinek na preprečevanje razpok zaradi napetostne korozije.

Ker pa v procesu praktičnega delovanja ni kvantitativnih kazalnikov in strožjih delovnih postopkov, preverjanje za primerjavo in uporabo pa ni dovolj, trenutni standard ni sprejel.

Metoda eksplozije za odpravo preostale napetosti pri varjenju: eksploziv je posebej izdelan v obliki traku, notranja stena opreme pa je prilepljena na površino zvarjenega spoja.Mehanizem je enak kot pri metodi s kladivom za odpravo preostale napetosti pri varjenju.

Rečeno je, da lahko ta metoda nadomesti nekatere pomanjkljivosti metode udarca za odpravo preostale napetosti pri varjenju.Vendar so nekatere enote uporabile celotno toplotno obdelavo in metodo eksplozije za odpravo preostale napetosti pri varjenju na dveh rezervoarjih za shranjevanje LPG pri enakih pogojih.Leta pozneje je pregled odpiranja rezervoarja ugotovil, da so varjeni spoji prvega nepoškodovani, medtem ko so varjeni spoji hranilnika, katerega preostale napetosti so bile odpravljene z eksplozivno metodo, pokazale številne razpoke.Na ta način je nekoč priljubljena metoda eksplozije za odpravo preostale napetosti pri varjenju tiha.

Obstajajo tudi druge metode varjenja za razbremenitev preostale napetosti, ki jih industrija tlačnih posod zaradi različnih razlogov ni sprejela.Z eno besedo, celotna toplotna obdelava tlačnih posod po varjenju (vključno s podtoplotno obdelavo v peči) ima slabosti visoke porabe energije in dolgega časa cikla ter se sooča z različnimi težavami pri dejanskem delovanju zaradi dejavnikov, kot so struktura tlačne posode, vendar je to še vedno trenutna industrija tlačnih posod.Edina v vseh pogledih sprejemljiva metoda za odpravo zaostale napetosti pri varjenju.