Термообработка после сварки: Обработка сварного шва после сварки: термическая, механическая, антикоррозийная — Лазерная резка металла от "ТМК" Ярославль (Тутаев)

Содержание

Обработка сварного шва после сварки: термическая, механическая, антикоррозийная

Сварка — самый надежный, быстрый и экономичный способ создания неразъемных соединений металлов и их сплавов. В ходе сварочного процесса металл нагревается до температуры плавления. Это вызывает в нем внутренние напряжения. Кроме того, на поверхности сварочного шва остается шлак. Для удаления шлака и снятия внутренних напряжений в металле применяются различные способы обработки сварного шва.

Обработка сварного шва

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.

Термообработка

Термическая обработка сварных соединений обязательно проводится после сварки тонкостенных изделий, особо подверженных деформациям под воздействием внутренних напряжений. К таким конструкциям относятся трубопроводы, различные емкости, сосуды давления.

Термическая обработка сварного шва

Проводится термообработка и для большинства ответственных конструкций, таких, как корпуса атомных и химических реакторов.

Заключается термообработка в нагреве детали и ее последующем охлаждении по строго заданному температурному графику.

Зачем нужна

В ходе сварки нагревается небольшая область детали в районе шва. Неравномерный прогрев и приводит к возникновению внутренних напряжений, способных деформировать или даже разрушить деталь. Кроме того, в зоне неравномерного нагрева изменяется структура кристаллической решетки металла, что приводит к ухудшению его физико-механических и химических свойств.

Рядом со сварным швом зона закалки, в которой прочность повышена, а упругость, наоборот, понижена. Ее окружает зона разупрочнения, в которой пластичность сохраняется, а прочность становится ниже, чем была до сваривания.

Термическая обработка сварных соединений призвана восстановить внутреннее строение металла и его свойства, вернуть характеристики прочности, пластичности и коррозионной устойчивости к проектным значениям.

Особенности проведения

Обработка осуществляется при высоких температурных значениях, в диапазоне 600- 1000 °С. Это позволяет преодолеть негативные последствия неравномерного нагрева и приблизить структуру шва и околошовной зоны к структуре самой детали.

Обработка проходит в три стадии:

Нагревается область рядом со швом.
Конструкция выдерживается некоторое время в нагретом состоянии.
Изделие охлаждается в соответствии с графиком обработки.

Процесс термообработки швов на трубопроводе

Существует несколько видов обработки сварного шва. Выбор зависит от конфигурации конструкции, толщины детали и цели, которую собираются достигнуть.

Для каждого вида обработки применяется свой специфический график нагрева, выдержки и охлаждения.

Достоинства и недостатки

К достоинствам обработки нагревом относят:

Восстановление целевых характеристик прочности и пластичности;
Снятие внутренних напряжений, обеспечение долговечности шва и всей конструкции;
Улучшение, при необходимости, этих показателей.

Отрицательные моменты при проведении обработки нагревом следующие:

Высокие требования к квалификации работников.
Необратимость процессов. В случае несоблюдения графика термообработки сварных швов исправить брак практически невозможно.
Требуется дорогостоящее и громоздкое оборудование
Высокое энергопотребление, низкая экологичность.

В большинстве случаев преимущества перевешивают недостатки.

Что подвергают обработке

Термообработке подвергают сварные швы в ответственных конструкциях. Сюда входят

магистральные трубопроводы
сварные конструкции различных механизмов и станков, испытывающих высокие нагрузки
изделия, которым предстоит работать в сложных условиях эксплуатации.

При термообработке сравнительно небольших изделий используют муфельные печи.

Самодельная муфельная печь

Для обработки нагревом габаритных конструкций применяют нагрев пламенем газовых горелок или индукционный способ. В отдельных случаях применяют радиационный метод.

Термообработку для повышения коррозионной стойкости следует проводить по возможности скорее по окончании сварки.

Параметры проведения процесса

Продолжительность процесса во многом определяется маркой сплава и толщиной заготовки. Для хром-молибденовых сплавов применяют индукционный или радиационный способы нагрева. С увеличением толщины типовая продолжительность нагрева (в минутах) растет:

Толщина детали, см	Радиационный	Индукционный
2,0	40	25
2,0-2,5	70	40
2,5-3,0	100	40
3,0-3,5	120	60
3,5-4,5	140	70
4,5-6,0	150	90
6,0-8,0	160	110

Индукционный способ требует меньшего времени на обработку, но отличается большими энергозатратами. Перед обработкой следует обязательно выполнить зачистку сварочного шва.

Используемое оборудование

Термообработка сварных швов выполняется с использованием нескольких основных способов, каждый требует своего набора оборудования:

Индукционный. Требует генератора высокочастотного переменного тока большой мощности. Нагревательным элементом является катушка индуктивности, намотанная поверх участка детали, подлежащего нагреву.
Радиационный. Используется инфракрасное излучение от нагретой нихромовой проволоки, через которую пропускается сильный электрический ток. Требует мощных источников тока. Может применяться для прогрева материалов со слабыми электромагнитными свойствами.
Газовый. Наиболее экономичный по энергозатратам способ. Используется специальная горелка. Факел пламени формируется так, чтобы равномерно прогневать зону термообработки.

Выбор метода нагрева проводят, сопоставляя цель обработки, толщину конструкций, характеристики материала и экономические соображения.

Виды термической обработки

Виды термообработки сварных швов различаются по своей цели. Специалисты отличают следующие процессы:

Отдых. Конструкцию доводят до 300 °С и выдерживают полтора — два часа. Снижает механические напряжения и снижает содержание водорода в материале шва.
Отпуск. Состоит в нагреве до 700 °С и трехчасовой выдержке. Практически полностью снимает напряжения, дает возможность повысить пластичность.
Нормализация. Всю конструкцию, включая шов, нагревают до 800 °С и выдерживают 30-40 минут. Позволяет достичь однородности и мелкозернистости структуры металла. Используется на изделиях малой толщины.
Аустенизация. Изделие нагревают до 1100 °С и выдерживают 120 минут. Охлаждение проводят при комнатной температуре. Повышает пластичность высоколегированных сплавов за счет преобразования их кристаллической структуры.
Отжиг. Нагрев до 960 °С, трехчасовая выдержка и остывание при комнатной температуре. Используется для высоколегированных сплавов для повышения коррозионной стойкости.

: Индукционный отпуск сварного шва

: Подготовка труб к нормализации сварного шва

Как правило, перед термообработкой проводится зачистка сварного соединения.

Контроль температуры

При проведении термообработки ключевое значение имеет температура нагрева конструкции. Для контроля температуры применяют:

Термокарандаш и термокраска. Представляют собой химическое соединение, меняющее цвет по мере изменения температуры. Наносятся на поверхность изделия.
Тепловизоры и пирометры. Электронные устройства, дистанционно измеряющие температуру.

Термокарандаши и термокраска – традиционные средства, достаточно трудоемкие в применения и требующие постоянного визуального контроля со стороны оператора и его оперативного вмешательства в случае выхода параметров за пределы допустимых значений.

Пирометр

Тепловизоры и пирометры обладают большей точностью и могут быть встроены в автоматическую систему поддержания постоянной температуры.

Другие виды обработки

Кроме термообработки, широко используются также механические и химические виды очистки сварных швов.

Механическая

Проводится с использование проволочных щеток или абразивных дисков. В промышленных условиях щетка, диск или лепестковая абразивная насадка закрепляет в угловой шлифовальной машинке (в быту называемой «болгарка»)

Способом механической зачистки с поверхности соединения удаляют шлаки, окалину, брызги застывшего металла и оксидную пленку.

Механическая обработка сварного шва

Зачистка сварного шва после сварки применяется перед термообработкой или покраской.

Химическая

Призвана удалить с поверхности шва следы жира, смазки, оксидные пленки и другие загрязнения. Проводится перед нанесением на конструкцию покрытий, предохраняющих от коррозии.

Травление — обработка сильнодействующими кислотами — проводится перед механической обработкой. После нее проводят пассивацию — нанесение вещества, образующего на поверхности защитную пленку.

Химическая обработка сварного шва

Химическая обработка металла проводится химически активными веществами, многие из которых пожароопасны и могут причинить серьезный вред здоровью. Поэтому следует строго соблюдать правила техники безопасности.

Термообработка сварных швов и соединений

Для создания крупных магистральных трубопроводов используют коллекторы с большим внутренним диаметром. Это применяется в теплосетях и системах водоснабжения. Из-за большого веса проходящей жидкости возрастает и давление на стенки коммуникации. Поэтому последние выполняются из материалов достаточной толщины, чтобы выдерживать большие нагрузки. Но это создает новую проблему — сложно качественно сварить стороны с такой толщиной, обеспечив длительную последующую эксплуатацию. При такой массе изделия прогрев достигает сравнительно небольшой зоны, что приводит к ряду физических процессов, неблагоприятно сказывающихся на дальнейшем использовании материала. Для решения этой проблемы разработана и применяется термообработка сварных соединений. Что это такое? В каких случаях необходима термообработка после сварки? Каким оборудованием и как выполняется процесс?

Суть и предназначение процесса

Сварочный шов создается электрической дугой и присадочным материалом с электрода при температуре от 1500 до 5000 градусов. Это приводит к нескольким негативным явлениям на толстом металле. А именно:

Непосредственно в месте соединения основного и присадочного материалов происходит значительный перегрев. Это содействует кристаллизации металла с крупной зернистой структурой, что снижает его пластичность. Выгорание марганца и кремния тоже подвергает эту область преобразованию в жесткий участок, плохо взаимодействующий, при естественных расширениях, со всей конструкцией.
Немного дальше от шва образуется зона закалки. Она испытывает значительный, но меньший перегрев, чем предыдущий участок, поэтому в ней происходит закаливание некоторых элементов. Этот участок характеризуется включениями с высокой твердостью и сниженной пластичностью. Ухудшаются показатели металла и по ударной вязкости.

На удаленном расстоянии от шва появляется зона разупрочнения. Благодаря непродолжительному воздействию умеренной температуры от электрической дуги, данный участок сохраняет высокую пластичность, но снижаются характеристики по прочности.

Общим дефектом после сварки являются остаточные напряжения в металле, которые способны деформировать изделие. Из-за этого возникают трудности при монтаже объемных конструкций, где требуется точность при стыковке новых узлов. Остаточное напряжение вызывает и последующее образование трещин, что недопустимо для швов трубопроводов. В сочетании с высокой температурой, это способствует снижению коррозионной устойчивости, циклической прочности, и способности сопротивляться хрупким разрушениям в условиях холода.

Термообработка сварных швов выполняется при температуре от 700 до 1000 градусов. Это позволяет устранить последствия неравномерного прогрева при дуговой сварке на толстых металлах, чем повышает надежность будущих коллекторов и магистралей трубопроводов. Труба и наложенный шов приобретают более похожую структуру, и лучше взаимодействуют во время естественных физических процессов (расширения и сужения материалов, воздействия влаги и т.д.).

Термообработка сварных соединений трубопроводов происходит в три этапа:

нагрев околошовной зоны или всего изделия одним из нескольких видов оборудование;

выдержка материала на заданной температуре в течении определенного времени;
последующее планомерное охлаждение до нормальных температур.

Это нейтрализует остаточные явления от сварки, выравнивая структуру металла, и снимая напряжение в металле, способствующее деформации. Процесс может выполняться несколькими способами, а технология разнится в зависимости от типа и толщины металла. Не все сварные соединения необходимо подвергать термообработке, но в некоторых случаях она является обязательной.

