Термообработка сварных швов

Термообработка сварных швов трубопроводов

Сварные соединения, выполненные дуговыми способами, непосредственно после процесса сварки характеризуются неоднородностью структуры и свойств сварного шва, зоны термического влияния, а также наличием в них сварочных напряжений.

Неоднородность структуры и свойств металла зависят главным образом от неравномерности нагрева при сварке. Металл шва в процессе сварки в расплавленном состоянии имеет температуру свыше 2000°С, в то время, как соседние слои металла находятся в твердом состоянии при намного более низких температурах. Вдоль сварного шва возникает область металла, которая при сварке нагревается до очень высокой температуры, а потом охлаждается до комнатной. Эта область называется зоной термического влияния (ЗТВ).

При нагреве все металлы расширяются, а при снижении температуры сжимаются. Этому процессу в области сварки препятствуют окружающие холодные слои металла и как следствие в области сварного шва и в ЗТВ возникают остаточные сварочные напряжения. Сварочные напряжения могут достигать значительных величин, близких к пределу текучести (250-350 МПа). Сварочные напряжения опасны тем, что могут вызвать появление трещин в сварных соединениях, особенно выполненных из легированных сталей. Кроме того, эти стали в производственных условиях при сварке быстро остывают, что приводит к образованию закалочных структур в сварном шве и ЗТВ, также способствующих образованию трещин. При больших остаточных напряжениях в присутствии определённых химических веществ могут происходить особый вид разрушения – коррозионное растрескивание. Например, очень малые концентрации хлоридов могут серьёзно воздействовать на обычно устойчивые нержавеющие стали.

Ещё одна проблема – водород. Если в зоне сварки окажется вода, то она может попасть под электрическую дугу. Под воздействием электричества вода будет разложена на кислород и водород, который, в свою очередь, попадет в расплав. Присутствие водорода может привести к серьезным проблемам при сварке.

Одним из основных средств решения этих проблем и повышения надежности сварных соединений является нагрев или термическая обработка, в результате которой снижается уровень сварочных напряжений, улучшается структура и свойства металла соединения, удаляется водород.

Оборудование для термообработки сварных швов трубопроводов

Основные виды термообработки сварных швов:

Предварительный подогрев перед сваркой;

Сопутствующий подогрев во время сварки;

Послесварочный нагрев.

Послесварочная термообработка имеет следующие разновидности:

Термический отдых;

Высокий отпуск;

Нормализация;

Стабилизирующий отжиг;

Аустенизация.

Термообработка сварных швов является важной стадией технологического процесса. Неправильно проведенная послесварочная термообработка сварных соединений может свести на "нет" все предыдущие усилия.

В зависимости от размера и вида обрабатываемого изделия, марки стали, вида термообработки, а также количества сварных швов на изделии экономически и технически целесообразным могут быть разные виды термообработки: местная (пошовная, локальная) термообработка отдельных сварных швов или объемная (внепечная) термообработка всего изделия.