10.43M

Category:

industry

Сварка жаропрочных сталей и сплавов

Свариваемость теплоустойчивых сталей
Физическая свариваемость теплоустойчивых сталей
определяется отношением металла к плавлению,
металлургической обработке, кристаллизации шва не
вызывающей каких – либо осложнений.
Технология сварки и сварные материалы
обеспечивается необходимая стойкость
металлического шва против горячих трещин.
Общая свариваемость осложнена низкой стойкостью
сварных соединений к образованию холодных трещин и
к разупрочнению сварных металлов в зоне термического
влияния сварки.

3.

Сопротивляемость холодным трещинам
Основным фактором, определяющим склонность
теплоустойчивых сталей к образованию холодных
трещин является образование неустойчивых
метастабильных структур (троостит, бейнит, сорбит,
мартенсит) в тех участках околошовной зоны,
которые были нагреты выше 785 0С

4.

Надежным средством является сопутствующие сварке
местный или общий подогрев изделия.
Подогрев уменьшает разницу температур металла в
зоне сварки и на периферийных участках
Подогрев уменьшает скорость охлаждения металла, а
значит, предотвращает превращение аустенита в
мартенсит

5.

Ещё одной радикальной мерой борьбы против
холодных трещин в теплоустойчивых сталях является
низкий отпуск (т.е. выдержка сварных соединений
после сварки при температуре равной 150 – 200 град.)
в течении нескольких часов, это позволяет завершить
превращение аустенита и эвакуацию водорода.

6.

Разупрочнение в ЗТВ сварных соединений
Степень разупрочнения зависит в основном от
величины перегрева зоны термического влияния,
что определяется параметрами режима сварки.
Повышение погонной энергии вызовет большое
разупрочнение свариваемых материалов.
Мягкая разупрочняющая прослойка в зоне
термического влияния является причиной
локальных разрушений жестких сварных
соединений в процессе эксплуатации, особенно,
если имеют место изгибающие нагрузки.

7.

При разработке технологии сварки теплоустойчивых
сталей возникает основное противоречие:
чтобы обеспечить отсутствие холодных трещин
необходимо выполнять сварку на режимах с
большой погонной энергией, однако это вызывает
значительное разупрочнение в ЗТВ.

8.

Сварка теплоустойчивых сталей и сплавов
Подготовка и сборка под сварку
Обработку кромок труб под сварку следует производить
механическим способом (резцом, фрезой или абразивным
кругом) с помощью труборезного станка либо
шлифмашинки.

9.

Концы труб из углеродистых и низколегированных сталей
разрешается обрабатывать кислородной, плазменно-дуговой или
воздушно-дуговой резкой с последующей зачисткой кромок
режущим или абразивным инструментом до удаления следов
огневой резки.
Подготовленные к сборке кромки должны быть без вырывов,
заусенцев, резких переходов и острых углов.
Кислородную резку труб из хромомолибденовых и
хромомолибденованадиевых сталей со стенкой толщиной
более 12 мм при температуре окружающего воздуха ниже 0°С
нужно производить с предварительным подогревом до 200 °С
и медленным охлаждением под слоем асбеста.

10.

11.

12.

13.

Подогревать стык можно:
1) индукторами (током промышленной или средней
частоты),
2) радиационными нагревателями сопротивления,
3) газовым пламенем, обеспечивая нагрев стыка по
всему периметру.
В стыках труб с толщиной стенки более 30 мм ширина
зоны подогрева должна быть не менее 150 мм (по
70—75 мм с каждой стороны), при толщине стенки
до 30 мм — не менее 100 мм.
Ширина зоны подогрева угловых и нахлесточных
соединений — 50—75 мм в каждую сторону от
будущего шва.

14.

Горелка «Крокет», пропан.
Горелка «Крокет» предназначена для нагрева различных
материалов до температуры не более 700 0С.
Горелка «Очаг - 1003», «Очаг - 1004», пропан.

15.

Горелки газовые для труб и тел вращения

16.

17.

Горелка линейная охлаждаемая ГЛ-100

18.

