На что следует обратить внимание в процессе сварки труб из жаропрочной стали

Основные характеристики сварки жаропрочных стальных труб
Трубы из жаростойкой стали широко используются в высокотемпературных средах, таких как котлы, теплообменники и химическое оборудование. Их требования к сварке отличаются от требований к обычной углеродистой стали. Трубы из жаростойкой стали обычно содержат большое количество легирующих элементов, таких как хром, никель и молибден. Эти элементы повышают их прочность и стойкость к окислению при высоких температурах, но они также влияют на их склонность к образованию горячих трещин, стабильность микроструктуры и технологическое окно во время сварки. Поэтому во время сварки необходимо тщательное понимание микроструктуры материала и динамики напряжений, чтобы избежать разрушения соединения или ухудшения термостойкости из-за неправильного обращения.

Требования к предсварочной подготовке и предварительному нагреву
Перед сваркой труб из жаропрочных сталей необходима тщательная очистка сварной канавки и прилегающих к ней участков от масла, ржавчины и загрязнений во избежание образования пор и шлаковых включений при сварке. Предварительный подогрев особенно важен при сварке жаропрочных сталей, особенно содержащих высоколегирующие элементы. Предварительный нагрев замедляет скорость охлаждения, снижает тенденцию к затвердеванию в зоне сварного шва и сводит к минимуму риск образования трещин. В зависимости от марки стали и толщины стенки температура предварительного нагрева обычно составляет от 150°C до 350°C. Перед сваркой необходимо использовать инструмент для измерения температуры, чтобы убедиться, что температура предварительного нагрева соответствует указанным стандартам.

Выбор и подбор сварочного материала
Выбор правильного сварочного материала имеет решающее значение для обеспечения качества сварки. При сварке жаропрочных стальных труб обычно используются электроды или проволока, состав которых соответствует составу основного материала, чтобы сохранить прочность соединения и коррозионную стойкость в высокотемпературных средах. Например, для хромомолибденовой жаростойкой стали необходимы маловодородные электроды, а для аустенитной жаростойкой стали — жаропрочные расходные материалы, содержащие никель и хром. Также необходимо учитывать содержание диффузионного водорода в расходных материалах. Электроды с низким содержанием водорода следует высушить перед использованием, чтобы предотвратить растрескивание, вызванное водородом.

Контроль параметров сварочного процесса
Тепловложение при сварке жаропрочных стальных труб необходимо правильно контролировать. Чрезмерное тепловложение может привести к укрупнению зерен и увеличению сварочных напряжений, тем самым снижая ударную вязкость и термостойкость соединения. Чрезмерное тепловложение может привести к неполному проплавлению или дефектам сварного шва. Многопроходная сварка обычно используется для минимизации теплового воздействия одного сварного шва. Такие параметры, как сварочный ток, напряжение и скорость, необходимо регулировать в соответствии с материалом трубы, ее толщиной и положением сварки, чтобы избежать концентрации напряжений и потенциального растрескивания.

Контроль деформации и напряжения во время сварки
Жаропрочная сталь создает значительные сварочные напряжения во время сварки. Неправильный контроль может привести к деформации или даже трещинам. Поэтому для распределения напряжений при сварке часто применяют симметричную сварку или пропускную сварку. Также используются соответствующие приспособления и приспособления, предотвращающие чрезмерное смещение свариваемых деталей. Для более толстых стальных труб во время сварки можно применять локальный нагрев по секциям, чтобы уменьшить концентрацию напряжений и обеспечить стабильность размеров после сварки.

Важность термообработки после сварки
Сварные соединения труб из жаропрочных стальных труб при охлаждении создают значительные остаточные напряжения, а у некоторых марок сталей может даже появиться хрупкая микроструктура, губительная для труб, подвергающихся длительной высокотемпературной эксплуатации. Поэтому необходима термическая обработка после сварки. Закалка или нормализация могут снизить остаточное напряжение, улучшить микроструктуру и улучшить общие характеристики соединения. Температура термообработки и время выдержки должны быть адаптированы к материалу трубы и толщине стенки, чтобы обеспечить хорошие характеристики сварного соединения при высоких температурах.

Проверка и устранение дефектов сварки
После сварки качество сварного шва следует тщательно оценить путем визуального контроля, радиографического контроля, ультразвукового контроля и других методов, чтобы убедиться в отсутствии дефектов, таких как трещины, поры и шлаковые включения. При обнаружении дефектов их следует устранить в соответствии с технологическими требованиями. Предварительный подогрев и послетермическую обработку следует производить также при ремонте сварных участков для предотвращения появления новых дефектов. Все процессы ремонта должны быть документированы для последующего отслеживания качества.

Сравнение мер предосторожности при сварке различных типов труб из жаропрочной стали
Меры предосторожности при сварке различаются в зависимости от типа жаропрочной стали. Например, предварительный нагрев, выбор сварочного материала и послесварочная обработка различаются для мартенситных, аустенитных и дуплексных жаропрочных сталей. В следующей таблице сравниваются основные меры предосторожности при сварке нескольких распространенных типов жаропрочной стали:

Сварочная среда и меры безопасности
Сварка жаропрочных сталей обычно происходит в условиях высоких температур и высокой интенсивности работы, поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности. На строительной площадке должна поддерживаться хорошая вентиляция, чтобы предотвратить воздействие сварочного дыма и вредных газов на операторов. Сварщикам следует носить защитную одежду, маски и жаропрочные перчатки, чтобы избежать травм от сварочных брызг. Также должно быть доступно соответствующее противопожарное оборудование для предотвращения пожаров, вызванных сварочными искрами.