Что и когда подвергается термической обработке

Нейтрализации остаточных явлений от электродуговой сварки необходимо подвергать все трубопроводы диаметром от 108 мм, имеющими стенку 10 мм и более. Для этого используют индукционный нагрев изделия током с частотой 50 Гц. Термообработка способна воздействовать на металл трубы со стенкой 45-60 мм, для чего применяют гибкие электронагревательные проволоки или муфельные печи. Если толщина стенки конструкции не более 25 мм, то можно использовать газопламенный способ нагрева. Во всех случаях важен фактор равномерности распределения температуры во все стороны от сварочного соединения.

Стыки, выполненные с применением труб из стали 12XIMФ и ее разновидности 15XIMIФ, имеющие толщину стенки магистрали 45 мм должны подвергаться термической обработке сразу после окончания сварочных работ. Охлаждение материала не должно допускаться до температуры 300 градусов. Стыки из аналогичных сталей на трубах с диаметром 600 мм, при стенке 25 мм, обрабатываются в этот же временной период. В случае невозможности выполнить процесс, соединение необходимо укрыть слоем теплоизоляции 15 мм, а при первой же возможности произвести обработку. Максимальный срок на проведение этих работ составляет трое суток.

Термообработке необходимо подвергать не только кольцевые швы на трубопроводе, но и вваренные отводы, краны, заглушки. Крепление под участок трубы, которое присоединялось посредством сварки, тоже необходимо обработать нагревом.

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, мм	Радиационный способ, минуты	Индукционный способ, минуты
До 20	40	25
21-25	70	40
26-30	100	40
31-35	120	60
36-45	140	70
46-60	160	90
61-80	160	110
81-100	160	140

Виды оборудования

Термообработка выполняется несколькими видами средств, выбор которых зависит от толщины свариваемых труб и местной доступности оборудования. Выделяются три основные способа нагрева околошовной зоны.

Индукционный

На рабочем месте устанавливается аппарат, вырабатывающий переменное высокочастотное напряжение. К нему подсоединяется нагревательный элемент, которым служит гибкий провод. Последний наматывают на сварочное соединение, предварительно укутанное асбестом для теплоизоляции. Эту технологию можно применять независимо от положения трубы в пространстве (вертикального или горизонтального).

Намотку провода производят вплотную к изолятору, а между витками оставляют зазор в 25 мм. Таким образом должно быть покрыто по 250 мм участка трубы с каждой стороны шва. После правильного наложения витков аппарат включается на время, предназначенное для конкретной толщины стенки трубопровода. Напряжение, проходя через витки провода, создает индукцию и разогревает изделие. Похожим способом выполняется и накладка цельных поясов, содержащих внутри себя ряд проводов, которые сразу покрывают нужную ширину трубы.

Радиационный

Вторым распространенным способом термической обработки сварных соединений является радиационный метод. Здесь тепловой эффект исходит от специальных нихромовых проводов, по которым идет напряжение, и околошовную зону греет непосредственно тепло от провода, а не индукция тока, как в первом способе. Тэн укладывают на основу из теплоизоляции.

Газопламенный

Самым дешевым способом выполнить термическую обработку сварного шва является пламя от горения смеси ацетилена и кислорода. Это подходит для труб с диаметром не более100 мм. На горелку устанавливается мундштук с крупным отверстием. Для равномерности подачи тепла от пламени на сопло одевается асбестовая воронка, распределяющая пламя по ширине в 250 мм. Правильный нагрев производится одновременно двумя горелками, работающими с каждой стороны.

Виды термообработки

Тепловое воздействие на сварочное соединение и прилегающую зону может выполняться по разной технологии для достижения определенных целей. Вот основные процессы и их влияние на изделие:

Термический отдых. Трубопровод подвергают нагреву до 300 градусов с удержание этой температуры до 120 минут. Это действие способствует снижению содержания водорода в шве, и частичному снятию остаточного напряжения. Метод применяется на особо толстостенных изделиях, где невозможно выполнить другие техники термообработки.
Высокий отпуск. Трубу и сварной шов нагревают до температуры 600-700 градусов. Выдержка происходит в течении 1-3 часов в зависимости от толщины стенки. Вследствие чего остаточное напряжение снижается до 90%. В низколегированных сталях разрушается закалочная структура, а карбиды становятся крупнее. Это приводит к повышению пластичности и ударной вязкости. Чаще всего этот вид термообработки применяют на сталях перлитного класса.

Нормализация. Шов и трубу нагревают до 800 градусов, но на короткое время (выдержка от 20 до 40 минут). Это частично убирает напряжение в металле, но главным образом придает однородность и мелкозернистую структуру, что улучшает механические свойства. Такая технология используется на тонкостенных трубах небольшого диаметра.
Аустенизация. Разогрев материала до 1100 градусов с длительным удержанием температуры (около двух часов) и последующим остыванием на воздухе. Реализуется на высоколегированных сталях для снижения остаточного напряжения и повышения пластичности.
Стабилизирующий отжиг. Трубопровод с наложенным швом разогревают до 970 градусов с выдержкой до 180 минут. Охлаждение выполняется естественным образом на воздухе. Метод предупреждает возникновение межкристаллической коррозии на высоколегированных сталях.

Применение термообработки на трубопроводах из различных металлов значительно продлевает их срок эксплуатации. Для успешного использования метода важно правильно подбирать температуру, время выдержки и способ нагрева.

Поделись с друзьями

термообработка, механическая и химическая, зачистка

Самым быстрым, надежным и экономичным способом создания высокопрочных неразъемных соединений металлов считается сварка. Но для безопасной и долговечной эксплуатации металлоконструкций сварные швы должны обладать достаточной прочностью, устойчивостью к влажности и ржавлению.

Металл при проведении сварочных работ нагревается до температуры плавления, вследствие чего в нем возникают внутренние напряжения. Наряду с этим сверху на соединительном стыке остается шлак, подлежащий устранению. Обеспечить снятие напряжений, удаление шлаковых образований и повышения прочности призвана обработка сварного шва.

Основные методы

Обработка сварных швов после сварки необходима для повышения их прочностных показателей и защиты от преждевременных разрушений. Соединения обрабатывают разными способами, среди которых наиболее распространенными являются:

термический. Позволяет ликвидировать возникшие в процессе сварки остаточные напряжения. Проводится путем общего прогрева, когда вся деталь подлежит температурной обработке или локального, когда только соединительный стык прогревается или охлаждается;
механический. Это своеобразная зачистка сварных швов, в ходе которой с поверхности шовных соединений устраняется окалина и остатки шлаков, а также проверяется их надежность;
химический. Сущность способа состоит в нанесении на швы специальных составов с целью обезжиривания поверхности, предотвращения образования коррозионных очагов и создания защитного слоя. Как правило химическая обработка сварных швов используется для материалов, эксплуатация которых будет происходить в активных средах. Наиболее доступным и часто применяемым вариантом является обрабатывание соединений лакокрасочными грунтовочными смесями.

Какой из способов лучше сказать затруднительно. Выбирать конкретный метод следует руководствуясь условиями эксплуатации металлоизделий, а также техническими требованиями к конструкции. Довольно часто все три технологии применяют последовательно.

Термообработка

Термическая обработка сварных соединений считается обязательных этапом процесса сваривания тонкостенных изделий, особенно тех, которые в результате воздействия внутренних напряжений подвергаются деформациям.

К таким изделиям принадлежат разнообразные емкости, трубопроводы, сосуды давления, корпуса химических и атомных реакторов и другие ответственные объекты. Основана технология в нагреве с последующим охлаждением сваренной детали по строго заданному температурному графику.

Какие проблемы решает

В процессе сваривания только небольшой участок стыкуемых элементов подвергается нагреву. Вследствие неравномерного прогрева в швах возникают внутренние напряжения, выступающие весомой причиной деформации деталей и даже полного их разрушения. Также в местах неровного нагревания металла изменяется структура его кристаллической решетки, что в итоге ухудшает химические и физико-механические характеристики.

Термообработка сварных соединений уменьшает образующиеся внутри швов напряжения, а также позволяет:

сделать однородной и более устойчивой к внешнему воздействию структуру спая и околошовных участков;
улучшить эксплуатационные и физические свойства металла: увеличить жаростойкость и устойчивость к коррозии, нормализовать пластичность.

Термообработка сварных швов восстанавливает свойства и строение металла и дает возможность довести технические показатели до проектных решений.

Как происходит термообработка

Осуществляется термическая обработка после сварки при высоких температурных показателях, варьирующихся в пределах 600-1000°С.

Процесс обрабатывания происходит в следующем порядке:

Сам шов и окружающие его с обеих сторон участки нагреваются.
В разогретом состоянии конструкция выдерживается определенный период в зависимости от используемого способа.
Деталь охлаждается с соблюдением графика обработки.

Для конструкций с разной конфигурацией и толщиной обработка сварочных швов выполняется разными видами, каждому из которых характерны свои отличительные особенности.

Виды термообработки

На практике термообработка полученных в процессе сварки соединительных стыков проводится по-разному. В таблице ниже перечислены применяемые методы и их особенности.

Вид обработки	Особенности процесса
Предварительный нагрев	Металл прогревается до температуры 150-200 градусов. Используется при состыковке деталей из низкоуглеродистой стали перед проведением сварочных работ и непосредственно во время сваривания
Высокий отпуск	В зависимости от типа стали температура нагревания составляет 650-750°С. После достижения нужных температурных показателей в течение 5 часов режим поддерживается на одном уровне. После обработки в разы увеличивается эластичность шовного соединения, повышается устойчивость к внешним нагрузкам, до 80% понижается напряжение
Нормализация	Такой тип обрабатывания выполняется при температуре, начиная от 950° и выше. При нагреве до нужных показателей происходит выдержка, после чего в условиях окружающей среды изделие охлаждается. Применяется методика для изделий из низколегированных и углеродистых марок стали. После проведения процедуры понижается напряжение, уменьшается зернистость материала, повышается прочность стыка
Аустенизация	Основан метод на закалке стыковочного шва посредством разогрева его до 1070° и больше. Прогревать место соединения необходимо в течение часа, после чего оно быстро охлаждается искусственным путем. Данным способом выполняется термообработка сварных швов трубопроводов и других изделий из аустенитных сталей с целью повышения эластичности спая
Стабилизация	При таком типе отжига намного ниже температура в сравнении с аустенизацией и время выдержки металла тоже менее продолжительное
Термический отдых	Прогревание до 250-300°С подразумевает термоотдых сварных соединений, когда он выполняется в шве уменьшаются напряжение и уровень диффузного водорода

Выбор оборудования

Полученные при сварке соединения обрабатываются несколькими способами, для каждого из которых применяется отдельная установка для термообработки сварных швов:

индукционный. Здесь понадобится обладающий достаточной мощностью генератор переменного высокочастотного тока. В качестве нагревательного прибора выступает намотанная поверх обрабатываемого участка катушка индуктивности;
радиационный. Выполняется путем исходящего от нагретой нихромовой проволоки инфракрасного излучения. Сквозь проволоку пропускается электрический ток от мощных источников. Методика возможна к применению для материалов с незначительными электромагнитными свойствами;
газовый. В отношении энергозатрат самый экономный способ. Нагрев осуществляется специальной горелкой, при этом важно правильно сформировать факел пламени чтобы участок накалялся равномерно.

При выборе подходящего метода необходимо учитывать характеристики материала, толщину изделий, какие задачи должна решить обработка и экономический фактор.

Контроль за температурой прогрева

Вне зависимости проводится общая или локальная термообработка сварного шва труб, емкостей или других изделий, в каждом случае необходимо осуществлять контроль за температурой прогрева. Для этого используют:

термокраску и термокарандаш. Это химические соединения, которые наносятся на место стыка и при изменении температуры меняют оттенок;
пирометры и тепловизоры — электронные приборы, работающие дистанционно.

Термокарандаши и краски требуют непрерывного визуального контроля и при отклонении температурных параметров от допустимых значений нужно оперативное вмешательство. Тепловизоры и пирометры более точные устройства и могут встраиваться в автоматическую систему, поддерживающую стабильную температуру.

