Разгляд тэрмічнай апрацоўкі ў канструкцыі сасудаў пад ціскам

Зварка важных кампанентаў, зварка легаванай сталі і зварка тоўстых дэталяў патрабуюць папярэдняга нагрэву перад зваркай.Асноўныя функцыі папярэдняга нагрэву перад зваркай наступныя:

(1) Папярэдні нагрэў можа запаволіць хуткасць астуджэння пасля зваркі, што спрыяе выхаду дыфузійнага вадароду ў метал шва і дазваляе пазбегнуць расколін, выкліканых вадародам.Пры гэтым зніжаецца ступень умацавання зварнога шва і зоны тэрмічнага ўздзеяння, павышаецца трещиностойкость зварнога злучэння.

(2) Папярэдні нагрэў можа паменшыць нагрузку пры зварцы.Раўнамерны мясцовы папярэдні нагрэў або агульны папярэдні нагрэў можа паменшыць розніцу тэмператур (таксама вядомую як тэмпературны градыент) паміж нарыхтоўкамі, якія зварваюцца, у зоне зваркі.Такім чынам, з аднаго боку, памяншаецца зварачнае напружанне, а з другога - зніжаецца хуткасць зварачнай дэфармацыі, што дапамагае пазбегнуць зварачных расколін.

(3) Папярэдні нагрэў можа паменшыць стрымліванне зварной канструкцыі, асабліва стрымліванне кутняга злучэння.З павышэннем тэмпературы папярэдняга нагрэву частата расколін памяншаецца.

Выбар тэмпературы папярэдняга нагрэву і тэмпературы паміж праходамі залежыць не толькі ад хімічнага складу сталі і электрода, але і ад калянасці зварной канструкцыі, спосабу зваркі, тэмпературы навакольнага асяроддзя і г.д., якія павінны вызначацца пасля ўсебаковага разгляду гэтых фактараў.

Акрамя таго, раўнамернасць тэмпературы папярэдняга нагрэву ў напрамку таўшчыні сталёвага ліста і раўнамернасць у зоне зваркі аказваюць важны ўплыў на зніжэнне зварачнага напружання.Шырыня лакальнага папярэдняга нагрэву павінна вызначацца ў залежнасці ад стрымлівання зварваемай нарыхтоўкі.Як правіла, яна павінна ў тры разы перавышаць таўшчыню сценкі вакол зварнога шва і не менш за 150-200 мм.Калі папярэдні нагрэў не з'яўляецца раўнамерным, замест памяншэння зварачнага напружання ён павялічыць зварачнае напружанне.

Ёсць тры мэты тэрмічнай апрацоўкі пасля зваркі: ліквідацыя вадароду, ліквідацыя зварачнага стрэсу, паляпшэнне структуры зварнога шва і агульныя характарыстыкі.

Апрацоўка дэгідраваннем пасля зваркі адносіцца да нізкатэмпературнай тэрмічнай апрацоўкі, якая праводзіцца пасля таго, як зварка завершана і шво не было астуджана ніжэй за 100 °C.Агульная характарыстыка - нагрэць да 200~350 ℃ і вытрымаць 2-6 гадзін.Асноўнай функцыяй апрацоўкі пасля зваркі вадародам з'яўляецца паскарэнне выхаду вадароду ў зварным шве і зоне тэрмічнага ўздзеяння, што надзвычай эфектыўна прадухіляе зварачныя расколіны пры зварцы нізкалегіраваных сталей.

У працэсе зваркі з-за нераўнамернасці нагрэву і астуджэння, а таксама з-за абмежавання або вонкавага абмежавання самога кампанента пасля завяршэння зварачных работ у кампаненце заўсёды будзе стварацца зварачнае напружанне.Існаванне зварачнага напружання ў кампаненце зніжае фактычную апорную здольнасць вобласці зварнога злучэння, выклікае пластычную дэфармацыю і нават прыводзіць да пашкоджання кампанента ў цяжкіх выпадках.