ТЕРМОСТОЙКИЙ ПОЯС (ТП) ТУ 839 7-019-01297858-ОП1-99
ИСПОЛЬЗУЕТСЯ: для защиты изоляционного покрытия труб в околошовной зоне в
процессе их сварки и сварного стыка от внережимного охлаждения.
Рис.1. Схема размещения термостойких поясов в
процессе сварки стыка
1. Свариваемые трубы
2. Сварной шов
3. Изоляционное покрытие
труб
4. Термостойкий пояс
5. Дополнительный
термостойкий пояс
Ширина - 300 мм
Длина Dтp + 500 мм
Толщина - 3 + 1 мм
Рис.2. Схема размещения термостойких поясов в
процессе охлаждения сварного стыка

19.

Температуру подогрева можно
контролировать с помощью термопар
(ТП), цифровых контактных
термометров (ТК-3М, ТК-5 и др.),
пирометров, термокарандашей,
термокрасок.

20.

Требования к прихваткам

21.

Высота прихваток должна быть равна:
при их выполнении ручной дуговой сваркой на стыках труб с толщиной
стенки S = 3 мм и менее — толщине стенки трубы; с толщиной стенки
более 3 до 10 мм — (0,6—0,7)S, но не менее 3 мм; с толщиной стенки
более 10 мм — 5 - 6 мм;
при их выполнении ручной аргонодуговой сваркой без присадочной
проволоки на стыках труб с разделкой Тр-1 - толщине стенки трубы; на
стыках труб с разделками Тр-2, Тр-6, Тр-7 — величине b ± 0,5 мм (b —
размер притупления). При выполнении прихваток с присадочной проволокой высота прихватки может быть увеличена на 0,5—1 мм.

22.

Общие вопросы техники сварки
Стыки труб (деталей) из
низколегированных теплоустойчивых
сталей перлитного класса, а также
мартенситного и мартенситно-ферритного
классов следует сваривать без перерыва.

23.

При вынужденных перерывах в работе
(авария, отключение тока) необходимо
обеспечить медленное и равномерное
охлаждение стыка любыми доступными
средствами (например, обкладкой
листовым асбестом), а при
возобновлении сварки следует подогреть
стык (если это требуется).

24.

Не допускается никаких силовых
воздействий на стык до завершения его
сварки и проведения термообработки, если
таковая необходима.

25.

Выполнение замков сварных швов
«а» не менее 50 мм – для автоматической сварки
под флюсом;
«а» не менее 12-18 мм – при остальных способах
сварки.

26.

Термическая обработка
Без термической обработки сварных
соединений эти стали, не обладают
эксплуатационной надёжностью, из-за
структурной неоднородности и наличия
остаточных сварочных напряжений.

27.

В зависимости от характера воздействия
на сварные соединения применяются
различные виды термической обработки

28.

Высокий отпуск
Применяется для снятия остаточных
напряжений, улучшения структуры и свойства
шва зоны термического влияния благодаря
переводу неравновесных закалочных структур
в более равновесные. Он является наиболее
распространенным видом термической
обработки сварных соединений, выполненных
всеми видами сварки.

29.

Отжиг нормализационный с
последующим отпуском или без него
Применяется для измельчения недопустимо
крупнозернистой структуры шва и участка
перегрева в зоне термического влияния
сварных соединений, выполненных на режимах
с большими погонными энергиями (например,
сваркой под флюсом или электрошлаковой
сваркой). Последующий отпуск проводится в
целях снятия закалочных структур,
образовавшихся при охлаждении с температур
отжига.

30.

Закалка с отпуском
Применяется для восстановления
разупрочненной зоны или для обеспечения
требуемых свойств, при изготовлении узлов из
низколегированных сталей, работающих при
минусовых температурах.

31.

Методы проведения термической
обработки
Объемная термическая обработка в печи,
которую следует применять там, где
возможно ее практически осуществить.
Если изделие полностью не помещается в печь, можно
производить нагрев поочередно одного, затем второго конца,
при этом нагреваемые участки должны перекрываться не менее
чем на 1,5. Часть изделия, находящаяся вне печи, должна быть
изолирована, чтобы не возникал градиент температур

32.