Плюсы и минусы термообработки

К преимуществам обработки соединительных стыков металлоизделий термическим воздействием принадлежат:

восстановление пластичности и прочности материала;
уменьшение внутренних напряжений;
обеспечение долговечности стыков и надежности всей конструкции.

В числе минусов отмечают:

повышенные требования к квалификации специалистов;
необходимость габаритного и дорогостоящего оборудования;
при допущении даже незначительных ошибок процессы невозвратимы и исправить изъяны невозможно;
большие расходы электроэнергии.

Хоть недостатки и есть, но если соблюдать график и выполнять все действия правильно, то можно существенно улучшить технические характеристики швов.

Сферы применения

Как правило улучшение швов термическими способами выполняют в конструкциях с повышенными эксплуатационными требованиями. Это может быть термообработка сварных соединений технологических трубопроводов, подвергающихся высоким нагрузкам станков и механизмов, и других конструкций, работающих в сложных условиях.

При проведении ремонтно-кузовных работ довольно часто применяется обработка сварочных швов автомобиля посредством разогрева их до нужной температуры.

Изделия небольших размеров нагреваются в муфельных печах. Более габаритные конструкции раскаляются как правило индукционным или газовым способами, в некоторых случаях радиационным. Защита сварных швов от коррозии должна выполняться как можно быстрее после завершения сварочного процесса.

Механическая обработка

Зачистка сварных швов после сварки механическим путем выполняется с применением разных устройств, самым простым из которых является проволочная щетка. Есть и другие способы, позволяющие не только в разы упростить задачу, но еще гораздо качественнее зачищать стыки. Например, с помощью болгарки со специальной лепестковой насадкой или абразивного круга, или шлифовального портативного устройства.

Хоть с первого взгляда зачистка сварочных швов кажется довольно простой, существуют некоторые правила, от знания и соблюдения которых напрямую зависит качество и эффективность работ:

когда зачистка сварных швов после сварки болгаркой проводится, то при выборе шлифовального круга нужно учитывать материал, из которого он изготовлен. В данном случае лучше использовать круг из цирконата алюминия;
лепестки круга выбирать следует на тканевой основе. Хоть стоимость таких приспособлений выше, но она вполне оправдана конечным результатом и окупается за счет меньшего расхода шлифовальных кругов;
размер абразивного зерна имеет значение и выбирать его нужно с учетом поставленных задач. Нередко зачистка сварного шва выполняется несколькими насадками с разными размерами зерен. Крупнозернистые используют для устранения крупных окалин, а для финишной проходки потребуется насадка с самыми мелкими зернами. Менять их нужно в определенной последовательности от большего размера к меньшему;
если предстоит зачистка сварного шва после сварки в местах с ограниченным доступом, например, в отверстиях, кромках или полостях, то здесь нужно применять борфрезы. Это специальные приспособления разных форм и размеров, которые устанавливаются в шлифовальную машину.

Механическим способом очень часто проводится обработка сварных швов автомобиля, устраняются образовавшиеся на соединительных спаях шлаки, окалины, оксидная пленка, заусенцы, брызги застывшего металла и другие дефекты, влияющие на качество и прочность стыка.

Когда предстоит покраска сварных швов после сварки, то обязательным этапом перед нанесением лакокрасочных средств считается ликвидация изъянов механическим путем.

Химическая обработка

Зачистка сварочных швов после сварки будет намного эффективнее и качественнее, если механические приспособления совмещать с химическими средствами. В этом плане наиболее популярными и действенными считаются два метода: травление и пассивация.

Травление

Это стадия обработки стыков, выполнять которую нужно перед механической шлифовкой. Выполняется с помощью химических составов, образующих на поверхностях деталей однородные и прочные антикоррозионные покрытия. Кроме этого методом травления удаляются затронутые побежалостью участки, в которых скапливаются побудители ржавления, например, окисленные никель и хром.

Когда очистке подлежат небольшие участки, то растворы наносятся непосредственно на поверхность стыков. Большие по размерам детали со сложной конфигурацией помещают в емкости, заполненные травильным раствором. В зависимости от типа металла время химического воздействия определяется индивидуально.

Пассивация

Это зачистка швов после сварки посредством обработки металлических поверхностей специальными составами, образующими пассивную к коррозионным образованиям защитную пленку. Химический процесс происходит следующим образом. При взаимодействии с металлической поверхностью оксиданты мягкого действия удаляют с нее свободный металл, образуя при этом защитную пленку.

После завершения процесса обязательно нужно смыть водой используемые реагенты. Поскольку после такой смывки в воде содержится множество тяжелых металлов и кислот, поэтому с целью предотвращения негативного воздействия на окружающую среду отработанную жидкость необходимо утилизировать.

Чтобы правильной и безопасной была химическая зачистка сварных швов после сварки нормы предусматривают нейтрализацию кислот специальными щелочными соединениями, после чего раствор следует профильтровать и утилизировать согласно требований природного законодательства.

Особенности обработки нержавейки после сваривания

Изделия из нержавеющей стали используются в разных направлениях жизнедеятельности: в автомобилестроении, в производстве трубопроводов и емкостей под агрессивные жидкости, и многих других конструкций. В быту высокой популярностью пользуются выполненные из нержавейки полотенцесушители, стойки, пандусы, перила, кухонные и другие принадлежности.

Довольно часто посредством сваривания элементов из нержавейки мастера в бытовых условиях изготавливают все возможные конструкции. Но чтобы добиться максимальной прочности стыковых соединений и получить долговечные изделия следует знать, как и чем обработать сварной шов от коррозии.

Если этого не сделать, то в местах спая довольно быстро образуются окалины, которые со временем будут только увеличиваться, провоцируя разрушение стыков.

Механическая шлифовка

Места спая существенно ослабляет возникший при сваривании оксидный слой. Чтобы снять его проводится шлифовка сварных швов, которая также позволяет устранить неровности и некрасивые цветовые переходы.

Осуществляется шлифовка с помощью болгарки, оснащаемой специальными шлифовальными кругами. Но прежде чем зачищать сварные швы следует понимать, что далеко не все круги подойдут для таких работ.

Чтобы на изделии не оставались темные перегретые участки и грубые борозды от абразива, то лучше применять лепестковые круги. Сам процесс очистки будет более продолжительным, но эффект получится намного лучше.

Полировка

Важным этапом обработки стыков на нержавеющей стали является полировка. Она необходима для придания поверхностям окончательного блеска, ровности и устойчивости к агрессивным внешним воздействиям.

Как выполняется процесс и чем зачистить сварочный шов? Сперва места соединений обрабатываются установленным в дрель диском с резиноподобным материалом вулканитом. Это придает спаям необходимой формы и глубины, сам материал оказывает на нержавейку мягкое воздействие.

Далее на отшлифованные участки наносится полировочная паста, например, алмазный состав или обычная смесь ГОИ. Войлочным кругом паста распределяется по всей поверхности. При необходимости отполировать угловые соединения лучше использовать маленькие круги.

После обработки на поверхностях отсутствуют матовые пятна, она получается блестящей и зеркальной.

Способы обработки сварочных швов на автомобиле

На сегодняшний день одной из самых эффективных и простых способов скрепления металлических элементов является сварка. Технология активно используется также при кузовном ремонте автомобилей.

Срок службы кузова нельзя назвать вечным. Уже после 10-15 лет эксплуатации на кузове появляются трещины, коррозионные образования и другие дефекты. Также ремонт является неизбежным после ДТП.

Многие автовладельцы в стремлении уменьшить затраты на ремонт решают самостоятельно провести сварочные работы. При этом далеко не все знают, чем обработать сварочные швы на авто.

Сварной шов сам по себе считается слабым местом, поэтому нуждается в дополнительной защите от преждевременного разрушения. Возможны разные варианты и средства, чем обработать сварные швы автомобиля:

если сваривание выполняется в легкодоступном месте, то на готовый шов можно нанести шовный автомобильный герметик. Покрывать лучше несколькими слоями поочередно, разравнивая смесь шпателем;
при нахождении спая на труднодоступной внутренней поверхности для обработки подойдут пневматические распылители консервантов. Это устройства, состоящие из пластиковой длинной трубки, бачка для заливки в него раствора-консерванта и пневматического компрессора.

Это самые простые методы для защиты соединительных стыков. Для подготовки поверхностей под покраску и предотвращения коррозионных процессов используются также другие методики — механическая шлифовка, химическое протравливание и нейтрализация. От качества сварочного процесса и правильности обработки спаев напрямую зависит будет ли гнить сварной шов под краской.

Правила качественной сварки и обработки швов

Если разобраться, то особой сложности сварка и обработка шовных соединений при кузовном ремонте не представляет. Здесь важно только соблюдать технологию сваривания и порядок зачистки полученных спаев:

приваривать металл лучше точечной техникой, длина швов при которой составляет около одного сантиметра. Если расплавленный металл очень разбрызгивается, значит поверхность деталей некачественно была очищена перед сваркой. Чтобы избежать перегрева при выполнении больших по протяжности швов следует сваривать участки с разных сторон попеременно;
когда спай выполнен и остыл его необходимо зачистить используя проволочную щетку или болгарку с грамотно подобранными насадками. На этом этапе со стыка удаляются неровности, заусины, бугорки от застывших разбрызгиваний металла и другие дефекты;
следующий этап — нанесение эпоксидных грунтовочных составов. Это необходимо для того, чтобы предотвратить окисление металлических поверхностей. Эпоксидные смеси имеют достаточно структуру и обеспечивают надежное защитное покрытие от попадания на металл влаги и воздуха. Если на спае есть следы ржавчины, то дополнительно его следует обработать кислотным грунтом.

Нанесенный грунт должен хорошенько просохнуть, поэтому нужно выждать как минимум сутки. После высыхания можно слегка прошкурить поверхность для придания ей шероховатости, используя шкурку 120-го или 240-го номера. Дальнейшие действия — нанесение шпаклевки и покраска.

Обратите внимание! Грунт должен высыхать естественным путем, нельзя ускорять процесс с применением фена. Таким образом только верхний слой просушится, образуя корочку, под которой ничего уже не высохнет.

Гели и кислоты

Чтобы ликвидировать возникшие при сварке цветовые переходы и оксидные отложения применяется кислотная обработка металла гелями и кислотами. Происходит процедура в следующем порядке:

сварное изделие охлаждается до температуры 50°С;
шовные соединения тщательно очищаются от окалин и загрязнений металлической щеткой;
предварительно подготовленный состав наносится на спай и выдерживается в течение 30 минут;
химикаты тщательно смываются большим количеством воды.

Некоторым из химических веществ характерна повышенная пожароопасность, поэтому необходимо строгое соблюдение техники безопасности.

Возможна также термообработка сварочных швов, но такая технология как правило используется в профессиональных автосервисах и с применением специализированного оборудования.

Интересное видео

Термическая обработка после сварки — Post weld heat treatment

Термическая обработка после сварки ( PWHT ) — это контролируемый процесс, в котором свариваемый материал повторно нагревается до температуры ниже его более низкой критической температуры превращения, а затем выдерживается при этой температуре в течение определенного времени. Это часто называют любой термической обработкой, выполняемой после сварки; однако в нефтяной, газовой, нефтехимической и атомной отраслях он имеет особое значение. Отраслевые нормы, такие как стандарты ASME для сосудов высокого давления и трубопроводов, часто требуют обязательного выполнения PWHT на определенных материалах для обеспечения безопасной конструкции с оптимальными механическими и металлургическими свойствами.