Тэрмічная апрацоўка для зняцця напружання заключаецца ў зніжэнні мяжы цякучасці зварной нарыхтоўкі пры высокай тэмпературы для дасягнення мэты паслаблення зварачнага напружання.Ёсць два звычайна выкарыстоўваюцца метаду: адзін - агульнае высокатэмпературнае адпачынак, гэта значыць увесь зварны выраб змяшчаецца ў награвальную печ, павольна награваецца да пэўнай тэмпературы, затым вытрымліваецца некаторы час і, нарэшце, астуджаецца на паветры або у печы.

Такім чынам можна ліквідаваць 80-90% зварачнага напружання.Іншы метад - гэта лакальная высокатэмпературная загартоўка, гэта значыць толькі нагрэў зварнога шва і навакольнай вобласці, а затым павольнае астуджэнне, памяншэнне пікавага значэння зварачнага напружання, робячы размеркаванне напружання адносна плоскім і часткова ліквідуючы зварачнае напружанне.

Пасля зваркі некаторых матэрыялаў з легаванай сталі іх зварныя злучэнні з'явяцца зацвярдзелай структурай, што пагоршыць механічныя ўласцівасці матэрыялу.Акрамя таго, гэтая зацвярдзелая структура можа прывесці да разбурэння злучэння пад дзеяннем зварачных нагрузак і вадароду.Пасля тэрмічнай апрацоўкі паляпшаецца металаграфічная структура злучэння, паляпшаецца пластычнасць і трываласць зварнога злучэння, а таксама паляпшаюцца ўсебаковыя механічныя ўласцівасці зварнога злучэння.

Апрацоўка дэгідраваннем заключаецца ў захаванні цяпла на працягу перыяду часу ў дыяпазоне тэмператур нагрэву ад 300 да 400 градусаў.Мэта складаецца ў тым, каб паскорыць выхад вадароду ў зварным злучэнні, і эфект апрацоўкі дэгідраваннем лепшы, чым эфект наступнага нагрэву пры нізкай тэмпературы.

Тэрмічная апрацоўка пасля зваркі і зваркі, своечасовы донагрев і апрацоўка дегидрированием пасля зваркі з'яўляюцца адной з эфектыўных мер па прадухіленні халодных расколін пры зварцы.Выкліканыя вадародам расколіны, выкліканыя назапашваннем вадароду пры шматпраходнай і шматслаёвай зварцы тоўстых пласцін, неабходна апрацаваць ад 2 да 3 прамежкавых працэдур выдалення вадароду.

Разгляд тэрмічнай апрацоўкі ў канструкцыі сасудаў пад ціскам

Разгляд тэрмічнай апрацоўкі пры распрацоўцы сасудаў пад ціскам Тэрмаапрацоўка, як традыцыйны і эфектыўны метад паляпшэння і аднаўлення уласцівасцей металу, заўсёды была адносна слабым звяном у распрацоўцы і вытворчасці сасудаў пад ціскам.

У ёмістасці пад ціскам падвяргаюцца чатыры віды цеплавой апрацоўкі:

Послесварочная тэрмічная апрацоўка (тэрмічная апрацоўка для зняцця напружання);тэрмічная апрацоўка для паляпшэння уласцівасцяў матэрыялу;тэрмічная апрацоўка для аднаўлення уласцівасцяў матэрыялу;апрацоўка пасля зваркі вадародам.У цэнтры ўвагі тут абмеркаванне пытанняў, звязаных з тэрмічнай апрацоўкай пасля зваркі, якая шырока выкарыстоўваецца ў канструкцыі сасудаў пад ціскам.

