Особенности местной термообработки сварных швов

На строительной площадке постоянно что-то сваривается, греется, копается, заливается, устанавливается и закрепляется. Нашу компанию, как людей связанных с нагревом металла перед, во время и после сварки, интересуют именно вопросы технологии нагрева того или иного объема металла.

Конечно же, многое зависит от технологических условий, требований по точности и особенностей конкретной стройки. В рамках данной статьи мы остановимся на технологии нагрева сварных стыков трубопроводов перед, во время и после сварки.

Нагрев сварных швов трубопроводов в печи невозможен исходя из того, что трубопровод обычно имеет большую длину и сложную конфигурацию. Исходя из этого, для сварных швов трубопроводов основным способом является местный нагрев. Иными словами этот процесс называется местной термообработкой сварных швов. Существую несколько основных способов местной термической обработки сварных соединений: газовый нагрев, нагрев токами высокой частоты (индукционный) и нагрев сварных швов электронагревателями сопротивления (нагревательными ковриками, ГЭН, КЭН и т.д.).

Каждый из способов имеет свои плюсы и минусы.

• Газовый нагрев не требует сложного оборудования (греть можно прямо резаком). Однако при воздействии прямого пламени на поверхности металла происходят нежелательным процессы, связанные с ускоренным окислением металла и локальным изменением свойств металла из-за большой неравномерности нагрева.


• Индукционный метод нагрева может обеспечить очень большую скорость нагрева. Однако электромагнитное поле, являющееся источником нагрева, создает помехи в процессе сварки, что приводит к "уводу сварочной дуги" и ухудшению качества сварки, а также создает неблагоприятные условия для работы человека. Кроме того, индуктор наматывается по всей окружности трубы одинаково, что также приводит к неравномерности нагрева по окружности. На основании самых основных законов физики известно, что тепло всегда поднимается наверх. Соответственно, если в нижней части стыка будет выделяться столько же тепла, что и в верхней, то нижняя часть будет "подогревать" верхнюю не учитывая желание оператора-термиста. В результате верхняя часть стыка всегда будет нагрета сильнее, чем нижняя. Этот эффект будет усиливаться с увеличением диаметра стыка. Зачастую разница температур может превышать допуск на термообработку. Ввиду особенностей нагрева за счет вихревых токов, индукционный нагрев эффективен, в основном, только до температуры Кюри, при которой происходит резкое изменение ферро-магнитных свойств металла, что делает затруднительным нагрев свыше примерно 720 градусов Цельсия.


• Указанных выше недостатков лишен метод термообработки сварных стыков при помощи нагревательных ковриков. При данном нагреве строго соблюдается скорость нагрева, обусловленная и ограниченная требованиями нормативных документов, которые в основном не разрешают бесконтрольный быстрый нагрев сварного шва, а требуют равномерный и контролируемый процесс на всем протяжении от начала термообработки до температуры выдержки. Кроме того, чем больше диаметр сварного стыка трубопровода, тем больше нагревателей понадобится, значит, тем больше каналов управления и контроля температуры будет задействовано. Каждый канал управляется своей термопарой, закрепленной в соответствующей зоне, что ведет к полному и точному контролю температуры по всей окружности сварного шва, исключая недогревы и перегревы в разных зонах. Нагревательные коврики не создают электромагнитного поля и обеспечивают точный контроль теплового поля, что делает их незаменимыми помощниками при необходимости проведения предварительного и сопутствующего подогрева при сварке стальных трубопроводов из разных марок сталей, в том числе жаропрочных и особенно P91. Также, из-за отсутствия электромагнитного поля не создается ухудшения условия работы людей в непосредственной близости от зоны нагрева. Стандартные нагревательные коврики, выполненные из нихромовой проволоки, обеспечивают нагрев до температур 800-850 градусов без проблем, т.е. спокойно применяются для отпуска сварных швов из низкоулеродистых и жаропрочных сталей с целью снижения сварочных напряжений, который некоторые люди иногда называют отжигом сварных соединений. При необходимости нагрева до более высоких температур следует использовать высокотемпературные нагревательные коврики c фехралевым сердечником, который обеспечивает нагрев до 1100 градусов Цельсия, позволяя проводить аустенизацию сварных швов, нормализацию и стабилизирующий отжиг сварных соединений, подверженных межкристаллитной коррозии (МКК) и коррозионному растрескиванию (КР) и работающих в агрессивных средах.

Приведенные выше аргументы показывают, что местная термообработка сварных швов, выполненная при помощи нагревательных ковриков на многоканальных термопостах, имеет множество преимуществ, что обуславливает ее широкое применение на предприятиях химической, нефтяной, нефтемихической, энергетической, судостроительной и прочих отраслях промышленности.