Потребность в PWHT в основном связана с остаточными напряжениями и микроструктурными изменениями, которые возникают после завершения сварки. Во время процесса сварки между металлом шва и основным материалом возникает высокий температурный градиент. По мере остывания сварного шва образуется остаточное напряжение . Для более толстых материалов эти напряжения могут достигать недопустимого уровня и превышать расчетные напряжения. Следовательно, деталь нагревается до заданной температуры в течение заданного времени, чтобы снизить эти напряжения до приемлемого уровня. Помимо остаточных напряжений, микроструктурные изменения происходят из-за высоких температур, вызванных процессом сварки. Эти изменения могут увеличить твердость материала и снизить ударную вязкость и пластичность . Использование PWHT может помочь снизить любые повышенные уровни твердости и улучшить ударную вязкость и пластичность до уровней, приемлемых для проектирования.

Требования, предъявляемые к различным сосудам под давлением и нормам трубопроводов, в основном связаны с химическим составом и толщиной материала. Такие нормы, как ASME Раздел VIII и ASME B31.3, требуют, чтобы указанный материал подвергался термообработке после сварки, если он превышает заданную толщину. Нормы также требуют, чтобы PWHT основывалась исключительно на микроструктурном составе материала. Последнее соображение при принятии решения о необходимости PWHT основывается на предполагаемом обслуживании компонентов, например, при подверженности коррозионному растрескиванию под напряжением . В таких случаях PWHT обязательна независимо от толщины.

заявка

Скорость нагрева, время выдержки и температуры, а также скорость охлаждения — все это важные переменные, которые необходимо точно контролировать и контролировать, иначе желаемые эффекты могут не быть достигнуты. Когда PWHT является обязательным согласно отраслевому кодексу, требования к этим переменным будут указаны.

Обогрев

Скорость нагрева при проведении PWHT обычно зависит от толщины компонента и определяется регулирующими нормами. Если скорость нагрева не выполняется должным образом из-за слишком быстрого или неравномерного нагрева, градиенты температуры внутри компонента могут нанести ему вред. В результате при охлаждении компонента до температуры окружающей среды могут возникать трещины под напряжением и возникать ранее не создававшиеся остаточные напряжения.

Температура и время выдержки

Температура и время выдержки зависят от материала и толщины соответственно. Что касается толщины материала, для более толстых материалов требуется более длительное время выдержки. Это позволяет материалу достичь стабильного состояния, при котором распределение и уровни напряжений становятся более однородными и уменьшаются. Указанная температура выдержки — это температура, достаточно высокая для снятия высоких уровней остаточного напряжения, но все же ниже более низкой температуры превращения. В дополнение к уменьшению напряжения высокие температуры выдержки ниже температуры превращения допускают микроструктурные преобразования, в результате чего снижается твердость и улучшается пластичность. Следует проявлять особую осторожность, чтобы не нагревать компонент выше более низкой температуры превращения, поскольку это может привести к пагубным металлургическим эффектам и ухудшению механических свойств. Кроме того, температура выдержки не должна превышать исходную температуру отпуска, если не будут проведены более поздние механические испытания. Выдержка выше исходной температуры отпуска может снизить прочность материала до минимума, требуемого ASME .

Охлаждение

Как и в случае скорости нагрева, скорость охлаждения необходимо контролировать, чтобы избежать любых вредных температурных градиентов, которые могут вызвать растрескивание или создать новые напряжения во время охлаждения. В дополнение к этому, высокие скорости охлаждения могут увеличить твердость, что может увеличить восприимчивость к хрупкому разрушению. .

Техника мониторинга

Термопары обычно прикрепляются к компоненту, подвергающемуся PWHT, чтобы проверить и убедиться, что скорости нагрева, температуры выдержки и скорости охлаждения соответствуют техническим требованиям. Компьютерное программное обеспечение обычно используется вместе с термопарами для контроля вышеупомянутых переменных и предоставления документации о том, что PWHT была проведена должным образом.

Ссылки

Режимы термообработки стали

Термическую обработку применяют для устранения напряжений, оставшихся в изделии после сварки, а также для улучшения структуры металла сварного шва. После сварки или в процессе сварки применяют такие виды термической обработки, как отжиг, нормализация, отпуск.

Нагрев при отжиге изделия в предварительной печи ведут постепенно. Для низко и среднеуглеродистых сталей температура достигает 600-680°С. При этой температуре сталь становится пластичной, и напряжения снижаются. После нагрева следует выдержка при достигнутой температуре из расчета 2,5 минуты на 1 мм толщины свариваемой детали, но не менее 30 минут. Затем изделие охлаждается вместе с печью.

Существуют и другие виды отжига: местный и полный отжиг. Режимы отжигов выбирают согласно справочной литературе. Для разных сталей применяют свои технологические параметры отжига.

Нормализация отличается от отжига тем, что после отжига сваренную конструкцию охлаждают на спокойном воздухе. После нормализации сохраняется мелкозернистая структура металла, что позволяет обеспечить его относительно высокую прочность и твердость, но без напряженного состояния.

Стали с высоким содержанием углерода в процессе сварки закаливаются, возрастает их твердость и хрупкость. Такие изделия из углеродистых сталей подвергают нормализации с последующим отпуском. В этом случае нагревание производят до 400-700°С, и после этого сваренные детали медленно охлаждают.

При газовой сварке сталей термическая обработка служит средством повышения пластичности металла шва. В некоторых случаях участки шва нагревают до светло-красного цвета каления и в этом состоянии проковывают. Зерна металла измельчаются, пластичность и вязкость повышаются. Во избежание появления наклепа (новое напряженное состояние) проковку следует прекратить при остывании металла до темно-красного цвета. После проковки необходимо провести повторную нормализацию.

Режимы термообработки стали

Термическая обработка для конструкций из углеродистых и низколегированных сталей марок СТЗсп, Ст3пс, 20, 25, 30, 25Л, ЗОЛ, 20К, 22К, 09Г2С, 15ГС, 16ГС, 20ГСЛ, 1 ОХСНД, О8ГДНФЛ

Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
Нагрев с производственной скоростью до Т=300°С.
Выдержка при температуре 300+25°С на протяжении 1-2 часов.
Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=590°С.
Выдержка при температуре 590°С ± 15°С назначается из расчета 1 час на каждые 25 мм наибольшего сечения сварного шва конструкции с округлением в большую сторону до целого часа.

В случае заварки выборок выборка берется из расчета 1 час на 25 мм глубины выборки. Началом выдержки следует считать время, когда показания печных или подставных термопар будут находиться в интервале 590°С ± 15°С. Примечание: При наличии в садке конструкций разных толщин выдержка назначается по максимальной толщине.

Термическая обработка аустенитных сталей, типа Х18Н10Т после сварки, для которых требуется испытание на МКК

Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=300°С.
Нагрев со скоростью не более 100-120°С в час до Т=850°С.
Выдержка при температуре 850°С для толщин:

⌀ = 10 мм — 2 часа,
⌀ = 20 мм — 4 часа,
⌀ = 30 мм — 6 часов,
⌀ = 50 мм — 8 часов,
свыше 50 мм — 10 часов,

Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=200°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Термическая обработка для конструкций из углеродистых стали и сталей 08Х13 после сварки электродами ЭА-39519

Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т-300°С.
Нагрев с производственной скоростью до Т=300°С.
Выдержка при температуре 300°С — 1 час.
Нагрев со скоростью не более 50°С в час до Т=680°С.
Выдержка при температуре 680°С ± 10°С для толщин:

⌀ = 4-50 мм — 3 часа,
⌀ = 60-80 мм — 5 часов,
⌀ = 90 мм — 8 часов.

Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=200°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Термическая обработка для конструкций из углеродистых и низколегированных сталей марок СТ3сп, Ст3пс, 20, 25, 30, 25Л, ЗОЛ, 20К, 22К, 09Г2С, 15ГС, 16ГС, 20ГСЛ, 10ХСНД, 08ГДНФЛ

Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
Нагрев с производственной скоростью до Т=300°С.
Выдержка при температуре 300°С ± 25°С на протяжении 1-2 часов.
Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=590°С.
Выдержка при температуре 590°С ± 15°С назначается из расчета 1 час на каждые 25 мм наибольшего сечения сварного шва конструкции с округлением в большую сторону до целого часа.

В случае заварки выборок выборка берется из расчета 1 час на 25 мм глубины выборки. Началом выдержки следует считать время, когда показания печных или подставных термопар будут находиться в интервале 590°С ± 15°С. Примечание: При наличии в садке конструкций разных толщин, выдержка назначается по максимальной толщине.

Промежуточная термическая обработка для конструкций из стали ОбХ12НЗД и О6Х12НЗД-Л, после сварки электродами ЦЛ-51

Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=620°С ± 10°С.
Выдержка при температуре 620°С ± 10°С для толщин:

⌀ = 40-70 мм — 4 часа,
⌀ = 80 мм — б часов,
⌀ = 100 мм — 8 часов,
⌀ = 200 мм 10 часов,
⌀ = З00 мм — 18 часов.

Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=150°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Окончательная термическая обработка для конструкций из стали ОБХ12НЗД и О6Х12НЗД-Л, после сварки электродами ЦЛ-51

Посадка в «холодную» или нагретую печь до Т=200°С.
Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=630°С ± 10°С.
Выдержка при температуре 630°С ± 10°С для толщин:

⌀ = 40-70 мм — 4 часа,
⌀ = 80 мм — 5 часов,
⌀ = 100 мм – 6 часов,
⌀ = 200 мм — 10 часов,
⌀ = 300 мм — 18 часов.

Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=150°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Термическая обработка для конструкций из стали 08Х13 и 12Х13, после сварки электродами марки Э-12Х13

Посадка в нагретую печь до Т=300°С.
Нагрев со скоростью не более 70°С в час до Т=710°С.
Выдержка при температуре 710°С ± 10°С для толщин:

⌀ = 4-8 мм — 3 часа,
⌀ = 10-15 мм — 4 часа,
⌀ = 20-30 мм — 5 часов,
⌀ = 40 мм — 6 часов,

Охлаждение со скоростью не более 40°С в час до Т=200°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.

Примечание: Время выдержки выбирается по наибольшей толщине в конструкции.

Термообработка сварных швов: технология, оборудование

На чтение 4 мин.

При крупномасштабном изготовлении металлических конструкций и соединении трубопроводов проводится дополнительная обработка, про которую забывают начинающие сварщики. К одному из таких технологических процессов относится термообработка сварных швов. Оно позволяет улучшить характеристики готового крепления, продлить срок его эксплуатации.

Термообработка сварных швов

Суть и назначение процесса

Термообработка после сварки нужна для того чтобы улучшить ухудшившиеся характеристики материала при скреплении. К ним относятся:

Изменение параметров металла из-за перегрева. При использовании сварочного оборудования детали нагреваются до 5000 градусов. Появляются крупные зёрна металла, что приводит к ухудшению показателя пластичности.
Вокруг готового шва образуется место закалки. Эта область не устойчива для ударов.
Удалённые области обладают малым показателем прочности. Связано это с кратковременным сильным нагревом.

Главный недостаток, который образуется на соединенной конструкции после сварки — внутренние напряжения. Это приводит к деформации изделия при эксплуатации. Остаточное напряжение становится причиной разрушения соединений из-за чего трубопроводы, металлоконструкции приходят в негодность.

Тепловая обработка проводится при температуре до 1000 градусов по Цельсию. Состоит технологический процесс из трёх этапов:

С помощью специального оборудования происходит равномерный прогрев в области шва. Это изменяет механические свойства материала.
Сохранение рабочей температуры на определённый промежуток времени. Длительность зависит от того, насколько нужно изменить свойства и структуру материала.
Последним этапом является охлаждение. Температура должна опускаться равномерно, чтобы добиться повышения пластичности и ударной вязкости.

Термообработка после сварки позволяет снять остаточные напряжения, выровнять металлическую структуру, избавиться от крупных зёрен.