1. Ці патрэбна тэрмічная апрацоўка пасля зваркі ёмістасці высокага ціску з аўстэнітнай нержавеючай сталі?Тэрмічная апрацоўка пасля зваркі заключаецца ў выкарыстанні зніжэння мяжы цякучасці металічнага матэрыялу пры высокай тэмпературы для стварэння пластычнай плыні ў месцы, дзе напружанне высокае, каб дасягнуць мэты ліквідацыі рэшткавага напружання пры зварцы і пры у той жа час можа палепшыць пластычнасць і трываласць зварных злучэнняў і зоны тэрмічнага ўздзеяння, а таксама палепшыць здольнасць супрацьстаяць карозіі пад напругай.Гэты метад зняцця напружання шырока выкарыстоўваецца ў сасудах пад ціскам з вугляродзістай сталі, нізкалегаванай сталі з аб'ёмна-цэнтрычнай кубічнай крышталічнай структурай.

Крышталічная структура аўстэнітнай нержавеючай сталі - гранецэнтрычная кубічная.Паколькі металічны матэрыял гранецэнтрыраванай кубічнай крышталічнай структуры мае больш плоскасцей слізгацення, чым аб'ёмнацэнтрыраваны кубічны, ён дэманструе добрую трываласць і ўласцівасці ўзмацнення дэфармацыі.

Акрамя таго, у канструкцыі сасудаў пад ціскам нержавеючая сталь часта выбіраецца для двух мэтаў: антыкаразійная і адпаведнасць спецыяльным патрабаванням да тэмпературы.Акрамя таго, нержавеючая сталь каштуе даражэй у параўнанні з вугляродзістай і низколегированной сталлю, таму таўшчыня яе сценак не будзе вельмі высокай.густы.

Такім чынам, улічваючы бяспеку нармальнай працы, няма неабходнасці патрабаванняў да тэрмічнай апрацоўкі пасля зваркі для сасудаў пад ціскам з аўстенітнай нержавеючай сталі.

Што тычыцца карозіі з-за выкарыстання, нестабільнасць матэрыялу, напрыклад, пагаршэнне, выкліканае ненармальнымі ўмовамі эксплуатацыі, такімі як стомленасць, ударная нагрузка і г.д., цяжка ўлічваць у звычайнай канструкцыі.Калі такія сітуацыі існуюць, адпаведнаму навуковаму і тэхнічнаму персаналу (такім як: праектаванне, выкарыстанне, навуковыя даследаванні і іншыя адпаведныя падраздзяленні) неабходна правесці глыбокія даследаванні, параўнальныя эксперыменты і распрацаваць магчымы план тэрмічнай апрацоўкі, каб гарантаваць, што ўсёабдымны прадукцыйнасць працы сасуда пад ціскам не ўплывае.

У адваротным выпадку, калі неабходнасць і магчымасць тэрмічнай апрацоўкі для аўстэнітнай нержавеючай сталі сасудаў пад ціскам не ўлічваюцца ў поўнай меры, часта немагчыма проста ўвесці патрабаванні да тэрмічнай апрацоўкі аўстэнітнай нержавеючай сталі па аналогіі з вугляродзістай і нізкалегаванай сталлю.

У цяперашнім стандарце патрабаванні да тэрмічнай апрацоўкі пасля зваркі сасудаў пад ціскам з аўстенітнай нержавеючай сталі даволі расплывістыя.У GB150 прадугледжана: «Калі іншае не пазначана на чарцяжах, галоўкі з аўстэнітнай нержавеючай сталі халоднага фармавання не могуць падвяргацца тэрмічнай апрацоўцы».

Што тычыцца таго, ці праводзіцца тэрмічная апрацоўка ў іншых выпадках, то яна можа адрознівацца ў залежнасці ад разумення розных людзей.У GB150 прадугледжана, што кантэйнер і яго кампаненты пад ціскам адпавядаюць адной з наступных умоў і павінны падвяргацца тэрмічнай апрацоўцы.Другі і трэці пункты: «Кантэйнеры, якія падвяргаюцца стрэсавай карозіі, такія як кантэйнеры, якія змяшчаюць звадкаваны нафтавы газ, вадкі аміяк і інш.»і «Кантэйнеры, якія змяшчаюць вельмі або вельмі таксічныя асяроддзя».