Местная термическая обработка сварных
соединений,
при проведении которой должен
обеспечиваться равномерный нагрев и
охлаждение по всей длине шва и
прилегающих к нему зон основного металла
размером в 2 - 3 толщины стенки или ширины
шва в зависимости от того, какая величина
больше, в каждую сторону от оси шва

33.

Внепечная объемная термическая обработка
сосудов и аппаратов посредством нагрева
изнутри теплоносителем
по режиму высокого отпуска для снижения
уровня остаточных напряжений

34.

При изготовлении сварных
конструкций используют отпуск.
Преимущество состоит в том, что он
может быть использован в качестве
местной термообработки не взирая на
размеры сварной конструкции. Отпуск
стабилизирует структуру сварного
соединения и снижает остаточные
напряжения.

35.

Термообработка сварных соединений труб
производится индукционным способом токами
промышленной (50 Гц) и средней (до 8000 Гц)
частоты, а также радиационным способом —
электронагревателями сопротивления (в том числе
комбинированного действия) и газопламенными
горелками.
Основным способом нагрева при термообработке
стыков трубопроводов диаметром 108 мм и более
со стенкой толщиной свыше 10 мм является
индукционный нагрев током промышленной и
средней частоты

36.

Установка для индукционного нагрева свариваемого
металла при подогреве и термической обработке

37.

Термообработку сварных соединений радиационным
способом с помощью электронагревателей
сопротивления можно применять при толщине
стенок труб не более 50 мм, а газопламенным
способом — при толщине не более 25 мм.

38.

39.

РУЧНАЯ ДУГОВАЯ
СВАРКА ПОКРЫТЫМИ
ЭЛЕКТРОДАМИ

40.

Применяют электроды “фтористокальциевым” (основным) покрытием. Основной
тип покрытия электродов обеспечивает:
- повышение раскисляемости металла шва;
-малое содержание в сварном шве водорода и
неметаллических дисперсных включений;
-надёжную газовую защиту расплавленного
металла от азота, воздуха.

41.

Использование электродов с основным
видом покрытия гарантирует сочетание
высоких прочностных и пластичных
свойств шва, однако для электродов с
покрытиями этого типа характерна
повышенная склонность к
порообразованию в шве при удлинении
длины дуги, при наличии ржавчины на
поверхности кромок, при небольшом
увлажнении покрытий.

42.

43.

44.

1) Прокалка электродов может производиться не более трех раз.
2) Если электроды после трех прокалок показали
неудовлетворительные сварочно-технологические свойства,
то применение их для сварочных работ не допускается.
3) Импортные электроды прокаливают по тому же режиму, что
и отечественные с аналогичным типом покрытия.

45.

Печи для сушки и прокалки сварочных
электродов
ЭПЭ-20/400
ЭПЭ-50/400

46.

Печи для сушки и прокалки сварочных
электродов
ЭПЭ-140/400
ЭПЭ-40/400

47.

Условия хранения прокаленных электродов
Состояние хранения электродов
Условия хранения электродов
Непосредственно перед выдачей на рабочее место и на
рабочем месте
в термостатах (термопеналах)
Не использованные (или не выданные) за смену
электроды с основным видом покрытия,
поставляемые:
- в картонных коробках или пластиковых пеналах:
- в герметичных металлических банках, а также
электроды с целлюлозным покрытием:
Термопеналы типа
ТП-10
в сушильно-прокалочных печах
(шкафах)*
в герметичной ёмкости в сухом
помещении при темп-ре не
менее +150С**
Тара закрытая для
электродов и флюса

48.

Сварку выполнять на умеренных режимах во избежание
перегрева металла.
При вертикальном и потолочном положениях шва ток
должен быть уменьшен на 10-20 %.
Сварку производят узкими валиками, без поперечных
колебаний электрода с тщательной заваркой кратера перед
отрывом дуги.