Виды термообработки

Термообработка сварных соединений может проводиться несколькими способами. К наиболее эффективным относятся:

Нагревание деталей до сваривания. Применяется при работе с низкоуглеродистыми сталями. Сварщик нагревает рабочие поверхности до 200 градусов. После сваривания конструкция должна остыть при комнатной температуре.
Отпуск металла. Подразумевает под собой нагрев деталей до критических температур. Заготовки выдерживаются в таком режиме до 5 часов. Затем материал медленно охлаждается.
Термический отдых. Заготовки разогреваются до 300 градусов. При такой температуре они выдерживается до трех часов. Постепенно остаточные нагрузки исчезают, шов становится прочнее.
Нормализация. Проводится для уменьшения крупных зёрен структуры материала, увеличения показателей прочности.
Аустенизация. Перед сваркой детали разогревают до 1100 градусов. Выдержка при такой температуре составляет 90 минут. Процесс охлаждения происходит на свежем воздухе. Механические свойства улучшаются, остаточное напряжение исчезает.
Стабилизирующий отжиг. Готовый шов нагревают до 800 градусов. На протяжении трех часов температура поддерживается на одном уровне. Снижается риск образования ржавчины.

Метод термической обработки зависит от используемого материала.

Применение нагревательных элементов

Виды оборудования

Для проведения термической обработки используют определённое оборудование. Его выбор зависит от металла, толщины заготовок, возможностей сварщика. К нему относятся:

Индукционные установки. Представляют собой аппараты, которые вырабатывают высокочастотное напряжение. Дополнительно на установке закрепляется нагревательный провод. Его другой конец обматывается вокруг шва. Важно оставлять между витками по 2,5 см.
Радиационное оборудование. Для разогревания области вокруг креплений и самого соединения используются нихромовые провода. На них подаётся напряжение, которое способствует нагреванию рабочей поверхности.
Газопламенное оборудование. Простой способ нагрева рабочих поверхностей. Для этого применяются газовые горелки, к которым подключается ацетилен, кислород. Чтобы увеличить зону прогрева, на горелку закрепляется широкий мундштук.

Прежде чем начинать использовать то или иное оборудование нужно изучить особенности работы с ним. Применение нагревательных машин требует определённых навыков.

О послесварочной термообработке / термообработке для снятия напряжений

Термическая обработка после сварки (PWHT), или, как ее иногда называют, снятие напряжений, представляет собой метод уменьшения и перераспределения остаточных напряжений в материале, возникших в результате сварки.

Степень релаксации остаточных напряжений зависит от типа и состава материала, температуры PWHT и времени выдержки при этой температуре. Обычно используемое правило для PWHT заключается в том, что соединение следует замачивать при пиковой температуре в течение 1 часа на каждые 25 мм (1 дюйм) толщины, хотя в некоторых случаях будет указано минимальное время замачивания.

Помимо снижения и перераспределения остаточных напряжений во время процесса сварки, термообработка при более высоких температурах допускает некоторые эффекты отпуска, осаждения или старения. Эти металлургические изменения могут снизить твердость сварной конструкции, улучшить пластичность и снизить риски хрупкого разрушения. Однако в некоторых сталях процессы старения / осаждения могут вызвать ухудшение механических свойств стали, и в этом случае следует проконсультироваться со специалистом относительно подходящего времени и температуры для использования.

Необходимость в PWHT зависит от материала и требований к обслуживанию. Другими факторами, влияющими на потребность в PWHT, являются параметры сварки и вероятный механизм отказа. В некоторых стандартах PWHT является обязательной для определенных марок или толщин, но там, где есть возможность, необходимо уравновесить стоимость и возможные неблагоприятные эффекты с возможными преимуществами.

Затраты на электроэнергию обычно значительны из-за высоких температур и длительного времени, но затраты, связанные с задержками во времени, могут быть более важными.Вредные эффекты включают в себя деформацию, охрупчивание при отпуске, чрезмерное размягчение и растрескивание при повторном нагреве, что означает, что контроль скорости нагрева и охлаждения, допуски по температуре выдержки и время выдержки при температуре чрезвычайно важны и должны тщательно контролироваться, чтобы в полной мере реализовать преимущества процесс.

Закаленная и отпущенная сталь (Q&T) имеет температуру PWHT, ограниченную ниже исходной температуры отпуска стали, поскольку более высокие температуры могут изменить микроструктуру основного материала по сравнению с ожидаемой или необходимой.

См. Дополнительную информацию о материалах и управлении коррозией и о том, как мы можем помочь с PWHT в секторе производства электроэнергии.

Что такое термообработка после сварки (PWHT)?

Слышали ли вы о термообработке после сварки (PWHT)? Конечно, есть. Если вы занимаетесь сваркой, то наверняка слышали этот термин. Но что такое PHWT? Когда требуется PWHT? При какой температуре следует проводить ПВТ? Термическая обработка материалов может быть очень сложной задачей, но когда дело доходит до термообработки после сварки, она сводится к простой концепции: PWHT выполняется для поддержания или улучшения прочности материала и механических свойств, а также для снятия остаточных напряжений.При изготовлении стали наиболее распространенными процедурами PWHT являются последующий нагрев и снятие напряжений.

При сварке мы вводим достаточно тепла, чтобы расплавить основной материал. Эта повышенная температура вызывает микроструктурные изменения основного материала, которые могут изменить очень важные свойства материала, такие как прочность на разрыв, твердость, пластичность и ударная вязкость. Степень изменения этих свойств зависит от химического состава основного материала и скорости охлаждения после сварки.Требования к обработке PWHT обычно продиктованы правилами и стандартами, а также любыми особыми требованиями, связанными с условиями эксплуатации сварной конструкции.

Для изготовления стали использование PWHT обусловлено необходимостью противодействия хрупкому разрушению за счет последующего нагрева и уменьшения остаточных напряжений за счет снятия напряжений.

Последующий нагрев в первую очередь делается для предотвращения водородного растрескивания (HIC), также известного как холодный крекинг и крекинг с водородом (HAC).Для возникновения HIC должны присутствовать три вещи:

Чувствительная микроструктура основного материала (обычно из-за высокого содержания углерода)
Пороговый уровень водорода
Повышенные уровни напряжения (внутренние или внешние)

Для получения более подробной информации по этой теме вы можете прочитать «Факторы, влияющие на крекинг, индуцированный водородом».

Если исключить одно из трех перечисленных выше факторов, водородного растрескивания не будет. Последующий нагрев позволяет водороду диффундировать из зоны сварного шва и термического влияния (ЗТВ), тем самым снижая уровень диффундирующего водорода ниже порогового уровня.Для получения дополнительной информации о предотвращении HIC прочтите «Предотвращение крекинга, индуцированного водородом».

Сварному шву не следует давать остыть до комнатной температуры перед последующим нагревом. HIC произойдет, когда температура материала упадет ниже 200F. Прежде чем это произойдет, деталь необходимо нагреть до определенной температуры и выдержать определенное время, которое зависит от типа и толщины материала. Это позволяет водороду диффундировать из сварного шва и предотвращать холодное растрескивание при достижении комнатной температуры.

Нормы и стандарты

определяют температуру и время выдержки. В общем, вы должны нагреть деталь достаточно высоко, чтобы позволить водороду диффундировать из сварного шва и ЗТВ, но не настолько, чтобы вызвать какие-либо микроструктурные изменения. Как правило, эта процедура отжига выполняется при температуре от 300 —F до 600˚F [149˚C — 316˚C]. Эта температура поддерживается не менее 1 часа на дюйм [25 мм] толщины материала. Всегда консультируйтесь с кодом, с которым вы работаете, или с ответственным инженером, прежде чем разрабатывать собственную процедуру пост-нагревания.

Графики, показывающие температуру пост-нагрева и PWHT, а также время выдержки, должны быть включены во все WPS. Пример этого типа диаграммы показан ниже.

Образец таблицы PWHT для стали P91. Фактическая температура и время выдержки зависят от состава и толщины материала.

Снятие напряжения — еще одна распространенная цель применения PWHT. Снятие напряжения происходит при гораздо более высокой температуре и обычно в течение более длительного периода времени, чем пост-нагрев.В сварных деталях могут возникать напряжения из-за высоких уровней удержания и усадки. Эти напряжения могут не привести к немедленному растрескиванию детали, но значительно снизят усталостную долговечность сварной конструкции или компонента.

Снятие напряжений снизит эти остаточные напряжения, которые присутствуют после сварки, за счет тщательного контроля нагрева детали до определенной температуры, выдержки ее в течение определенного времени и затем контроля скорости охлаждения. В отличие от последующего нагрева, температуры для снятия напряжения намного выше.Для большинства углеродистых сталей снятие напряжений выполняется при температуре 1000–1400 ° F [538–760 ° C].

Помимо снятия напряжений, PWHT обеспечивает другие преимущества: отпуск, удаление водорода, улучшенную пластичность, ударную вязкость и коррозионную стойкость. Однако имейте в виду, что PWHT также может иметь разрушительные последствия, если она выполняется неправильно или на материалах, которые не должны подвергаться термообработке после сварки.

Превышение температур для снятия напряжений может снизить предел прочности на разрыв, сопротивление ползучести и снизить ударную вязкость.Кроме того, некоторые стали не следует подвергать термообработке после сварки или, по крайней мере, не рекомендуется. Стандарт AWS D1.1 по сварке конструкций (сталь) утверждает, что снятие напряжений со следующими распространенными конструкционными сталями не рекомендуется:

ASTM A514 (обычно называемые сталью Т-1 — торговое название Arcelor Mittal)
ASTM A517
ASTM A709 класс HPS 100 Вт
ASTM A710

Стоит повторить, что любая PWHT должна выполняться в соответствии с конкретными правилами или стандартами, которые регулируют производство конструкции или компонента.Несмотря на то, что PWHT выполняется после сварки, она является частью спецификации процедуры сварки (WPS), и в этом документе должны быть приведены четкие инструкции о том, как выполнять PWHT.

Артикул:

Металлы и способы их сварки — Теодор Джефферсон, Gorham Woods

Сварка, металлургия и свариваемость, Джон К. Липпольд

AWS D1.1 / D1.1M: 2015 Кодекс структурной сварки — сталь

Исследование и объяснение термической обработки после сварки

Сварные швы часто подвергаются термообработке после сварки.(PWHT) Есть разные причины для этого и различные методы термообработки после сварки. Есть также определенные риски, связанные с PWHT. На этой веб-странице мы рассмотрим использование PWHT.

Во-первых мы рассмотрим различные виды термической обработки, а затем соотнесем их при сварке.

The WelderDestiny Compass: еженедельная подписка на электронный журнал

Вы можете посмотреть предыдущие выпуски «The WelderDestiny Compass», щелкнув здесь.

Виды термической обработки

Два различные материалы при воздействии одного и того же термического цикла потенциально могут имеют существенно разные результаты по материалам. Термические обработки поэтому обычно описывается с точки зрения воздействия, которое они окажут на материал, а не тепловой цикл. Однако есть исключения из этого правило.

Установка на трубу после термообработки после сварки (PWHT): белый цвет представляет собой керамическую изоляцию, удерживающую тепло.Тонкие провода — это провода крепления термопар. Более толстые вилки предназначены для подачи тока на электрические резистивные нагреватели.