У ім толькі агаворана: «Калі іншае не пазначана чарцяжамі, зварныя злучэнні аўстэнітнай нержавеючай сталі падвяргацца тэрмічнай апрацоўцы забараняюцца».

З узроўню стандартнага выказвання гэтае патрабаванне варта разумець у асноўным для розных сітуацый, пералічаных у першым пункце.Вышэйзгаданыя другая і трэцяя сітуацыі неабавязкова могуць быць уключаны.

Такім чынам, патрабаванні да тэрмічнай апрацоўкі пасля зваркі аўстэнітных сасудаў пад ціскам з нержавеючай сталі могуць быць выражаны больш поўна і дакладна, каб дызайнеры маглі вырашыць, ці трэба і як праводзіць тэрмічную апрацоўку аўстэнітных сасудаў пад ціскам з нержавеючай сталі ў адпаведнасці з рэальнай сітуацыяй.

У артыкуле 74 99-га выдання «Правіл аб ёмістасці» выразна сказана: «Судзіны высокага ціску з аўстэнітнай нержавеючай сталі або каляровых металаў звычайна не патрабуюць тэрмічнай апрацоўкі пасля зваркі.Калі тэрмічная апрацоўка патрабуецца для асаблівых патрабаванняў, гэта павінна быць пазначана на чарцяжы».

2. Тэрмічная апрацоўка выбуханебяспечных кантэйнераў з плакіраванай нержавеючай сталі. Сталёвыя пласціны з выбуханебяспечнай нержавеючай сталі ўсё шырэй выкарыстоўваюцца ў вытворчасці сасудаў пад ціскам з-за іх выдатнай каразійнай устойлівасці, ідэальнага спалучэння механічнай трываласці і разумных выдаткаў.Праблемы тэрмічнай апрацоўкі таксама павінны быць даведзены да ўвагі дызайнераў сасудаў пад ціскам.

Тэхнічным паказчыкам, якому распрацоўшчыкі сасудаў пад ціскам звычайна надаюць значэнне для кампазітных панэляў, з'яўляецца іх хуткасць склейвання, у той час як тэрмаапрацоўка кампазітных панэляў часта разглядаецца вельмі мала або павінна ўлічвацца адпаведнымі тэхнічнымі стандартамі і вытворцамі.Працэс апрацоўкі металічных кампазітных панэляў - гэта, па сутнасці, працэс падачы энергіі на металічную паверхню.

Пад дзеяннем высакахуткаснага імпульсу кампазітны матэрыял сутыкаецца з базавым матэрыялам нахільна, і ў стане металічнай бруі паміж плакаваным металам і асноўным металам утвараецца зігзагападобная кампазітная мяжа, каб дасягнуць сувязі паміж атамамі.

Асноўны метал пасля апрацоўкі выбухам фактычна падвяргаецца працэсу дэфармацыйнага ўмацавання.

У выніку трываласць на разрыў σb павялічваецца, паказчык пластычнасці зніжаецца, а значэнне мяжы цякучасці σs не відавочнае.Незалежна ад таго, ці гэта сталь серыі Q235 або 16MnR, пасля апрацоўкі выбухам і наступнага тэставання яе механічных уласцівасцей, усе дэманструюць вышэйзгаданы феномен узмацнення дэфармацыі.У сувязі з гэтым пласціна, плакіраваная тытанам і нікелем, патрабуе тэрмічнай апрацоўкі для зняцця напружання пасля выбуховага злучэння.

У 99-м выданні «Датчыка грузападымальнасці» таксама ёсць дакладныя правілы, але для выбуханебяспечных кампазітных пласцін з аўстенітнай нержавеючай сталі такіх правілаў няма.

