Термообработка сварных швов по разным нормативным документам

Нашему предприятию приходится сталкиваться с различными задачами. Иногда Заказчики точно знают, что они хотят достичь после термообработки сварных соединений. В этом случае в поставленном техническом задании имеется полная ясность. Ясны типоразмеры и конфигурация стыков, ясны требования конкретного нормативного документа, четко известна программа выполнения работ.

Однако также часто нам приходится сталкиваться с ситуациями, когда в проекте нет точного указания на применяемый нормативный документ. И вот тут начинается самое интересное!

Заказчики обращаются к нам за помощью в подборе оборудования и наши специалисты вместе с Заказчиком начинают разбираться в поставленной проблеме.

Так чем же отличаются разные нормативные документы и почему так важно однозначно понять это до начала подбора оборудования. Давайте разберемся на примере двух нормативных документов, наиболее часто встречающихся нами. Это СТО 00220368-019-2017 и ОСТ 36-50-86.

Ширина зоны нагрева и количество нагревателей

Разница по времени между этими документами составляет 30 лет. Соответственно и применяемое оборудование и технология выполнения работ в них отличаются.

В ОСТ 36-50-86 вообще нет указаний на то, каким образом необходимо рассчитывать ширину зоны нагрева при местной термообработке сварного шва. В документе приводятся только рекомендательные сведения по установке нагревателей типа ГЭН. Ширина каждого такого нагревателя составляет 100 мм. В некоторых случаях рекомендуется установка двух или трех секций нагревателей вдоль оси трубы. Для получения хорошего результата по термообработке в данном случае рекомендуется установка нагревателей шириной не менее 5-6 толщин стенки в каждую сторону от оси сварного шва.

В СТО 00220368-019-2017 имеется четкое указание в п. 5.3.6.: При местной термообработке нагреву подвергается весь сварной шов по длине и ширине, зона термического влияния и часть основного металла. Термообработка сварного шва по частям не допускается. При этом ширина зоны равномерного нагрева (ЗРН) – зоны, где обеспечиваются требуемые режимы термообработки, должна составлять не менее 2-3 толщин в каждую сторону от оси шва. При этом, для обеспечения равномерности температуры в ЗРН, общая зона нагрева (зона под нагревателями) должна быть не менее 2,5*корень(R*t) в каждую сторону от оси шва, где R – внутренний радиус аппарата, t- толщина стенки, мм. Допускается, в случае невозможности симметричного расположения нагревателей относительно сварного шва, уменьшить зону нагрева с одной стороны шва с одновременным увеличением с другой. При этом в зону равномерного нагрева должны быть включены сам сварной шов и основной металл шириной не менее толщины стенки или 50 мм, смотря что меньше.

Ниже приведем табличку, иллюстрирующую различие в размерах зон нагрева и количестве установленных стандартных нагревательных ковриков по указанным выше двум нормативным документам для конкретного аппарата.

Исходные данные аппарата

Расчетные данные

Расчет пояса нагрева, количества и ширины нагревателей

Как мы видим, цифры отличаются в несколько раз.

Контроль температуры

Такого же порядка существенные отличия имеются в этих документах относительно количества контрольных точек (термопар) на каждом стыке при местной термообработке.

В ОСТ 36-50-86 имеется табличка, в которой указано, что до диаметра 219 мм достаточно одной термопары в верхней точке сварного шва, при диаметре свыше 219 до 630 мм – 2 термопары в диаметрально противоположных точках, свыше 630 мм до 1620 мм – 4 термопары, равномерно разнесенных по окружности.

Пункт 5.3.15 СТО 00220368-019-2017 гласит: Термопары располагаются в контрольных точках, которые выбираются в зависимости от размеров зоны нагрева, количества каналов нагрева, применяемого оборудования и конкретных условий нагрева с таким учетом, чтобы контролировать режимы и параметры термообработки всей зоны нагрева. Температура контролируется в зоне равномерного нагрева (ЗРН), в общем случае, в следующих точках (минимальное количество):

1. по ширине зоны – по центру шва или на основном металле рядом со швом;

2. на краях ЗРН (при проведении термообработки труб с зоной нагрева по п.5.3.6 допускается не контролировать температуру по краям ЗРН;

3. по длине замкнутой зоны нагрева (кольцевой стык) – в зависимости от диаметра изделия:

• на трубопроводах с диаметром до 170 мм – в одной точке;

• на трубопроводах с диаметром от 171 до 351 мм – в двух диаметрально расположенных точке;

• на трубах с диаметром от 351 до 550 мм – в трех равномерно расположенных точках;

• на трубах с диаметром от 551 до 750 мм – в четырех равномерно разнесенных по окружности точках;

• на трубах большего диаметра и аппаратах до 1600 мм – в шести равномерно разнесенных по окружности точках;

• на аппаратах свыше 1600 мм – в двенадцати равномерно разнесенных по окружности точках

При двухстороннем нагреве контроль температуры осуществляется с каждой стороны.

Перепад температуры по сечению при толщине стенки до 60 мм допускается не контролировать.

Итого получается такая ситуация, что, например, для стыка 325х20 по обоим документам требуется 2 термопары на стык, а вот для стыка 2500х20 по более раннему ОСТ требуется 4 термопары, а вот по более позднему СТО уже может потребоваться 36 (!!!) термопар на один стык (12 термопар по окружности и в каждой из этих точек может потребоваться по 3 термопары вдоль оси трубы).

Расчет ширины зоны теплоизоляции

Теплоизолировать стыки также необходимо по разному при работе по этим документам.

П. 2.6.3. ОСТ 36-50-86 указывает, что необходимо установить теплоизоляцию участков трубопровода, прилегающих к зоне нагрева, на ширину 300-400 мм (по каждую сторону от краев зоны нагрева). Толщина теплоизоляции не менее 20 мм.

А в соответствии с п. 5.3.18 СТО 00220368-019-2017 при термообработке сосудов и аппаратов теплоизоляция накладывается в обязательном порядке на обе поверхности стенки нагреваемого изделия. Для трубопроводов односторонняя. Толщина слоя теплоизоляции не менее 50 мм. Ширина теплоизоляции шире зоны нагрева не менее, чем в два раза, разрывы и пропуски теплоизоляции не допускаются

Температура выдержки при термообработке

На этом различия между документами не ограничиваются. Даже в температуре выдержки при термообработке сварного соединения имеются различия. Например, при работе со стыками из стали 20 по ОСТ температура выдержки при высоком отпуске задается в приложениях 4 и 5 и составляет 620-650 градусов Цельсия. Более поздний СТО для этой же марки стали в приложении 1 задает температуру выдержки при высоком отпуске 580-620 градусов Цельсия.

Исходя из вышесказанного видно, что без точного определения нормативного документа невозможно точно подобрать комплектность оборудования для местной термообработки сварных соединений. И мало того, если выбор нормативного документа отдается на откуп тому, кто подбирает оборудование, то может получиться, что в погоне за снижением стоимости комплекта недобросовестные поставщики могут по умолчанию подбирать по «удобным» для себя документам.