Ниже список типичных термических обработок:

Отжиг: Обычно это относится к обработке, которая требуется для получения материала мягкое и безударное состояние. Для большинства материалов, например углеродистой стали, это будет означать очень высокую температуру, а затем очень сильное охлаждение. медленно до комнатной температуры.
Закалка Anneal: Здесь снова делается попытка добиться «мягкой» структуры, но медленной круто повредило бы материалу. Типичным для этого является 300 серия нержавеющих сталей. (Также называемые аустенитными нержавеющими сталями.) нержавеющие стали не претерпевают существенных фазовых превращений в большая часть материала во время цикла термообработки, но может привести к образованию локально вредных фаз или частиц, когда он хранится в каком-то промежуточном диапазоны температур в течение длительных периодов времени.Чтобы этого не случилось, материал быстро охлаждается (закаливается) от высокой температуры. (Обычно 1050 ° C) Это сокращает время, в течение которого материал остается при температуре. диапазон 500 — 850 ° C, где может наблюдаться образование границ зерен карбиды, которые серьезно снижают коррозионную стойкость материала. Этот пагубный процесс называется сенсибилизацией.
Решение Обработка: Основная цель этой термообработки — убедиться, что все различные легирующие элементы равномерно распределены по материалу, и «Растворяется» в материале, насколько это возможно.Это часто выполняется на отливки, потому что процесс затвердевания во время отливки имеет тенденцию приводить к материал, имеющий относительно большие различия в некоторых легирующих элементах в разных частях конструкции. Обычно бывают области с высоким концентрация одних элементов и низкие концентрации других элементов. От повышение температуры до точки, при которой происходит большая диффузия, эти неравномерные концентрации легирующих элементов выровняются. Определенные фазы (например, карбиды) также будут «растворяться» (переходить в раствор) материалом при эти высокие температуры.Чтобы сохранить как можно больше легирующих элементов в раствора, некоторые материалы обычно закаливают после обработки раствором. Это очень похоже на закалочный отжиг, описанный выше.
Закалка Закалка: Для достижения высокой твердости некоторых материалов, таких как углеродистые стали и низколегированные стали, материал можно нагревать до температуры, выше которой фаза трансформации происходят в материале. (Обычно 950 ° C для углеродистой стали.) затем материал быстро охлаждается (закаливается) с образованием некоторых метастабильных фаз (для например, мартенсит), что обеспечивает высокий уровень твердости материала.Когда материалы подвергаются закалке, они также обычно становятся хрупкими.
Закалка: Для смягчения материала, который уже затвердел в результате предыдущего нагрева. цикла (например, закалка), вы можете снова увеличить температуру материал до точки, ниже которой он начинает испытывать объемную фазу превращений (обычно нагревают до 650-700 ° C) и выдерживают там в течение период времени. Во время этого цикла отпуска закаленный мартенсит превращается в закаленный мартенсит не такой твердый и хрупкий, как закаленный мартенсит, но по-прежнему очень сильный и жесткий.
Закалка и Temper: Это комбинация двух описанных циклов термообработки. над.
Напряжение Разгрузка: При пластической деформации пластичных металлов они заканчиваются с большим количеством остаточных напряжений в материале. Сварка также приводит к эти остаточные напряжения вокруг сварного шва. Увеличивая температуру металла предел текучести металла снижается. (Предел текучести — это напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться.) Когда доходность прочность снижается из-за высокой температуры ниже уровня остаточного напряжения, тогда материал «расслабится». Это снимает стресс, который был захвачены в материале в результате деформационных или сварочных работ. Углерод Стали обычно снимают напряжение при температуре около 600 ° C. На это температура, остаточное напряжение обычно снижается примерно до 30% от текучести прочность материала при комнатной температуре. Основная причина стресса облегчение обработки заключается в том, что она улучшает вязкость разрушения компонентов.Это также снижает вероятность определенных механизмов коррозии, таких как стресс. Коррозионное растрескивание. (SCC)
Нормализация: Обычно это выполняется с углеродистой сталью, чтобы обеспечить отсутствие напряжений и зернистая структура. Это достигается за счет взятия температуры выше температура, при которой происходит фазовое превращение в объеме материала, (обычно температура около 950 ° C), а затем дать ему остыть на неподвижном воздухе. От применяя эту обработку к обычным углеродистым / углеродистым марганцевым сталям, они будут разработать структуру, которая является очень хорошим компромиссом между прочностью и жесткостью.Это очень типичная термическая обработка стальных отливок, поковок и другие стали для получения мелкозернистой структуры.
Осадки Отверждение: В некоторых материалах образуются очень мелкие частицы. внутри их структуры, если их температура повышена и поддерживается там в течение время. Эти маленькие частицы называются осадками. Наличие этих мелкие частицы укрепляют материал. Типичные осадки Цикл отверждения следующий: температура материала доведена до точка, где будет проводиться «обработка раствора».Тогда материал «Закаливают», чтобы не образовывался осадок. Далее температура снова повышается (но до температуры ниже температуры раствора) который затем способствует образованию осадков. Это называется «старением». лечение. Важно отметить, что если температура слишком высокая или слишком долго в течение этой части цикла, материал будет «Старше возраста». Престарелый материал будет иметь меньшую твердость и прочность, чем тот, который был должным образом выдержан.К тому же, если температура или время старения слишком низко, то материал будет «не выдержанным», что снова приведет к меньшая твердость и прочность. Недостаточное старение — меньшая проблема, потому что вы можете просто увеличьте температуру снова, чтобы продолжить старение до оптимального результат достигнут. Старение — гораздо более серьезная проблема, потому что это может быть только исправлено повторным выполнением всего цикла. (Из обращения с раствором.)
Термомеханически Контролируемый процесс: (TMCP) Строго говоря, это не термическая обработка, как такие, но я думаю, что это хорошее место, чтобы обсудить это в ближайшее время.В TMCP сталь деформируется (например, прокатывается), одновременно испытывая температуры, которые недостаточно высоки, чтобы вызвать полные фазовые превращения и рекристаллизации, но не настолько низко, чтобы приводить к чисто холодной штамповке. Каждый сталелитейный завод имеет свою собственную последовательность температур и деформация для получения прочного материала, легко свариваемого. Стали TMCP имеют тенденцию иметь низкоуглеродные аналоги, оставаясь при этом очень прочными и выносливыми.

Есть некоторые другие более специализированные термические обработки, которые иногда используются при очень особых обстоятельствах, но для наших целей перечисленные выше будут основными видами термической обработки, на которые следует обратить внимание.

В некоторых случаях компоненты, расположенные рядом со сварными швами, подвергающимися послесварочной термообработке (PWHT), необходимо защищать от нагрева. Это можно сделать с помощью охлаждающих рубашек. На этой фотографии показана такая охлаждающая рубашка, установленная рядом со сварным швом, подлежащим термообработке после сварки.

Влияние сварки на материалы

Fusion Сварка связана с достаточно высокими температурами, чтобы расплавить материалы, присоединился. Таким образом, они вводят тепловой цикл, который приводит к материалы, близкие к сварному шву, нагреваются до температур, близких к температуре плавления точки, а материалы, находящиеся далеко от сварного шва, почти не увеличивают температура.Другими словами, существует температурный градиент, испытываемый материалы, которые варьируются от температуры окружающей среды до температуры плавления.

часть основного металла, структура которого изменилась под воздействием тепла сварки известна как зона термического влияния (HAZ) сварного шва. Материал, где температура была недостаточно высокой, чтобы существенно повлиять на материал просто называют основным материалом. Участок, оплавленный из-за операция сварки называется наплавленным металлом.

структура металла сварного шва будет зависеть от состава основного металла, состав присадочного металла и эффекты, вызванные тепловым циклом. Как общее правило: мы можем выбрать присадочный металл, чтобы получить желаемый результат в пределах металл шва. Однако мы не можем ничего сделать с точки зрения композиции, чтобы зона термического влияния. (HAZ) Единственный эффект, который мы имеем в управлении Структура ЗТВ предназначена для управления тепловым циклом.

Это также должно быть очевидно, что тепловой цикл в ЗТВ будет иметь значительное влияние на термическую обработку материала перед сваркой операция.Например, некоторая часть ЗТВ основного металла углеродистой стали будет повышена до температуры, выше которой происходят фазовые превращения в стали. (Это называется критической температурой, и для обычных углеродистых сталей это около 720 ° C.)

Когда в последующем его охлаждают, снова будут фазовые превращения. Если скорость охлаждения достаточно высокая, тогда мы можем испытать некоторую закалку упрочнение в этой области, в результате чего получается жесткая хрупкая структура. Если охлаждение достаточно медленный, то мы испытаем тепловой цикл, похожий на нормализующая термическая обработка.Если скорость охлаждения очень низкая, то тепловая Цикл будет напоминать цикл отжига стали.

Это означает, что за счет изменения количества энергии, используемой при сварке, (также называемой подводимой тепловой энергии) наряду с предварительным нагревом и последующим нагревом могут быть достигается как в металле шва, так и в зоне термического влияния сварного шва.

Некоторые материалы, такие как низколегированные стали, почти всегда приводят к закалке структура внутри ЗТВ при сварке. Затем им требуется дополнительный нагрев после сварки. Лечение (PWHT) для достижения желаемого результата.В случае нашего примера с из низколегированной стали, они почти всегда нуждаются в закалке для достижения подходящая прочная и жесткая микроструктура.

Некоторые материалы достигают значительной прочности в результате холодной обработки. Под холодной обработкой понимается пластическая деформация металла при температуре ниже которого деформированные зерна металла будут рекристаллизоваться. Это лечение приводит к увеличению прочности холоднодеформированного материала.

Когда сварка холоднодеформированного (также называемого деформационным упрочнением) материала, части ЗТВ будет испытывать достаточно высокие температуры, чтобы вызвать перекристаллизацию и фазовые изменения.Это устранит холодную работу и потенциально уменьшит прочность материала в ЗТВ значительно. Обратите внимание, что термообработка после сварки не может обратить этот эффект вспять.

Это разупрочнение часто наблюдается при сварке упрочненных алюминиевых сплавов. В ЗТВ всегда будет значительно слабее, чем холодно обработанный основной металл. В единственный способ эффективно справиться с этим эффектом — спроектировать компонент в таким образом, чтобы сварной шов находился в области с меньшим напряжением, или основание металл в зоне сварного шва делается толще, чем требуется, чтобы компенсировать потеря силы.

Другой способ упрочнения алюминиевых сплавов — это осадочное твердение. Опять же, термический цикл сварки вводит область в ЗТВ, которая не выдерживается, (Температура была достаточно высокой, чтобы вернуться осаждается в раствор, после чего следует резкое охлаждение из-за высоких скоростей охлаждения обычно связаны со сваркой.) и области, которая изношена. (Температура был выше, чем требуется для оптимального старения, но недостаточно для возврата осадков в раствор.) Таким образом сварка дисперсионно-твердой (также называемая состаренной) материалы приведут к снижению прочности ЗТВ. Для небольших компонентов это возможно подвергнуть весь компонент дисперсионному твердению цикл, но в большинстве случаев, как правило, ничего нельзя сделать для исправления этого снижения прочности в ЗТВ осажденного твердого материал.

Сварка высокопрочных алюминиевых сплавов обычно приводит к снижению прочности в зонах термического влияния сварного шва. (HAZ) В этом алюминиевом автомобильном шасси это компенсируется конструкцией за счет размещения сварных швов (не очень хороших сварных швов, я могу добавить) в менее напряженных областях.