У цяперашніх адпаведных тэхнічных стандартах пытанне аб тым, ці трэба і як падвяргаць тэрмічнай апрацоўцы аўстэнітнай нержавеючай сталі пасля апрацоўкі выбухам, адносна расплывістае.

GB8165-87 «Сталёвы пласцін з нержавеючай сталі» прадугледжвае: «У адпаведнасці з пагадненнем паміж пастаўшчыком і пакупніком ён таксама можа пастаўляцца ў гарачакачаным або тэрмічнаму апрацаваным стане».Пастаўляецца для выраўноўвання, абрэзкі або рэзкі.Па жаданні кампазітная паверхня можа быць пратручана, пасівіравана або паліравана, а таксама можа пастаўляцца ў тэрмічна апрацаваным стане».

Пра тое, як праводзіцца тэрмаапрацоўка, не згадваецца.Асноўнай прычынай такой сітуацыі па-ранейшаму з'яўляецца вышэйзгаданая праблема сенсібілізаваных абласцей, дзе аўстэнітная нержавеючая сталь выклікае міжкрышталітную карозію.

GB8547-87 «Плакіраваная тытанавай сталью пласціна» прадугледжвае, што сістэма тэрмічнай апрацоўкі для зняцця напружання плакаванай тытанавай сталі пласціны складае: 540 ℃ ± 25 ℃, захаванне цяпла на працягу 3 гадзін.І гэтая тэмпература як раз знаходзіцца ў дыяпазоне тэмператур сенсібілізацыі аўстэнітнай нержавеючай сталі (400 ℃–850 ℃).

Такім чынам, цяжка даць дакладныя правілы тэрмічнай апрацоўкі выбуховых кампазітных лістоў з аўстэнітнай нержавеючай сталі.У сувязі з гэтым нашы дызайнеры сасудаў пад ціскам павінны мець дакладнае разуменне, надаваць дастатковую ўвагу і прымаць адпаведныя меры.

Перш за ўсё, 1Cr18Ni9Ti не варта выкарыстоўваць для плакаванай нержавеючай сталі, таму што ў параўнанні з нізкавугляродзістай аўстэнітнай нержавеючай сталлю 0Cr18Ni9 утрыманне вугляроду ў ёй вышэй, верагоднасць узнікнення сенсібілізацыі і зніжэнне яе ўстойлівасці да міжкрысталічнай карозіі.

Акрамя таго, калі абалонка і галоўка ёмістасці пад ціскам, вырабленыя з выбуханебяспечнай кампазітнай пласціны з аўстэнітнай нержавеючай сталі, выкарыстоўваюцца ў цяжкіх умовах, такіх як высокі ціск, ваганні ціску і вельмі небяспечныя асяроддзя, варта выкарыстоўваць 00Cr17Ni14Mo2.Аўстэнітная нержавеючая сталь з ультранізкім вугляродам зводзіць да мінімуму магчымасць сенсібілізацыі.

Патрабаванні да тэрмічнай апрацоўкі кампазітных панэляў павінны быць дакладна вылучаны, і сістэма тэрмічнай апрацоўкі павінна быць вызначана ў кансультацыі з адпаведнымі бакамі, каб дасягнуць мэты, каб асноўны матэрыял меў пэўную колькасць пластычнага запасу, а кампазітны матэрыял меў неабходная ўстойлівасць да карозіі.

3. Ці можна выкарыстоўваць іншыя метады для замены агульнай тэрмічнай апрацоўкі абсталявання?З-за абмежаванняў умоў вытворцы і ўліку эканамічных інтарэсаў многія людзі вывучылі іншыя метады замены агульнай тэрмічнай апрацоўкі сасудаў пад ціскам.Хоць гэтыя даследаванні карысныя і каштоўныя, але ў цяперашні час яны таксама не замяняюць агульную тэрмічную апрацоўку сасудаў пад ціскам.