Типовая термообработка после сварки (PWHT)

Пока теоретически возможно выполнение любой из описанных термических обработок ранее как термообработка после сварки (PWHT) практически не использовалась кейс. Типичными являются следующие термические обработки после сварки:

Напряжение Relieve: Сварка вызывает высокие остаточные напряжения в металлах в регионе. вокруг сварного шва. Это может привести к снижению характеристик вязкости разрушения и восприимчивость к механизмам коррозии, таким как коррозионное растрескивание под напряжением.(SCC) Снятие напряжения, вероятно, является наиболее часто выполняемой термообработкой после сварки, особенно на углеродистые стали и углеродистые марганцевые стали. Снятие стресса — это обычно код требование для оборудования, работающего под давлением, более определенной толщины. (Каждый код имеет различные правила для определения того, когда требуется снятие напряжения.) Для углерода стали, снятие напряжений обычно составляет около 580 ° C — 650 ° C. Обратите внимание, что лечение для снятия стресса в более высоком диапазоне может уменьшить прочность стали TMCP.Если для сталей TMCP требуется термообработка после сварки, она должна предпочтительно делать на нижнем конце диапазона.
Темперамент: Для низколегированных сталей и других материалов, которые естественно твердеют при сварке, a почти всегда требуется характер. Температуры отпуска могут широко варьироваться, но для низколегированных сталей обычно составляет около 700–750 ° C. (Некоторые закаленные и закаленные микролегированные стали могут иметь значительно более низкий отпуск Обратите внимание на то, что при использовании температуры отпуска после термообработки выше этой основного металла ослабит основной металл.Поэтому отпуск после термообработки шва Рекомендуется быть примерно на 30 ° C ниже, чем состояние основного металла.
Нормализация: Наиболее крупные конструкции сложной формы не подлежат нормированию. PWHT. Причина в том, что материал становится настолько слабым при замачивании. температура (обычно 950 ° C для углеродистой стали), что он не может поддерживать конструкции и приводит к катастрофическому короблению и деформации. Нормализационная термообработка после сварки поэтому выполняется только на довольно простых компонентах, которые можно легко поддерживается.Типичным примером может быть сварной выпуклый конец для сосуда высокого давления, перед приваркой к самому сосуду.

Риски, связанные с термообработкой после сварки

Сообщение Термическая обработка сварного шва (PWHT) сопряжена с риском. Ниже приведен список потенциальных проблемы, которые могут возникнуть при выполнении термообработки после сварки.

Убыток прочности: Чрезмерное время или слишком высокая температура для снятия напряжения после сварки термообработка может привести к снижению прочности материала.Закалка также может привести к снижению прочности закаленных и закаленные материалы. Поэтому время и температура должны быть хорошими. контролируется.
Искажение или коллапс: Температура снятия напряжения или отпуска приводит к образованию материала что значительно снижает прочность при повышенных температурах. Если элемент конструкции испытывает некоторую нагрузку на него, то в процессе послесварочной термообработки цикл он может искривиться или деформироваться. Это могло иметь катастрофические и высокие затраты последствия.Поэтому важно убедиться, что все конструкции подверженные воздействию высоких температур, должным образом поддерживаются. Кроме того, если один часть конструкции испытывает значительно более высокие температуры, чем другие секции, разница в тепловом расширении также может привести к серьезным искажения конструкции. Такая ситуация обычно возникает, когда кожухотрубные теплообменники подвергаются термообработке после сварки для снятия напряжений, когда температура оболочки повышается и понижается намного быстрее, чем трубки.Важно следить за тем, чтобы не было чрезмерных температур. градиенты или различия во время операции термообработки после сварки. Для этого необходимо иметь достаточное количество термопар, прикрепленных к компонентам, чтобы гарантировать недопустимость температурных градиентов не бывает. В некоторых печах также могло быть потенциальное попадание пламени в некоторые места на судне. Это могло, это может локально увеличить температуру до значений выше фазового превращения температура (более низкая критическая температура), что приводит к неожиданным фазовым изменениям а также изменения громкости.Они могут не только снизить механические свойства, но и привести к деформации. Чтобы этого не произошло, там должны быть эскизы загрузки печи, показывающие, как будет происходить распространение пламени предотвращены, и также должны быть размещены термопары в местах ближе всего к горелкам газовых или мазутных печей.
Охрупчивание или растрескивание: Некоторые плавки материал может содержать микроэлементы, которые делают его восприимчивым к «закалке». охрупчивание ». (Обычно хром) Во время операции термообработки после сварки некоторое количество интерметаллических могут образовываться очень хрупкие фазы, приводящие к значительному и потенциально катастрофическое охрупчивание компонента или конструкции.Для обеспечения что этого не произойдет, материалы следует покупать с испытанием на образцы, которые были подвергнуты моделированию цикла термообработки после сварки. Некоторые стальные компоненты могут также иметь некоторое количество остаточного аустенита в своих структурах из-за их предыдущие термические обработки. После термообработки шва этот остаточный аустенит может превратиться в мартенситоподобная структура, которая является хрупкой. Коды обычно требуют, чтобы окончательный контроль и неразрушающий контроль (NDT) должны быть выполнены после термообработки после сварки операции, чтобы обнаружить любые дефекты, которые образовались во время операции PWHT.Твердость Испытания после термообработки после сварки также позволяют определить, не произошло ли затвердевания. произошло во время термообработки после сварки. (Обратите внимание, что не все механизмы охрупчивания связаны с более высокой твердостью металла.)

Методы термообработки после сварки

Там это 3 типичных метода применения тепла для термообработки после сварки. Это следующие методы:

Печь: При термообработке после сварки в печи весь компонент обычно помещается в печь, и температурный цикл применяется ко всему составная часть.Очевидно, это означает, что компонент или структура не должны быть такими. большой, что не помещается в топку. Также компонент необходимо переместить в где находится топка. Для работ по техническому обслуживанию или для длинных и громоздких компонентов, это часто непрактично. Главное преимущество этого вида термообработки после сварки это переменное расширение, вызванное чрезмерными температурными градиентами (разные температуры в различных частях компонента) можно свести к минимуму. Чтобы при этом важны скорости нагрева и охлаждения, так как более толстые секции будут обычно требуется больше времени для нагрева или охлаждения, чем для более тонких секций.
Внутренний обжиг: В этом методе компонент изолирован снаружи, а тепло вводится внутрь компонента, пока весь компонент не нагреется до необходимой температуры. Тепло обычно вводится газовыми горелками. горелки. Очевидно, это подходит только для компонентов «полого» типа, таких как сосуды под давлением. К тому же это довольно дорогой вариант, связанный с рисками. с соответствующей изоляцией и защитой от пламени горелок.
Внешний нагреватель местного применения: Этот метод термообработки после сварки подходит для удлиненных деталей, которым требуется только нагревание на определенных участках, а не весь компонент.Это типично для кольцевых сварных швов на трубопроводов или герметичных швов на длинных сосудах высокого давления. В этом методе какой-то элемент вводит тепло снаружи компонента (иногда элементы размещаются внутри и снаружи для обеспечения равномерного нагрева) обычно в обвязка по всей окружности компонента. Подходящая изоляция сохраняет тепло от поверхности за счет конвекции и излучения. Однако тепло теряется из-за проводимости к неотапливаемым частям составная часть.Поэтому важно контролировать температурные градиенты от области, испытывающие PWHT, до областей, которые все еще остаются «холодными». Если это не так Если все сделано аккуратно, переменное тепловое расширение может привести к напряжения в зонах, прилегающих к зоне термообработки после сварки, которые может просто переместить проблему из одного места в другое.

Источники тепла для термообработки после сварки

В зависимости Что касается метода применения тепла во время термообработки после сварки, существует ряд различных терминов. источники.Типичные источники тепла:

Газ или нефть Горелки: Обычно используются в больших печах или при выполнении внутренний обжиг компонента. Основная проблема в том, что горелки потенциально может задеть компоненты, что приведет к возникновению «горячих точек», где температура слишком высока по сравнению с остальным компонентом. Печь поэтому планировку необходимо тщательно спланировать, чтобы убедиться, что это не случиться. Как правило, дополнительные термопары используются в области, где возможно попадание пламени во время термообработки после сварки.
Электрооборудование Нагревательные элементы сопротивления: Часто используются для местной термообработки после сварки. составные части. Они имеют форму матов, имеющих электрическое сопротивление проволоки «вплетены» в керамические бусины. Эти «тепловые шарики» затем прикрепляются к поверхность, подлежащую послесварочной термообработке. Часто их просто держат на месте при помощи стальной проволоки. При использовании этих нагревательных элементов элементы размещается на поверхности металла, а вокруг снаружи, чтобы сохранить тепло.
Индукционный нагрев: В

Термическая обработка после сварки — Большая химическая энциклопедия

В случае сварных наплавок были изучены параметры, влияющие на явления. Было показано, что отслаивание зависит от [2,3] (i) параметров материалов (химического состава основного металла, химического состава наплавки из нержавеющей стали), (ii) условий сварки (процесса сварки, подводимого тепла, термообработки после сварки) и (iii ) эксплуатационные параметры (температура, давление водорода, скорость охлаждения).[Стр.101]

Изготовленные кожухи должны подвергаться термообработке после сварки. Ремонтные работы размером более 10 дюймов должны подвергаться термообработке после сварки. Вся термообработка после сварки должна выполняться в соответствии с Кодексом ASME BPV. [Pg.319]

Этот сплав имеет номинальный состав: 65% никеля, 28% молибдена и 6% железа. Обычно используется в восстановительных условиях. Он предназначен для работы в очень агрессивных средах после термообработки после сварки для предотвращения межкристаллитной коррозии. Эти сплавы обладают исключительной стойкостью ко всем концентрациям соляной кислоты вплоть до температуры кипения и к кипящим растворам серной кислоты с концентрацией до 60%.[Стр.75]

Ферритный тип. Сварка приводит к образованию хрупких отложений и хрупких зон термического влияния, вызванных очень большим размером зерна. Проблема может быть уменьшена за счет использования аустенитных наполнителей и / или применения термической обработки перед сваркой и после нее, последняя является серьезным ограничением, когда речь идет о больших сварных конструкциях. [Стр.93]

Сталь

может иметь некоторые достоинства. SSCC ремонта сварных швов в устье скважинных сплавов была исследована Уоткинсом и Розенбергом, которые обнаружили, что ремонт подвержен этой проблеме из-за твердых ЗТВ, возникающих при сварке.Термическая обработка после сварки была важной, но не полным лечением по сравнению с неотремонтированными отливками. В случае водородного растрескивания сварных конструкционных сталей состав более важен, чем механические свойства, и углеродный эквивалент должен быть … [Pg.100]

Локальный нагрев и последующее расширение, происходящие во время сварки, могут уйти. сустав в напряженном состоянии. Эти напряжения снимаются послесварочной термообработкой. Не все сосуды снимут стресс.Рекомендации относительно необходимости термообработки после сварки приведены в нормах и стандартах и будут зависеть от условий эксплуатации, материалов конструкции и толщины листа. [Стр.871]

Термическая обработка после сварки Применимая спецификация материалов или ASME VIII, Раздел 1, UW40 … [Стр.67]

На чертеже должны быть показаны конструкции сварных швов, размер, материалы, а также предварительная сварка послесварочные термообработки. [Стр.68]

Если указано, предлагаемые конструкции соединений должны быть представлены покупателю на утверждение перед изготовлением.На чертеже должны быть показаны конструкции сварных швов, размеры, материалы, а также термическая обработка перед и после сварки. [Стр.87]

Рис. 8. Скорость коррозии является функцией термообработки 21 Cr-1 Mo. Ключ для отсутствия послесварочного шва H.T. O,% ненапряженного купона, приложенное напряжение 18 тыс. Фунтов на кв. Дюйм для послесварочного шва H.T. 0, 10 часов, 760 ° Z, 10 часов, 710 ° C Основной металл, стабилизированный Nb A, без послесварочного шва H.T.

Коррозионного растрескивания под напряжением можно избежать, выбрав материалы, которые не подвержены коррозии в определенных условиях коррозии, или, что менее точно, сняв напряжение с помощью термообработки после сварки.[Pg.406]

Проблемы при сварке хромомолибденовых труб. Не используйте трубы из стали с низким содержанием хрома, если вы не готовы платить за более тщательную сварку и термообработку после сварки. При заданной твердости низколегированные хромомолибденовые стали обладают несколько большей пластичностью, чем углеродистые стали. Однако из-за того, что они сильно затвердевают на воздухе, они обычно требуют термообработки после сварки, чтобы упрочнить металл шва и зону термического влияния. Эта термообработка усложняет сварку в полевых условиях. [Стр.289]

Не всегда следует подчиняться правилам, потому что грамотный выбор материалов должен уменьшить некоторые из этих сложностей при сварке.Например, когда труба из углеродистой стали приваривается к более высокому сплаву, такому как сталь 5-Cr, 1/2-Mo, некоторым инженерам требуется металл шва, соответствующий более высокому сплаву, и термообработка после сварки. Если сварочный металл из углеродистой стали не может быть одинаково удовлетворительным, в этом случае термообработка после сварки может оказаться ненужной. Очевидно, что такие соединения должны находиться в технологической зоне, где допускается использование углеродистой стали. [Pg.289]

Часто инженеры, которые настаивают на термообработке после сварки углеродистой стали или низколегированных металлов шва, готовы отказаться от термообработки после сварки, если используется электрод из аустенитной нержавеющей стали, особенно типа 309. (25-Cr, 12-Ni).[Pg.289]

Фактически, усадка кольцевого сварного шва сама по себе, особенно в толстостенных трубах, может создавать сложные изгибающие напряжения в стыке. Хотя термообработка после сварки должна снимать многие из этих напряжений, последующее охлаждение может снова вызвать опасные напряжения, если есть много ограничений. Нельзя упускать из виду тот факт, что гораздо более высокое тепловое расширение и сжатие аустенитных нержавеющих сталей может создавать неожиданные ограничивающие напряжения, а также создавать проблемы при компоновке трубопроводов.[Стр.290]

Термическая обработка после сварки (PWHT)

Intertek предлагает термообработку после сварки (PWHT) для улучшения микроструктуры сварного шва и снижения остаточных напряжений, возникающих во время сварки.

Intertek специализируется на выполнении PWHT для сталелитейной и металлообрабатывающей промышленности, включая строительство сосудов высокого давления, напорных трубопроводов, резервуаров для хранения, зданий, мостов, морских платформ, электростанций, нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических заводов.

Часто существует обязательное требование для PWHT из-за соблюдения правил сварки и спецификаций для определенных материалов, включая, но не ограничиваясь, углеродистые стали, нержавеющие / высоколегированные стали и закаленные стали. Также могут быть требования к PWHT в зависимости от толщины стенок свариваемых деталей.

PWHT снижает или перераспределяет остаточное напряжение, вызванное процессом сварки, с помощью технологии, которая включает нагрев, выдержку и охлаждение сварного изделия / обработанной поверхности до контролируемых температур.Это улучшает свойства сварного изделия / обработанной поверхности. Другие преимущества PWHT:

Повышенная пластичность материала
Повышенная или пониженная твердость
Пониженный риск хрупкого разрушения
Расслабленное термическое напряжение
Закаленный металл
Удаление диффундирующего водорода (для предотвращения образования трещин, вызванных водородом)
Улучшенная металлургическая структура

Intertek может выполнять PWHT как на собственных площадях, так и у клиентов.Наши производственные мощности включают большие печи, в которых мы можем разместить множество сварных конструкций / обработанных поверхностей для PWHT. Кроме того, мы предоставляем услуги самовывоза и доставки. Intertek может выполнять PWHT на объектах наших клиентов в любом месте на море и на суше, используя наше портативное оборудование.

Наша команда высококвалифицированных и обученных техников PWHT гарантирует, что все сварные детали / обработанные поверхности, вводимые для обработки, будут соответствовать установленным требованиям правил сварки и соответствовать своему назначению.

Сотрудничая с Intertek для PWHT, вы также получите выгоду от наших глобальных услуг и опыта. Мы можем предоставить неразрушающий контроль, который обычно требуется после завершения PWHT, включая испытания на твердость, магнитопорошковый контроль и рентгенографию после напряжений. Наши металлургические лаборатории и опытные инженеры с металлургическим образованием дополняют обширные знания и опыт, необходимые для выполнения любой критически важной PWHT, обеспечивая при этом полную гарантию качества.

Отправьте нам заявку

Нужна помощь или есть вопрос? +44 (0) 1332 275700

% PDF-1.6 % 1 0 obj >>> endobj 2 0 obj > поток 2013-11-26T18: 48: 01 + 09: 002013-11-26T18: 48: 07 + 09: 002013-11-26T18: 48: 07 + 09: 00Adobe InDesign CS5.5_J (7.5) UUID: 2367f6e6-21ba-4f0c-8d51-f55a3d168c57xmp.did: 811BBBD243F4E21194EFFE83508A0E40xmp.did: 1FFB3DA16DDBE111937C86E5D12AFB06proof: PDF

createdxmp.iid: 1FFB3DA16DDBE111937C86E5D12AFB062012-08-01T17: 39: 10 + 09: 00Adobe InDesign 7.5

savedxmp.iid: 20FB3DA16DDBE111937C86E5D12AFB062012-08-01T18: 43: 05 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 21FB3DA16DDBE111937C86E5D12AFB062012-08-01T18: 43: 05 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 / метаданные

сохраненныйxmp.iid: D98834749BC9E211BFA6A31C08B390562013-05-31T15: 18: 07 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 67DE35DD2FF3E211B39E9A3BFF40FBEA2013-07-23T09: 36: 07 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 9F47C29652F3E2119122A569E9C330B62013-07-23T13: 44: 41 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 / метаданные

savedxmp.iid: A047C29652F3E2119122A569E9C330B62013-07-23T13: 44: 41 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

сохраненныйxmp.iid: B7FD120A5CF3E2118699BD09C9A1195B2013-07-23T14: 52: 20 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: BCFD120A5CF3E2118699BD09C9A1195B2013-07-23T15: 20: 07 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: AB85EBF162F3E2118699BD09C9A1195B2013-07-23T15: 41: 46 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 2A80C03E75F3E2118699BD09C9A1195B2013-07-23T17: 52: 46 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

сохраненныйxmp.iid: C48F29F377F3E2118699BD09C9A1195B2013-07-23T18: 12: 08 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: CE52FFA233F4E21190E2F60E813BB2182013-07-24T16: 35: 38 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 7963B05034F4E21190E2F60E813BB2182013-07-24T16: 40: 30 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 18FFE4A034F4E21190E2F60E813BB2182013-07-24T16: 42: 44 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

сохраненныйxmp.iid: D02CA38036F4E21190E2F60E813BB2182013-07-24T16: 56: 09 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 5753CF2F37F4E21190E2F60E813BB2182013-07-24T17: 01: 03 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: B60CF4153FF4E211805BFB6F8FCEBB7F2013-07-24T17: 57: 36 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: D4B2D11B43F4E21194EFFE83508A0E402013-07-24T18: 31: 30 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 / метаданные

сохраненныйxmp.iid: 811BBBD243F4E21194EFFE83508A0E402013-07-24T18: 31: 31 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 821BBBD243F4E21194EFFE83508A0E402013-07-24T18: 40: 59 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 831BBBD243F4E21194EFFE83508A0E402013-07-24T18: 48: 01 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 841BBBD243F4E21194EFFE83508A0E402013-07-24T19: 01: 08 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

сохраненныйxmp.iid: DFDC448BC8F4E21189E5B04040DB3C752013-07-25T10: 21: 34 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: E0DC448BC8F4E21189E5B04040DB3C752013-07-25T10: 23: 36 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: E1DC448BC8F4E21189E5B04040DB3C752013-07-25T11: 28: 20 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: E3DC448BC8F4E21189E5B04040DB3C752013-07-25T12: 01: 12 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

сохраненныйxmp.iid: BE0733EBE2F4E21189E5B04040DB3C752013-07-25T13: 30: 22 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: E84BC601E3F4E21189E5B04040DB3C752013-07-25T13: 30: 59 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: FD806B33E6F4E21195CADE72789AD6462013-07-25T13: 53: 51 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 845EBA93E6F4E21195CADE72789AD6462013-07-25T13: 56: 33 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

сохраненныйxmp.iid: 2088CD610FF8E211B816E3BA9C0F21392013-07-29T14: 26: 12 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: BE56FC6A0FF8E211B816E3BA9C0F21392013-07-29T14: 26: 27 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: AEE6209E11F8E211B816E3BA9C0F21392013-07-29T14: 42: 12 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 67967A05220EE311B264CB164703E6C82013-08-26T16: 35: 03 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

сохраненныйxmp.iid: E0786ED3220EE311B264CB164703E6C82013-08-26T16: 40: 49 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 2BD00DB76A13E3118702A587E59A7D812013-09-02T09: 58 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: B234F01A6B13E3118702A587E59A7D812013-09-02T10: 00: 48 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 12973508ED41E311BD5ED34AAD3C6B332013-10-31T14: 26: 45 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

сохраненныйxmp.iid: 9D04C3BF7546E311978BFF5BC37407AF2013-11-06T08: 55: 29 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: E7D9BCEE7546E311978BFF5BC37407AF2013-11-06T08: 56: 48 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 6C635BB47746E311978BFF5BC37407AF2013-11-06T09: 09: 29 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: 69615EFBF64FE31184708A52D77E062C2013-11-18T11: 13: 14 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

сохраненныйxmp.iid: AE55B304F74FE31184708A52D77E062C2013-11-18T11: 13: 57 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

savedxmp.iid: BC7C8368DE50E311A006C261C81036BF2013-11-19T14: 49: 51 + 09: 00Adobe InDesign 7.5 /; / метаданные

xmp.iid: D4B2D11B43F4E21194EFFE83508A0E40xmp.did: A047C29652F3E2119122A569E9C330B6xmp.did: 1FFB3DA16DDBE111937C86E5D12AFB06библиотека pdf по умолчанию / PDFAFault конечный поток endobj 5 0 obj > endobj 3 0 obj > endobj 7 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / Свойства >>> / XObject >>> / TrimBox [0.0 0,0 595,276 793,701] / Тип / Страница >> endobj 8 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / Свойства >>> / XObject >>> / TrimBox [0.0 0.0 595.

Обработка сварного шва после сварки: термическая, механическая, антикоррозийная

Основные способы обработки сварных соединений

Термообработка

Зачем нужна

Особенности проведения

Достоинства и недостатки

Что подвергают обработке

Параметры проведения процесса

Используемое оборудование

Виды термической обработки

Контроль температуры

Другие виды обработки

Механическая

Химическая

Термообработка сварных швов и соединений

Суть и предназначение процесса

Что и когда подвергается термической обработке

Режимы процесса

Виды оборудования

Индукционный

Радиационный

Газопламенный

Виды термообработки

термообработка, механическая и химическая, зачистка

Основные методы

Термообработка

Какие проблемы решает

Как происходит термообработка

Виды термообработки

Выбор оборудования

Контроль за температурой прогрева

Плюсы и минусы термообработки

Сферы применения

Механическая обработка

Химическая обработка

Травление

Пассивация

Особенности обработки нержавейки после сваривания

Механическая шлифовка

Полировка

Способы обработки сварочных швов на автомобиле

Правила качественной сварки и обработки швов

Гели и кислоты

Интересное видео

Термическая обработка после сварки — Post weld heat treatment

заявка

Обогрев

Температура и время выдержки

Охлаждение

Техника мониторинга

Ссылки

Режимы термообработки стали

Режимы термообработки стали

Режимы термообработки стали

Термообработка сварных швов: технология, оборудование

Суть и назначение процесса

Виды термообработки

Виды оборудования

О послесварочной термообработке / термообработке для снятия напряжений

Что такое термообработка после сварки (PWHT)?

Исследование и объяснение термической обработки после сварки

The WelderDestiny Compass: еженедельная подписка на электронный журнал

Виды термической обработки

Влияние сварки на материалы

Типовая термообработка после сварки (PWHT)

Риски, связанные с термообработкой после сварки

Методы термообработки после сварки

Источники тепла для термообработки после сварки

Термическая обработка после сварки — Большая химическая энциклопедия

Термическая обработка после сварки (PWHT)

Добавить комментарий Отменить ответ