Патрабаванні да інтэгральнай тэрмічнай апрацоўкі не змякчаюцца ў дзеючых стандартах і працэдурах.Сярод розных альтэрнатыў агульнай тэрмічнай апрацоўцы найбольш тыповымі з'яўляюцца: лакальная тэрмічная апрацоўка, метад удару малатком для ліквідацыі рэшткавага напружання зваркі, метад выбуху для ліквідацыі рэшткавага напружання зваркі і метад вібрацыі, метад лазні з гарачай вадой і г.д.

Частковая тэрмічная апрацоўка: прадугледжана ў 10.4.5.3 GB150-1998 «Сталёвыя сасуды пад ціскам»: «Дазваляецца выкарыстоўваць зварныя злучэнні B, C, D, зварныя злучэнні тыпу A, якія злучаюць сферычную галоўку і цыліндр, а таксама дэфектныя дэталі для зваркі. частковая тэрмічная апрацоўка.Метад цеплавой апрацоўкі».Гэта правіла азначае, што метад мясцовай тэрмічнай апрацоўкі не дазваляецца для зварнога шва класа А на цыліндры, гэта значыць: для ўсяго абсталявання не дазваляецца выкарыстоўваць метад мясцовай тэрмічнай апрацоўкі, адна з прычын заключаецца ў тым, што рэшткавае напружанне зваркі не можа быць ліквідаваны сіметрычна.

Метад забівання ліквідуе рэшткавае напружанне пры зварцы: гэта значыць, за кошт ручнога забівання на паверхню зварнога злучэння накладваецца напружанне распластоўвання, тым самым часткова кампенсуючы адмоўны ўплыў рэшткавага напружання расцяжэння.

У прынцыпе, гэты метад аказвае пэўны інгібіруючы эфект на прадухіленне каразійнага расколіны пад напругай.

Аднак, паколькі ў працэсе практычнай эксплуатацыі няма колькасных паказчыкаў і больш строгіх аперацыйных працэдур, а праверкі для параўнання і выкарыстання недастаткова, ён не быў прыняты дзеючым стандартам.

Метад выбуху для ліквідацыі рэшткавага напружання пры зварцы: выбуховае рэчыва спецыяльна зроблена ў форму стужкі, і ўнутраная сценка абсталявання затрымалася на паверхні зварнога злучэння.Механізм такі ж, як і ў малатковага метаду ліквідацыі рэшткавага напружання пры зварцы.

Кажуць, што гэты метад можа кампенсаваць некаторыя недахопы метаду ўдару малатком для ліквідацыі рэшткавага напружання зваркі.Аднак некаторыя агрэгаты выкарыстоўвалі агульную тэрмічную апрацоўку і метад выбуху для ліквідацыі рэшткавага напружання зваркі на двух рэзервуарах для захоўвання звадкаванага газу ў аднолькавых умовах.Гадамі пазней пры праверцы адкрыцця рэзервуара было ўстаноўлена, што зварныя злучэнні першага былі цэлымі, у той час як зварныя злучэнні рэзервуара, рэшткавае напружанне якога было ліквідавана метадам выбуху, паказалі шмат расколін.Такім чынам, калісьці папулярны метад выбуху для ліквідацыі рэшткавага напружання пры зварцы бясшумны.

Існуюць і іншыя метады зняцця рэшткавых напружанняў зваркі, якія па розных прычынах не былі прыняты прамысловасцю сасудаў пад ціскам.Адным словам, агульная тэрмічная апрацоўка сасудаў пад ціскам пасля зваркі (у тым ліку дадатковая тэрмічная апрацоўка ў печы) мае такія недахопы, як высокае энергаспажыванне і працяглы цыкл, а таксама сутыкаецца з рознымі цяжкасцямі ў рэальнай працы з-за такіх фактараў, як структура сасудаў пад ціскам, але гэта ўсё яшчэ сучасная прамысловасць сасудаў пад ціскам.Адзіны ва ўсіх адносінах прымальны метад ліквідацыі рэшткавага напружання пры зварцы.