Комплексна подготовката на материала: основата на качеството на заварката
Успехът на всяка операция по заваряване на стоманени тръби започва с изчерпателна и внимателна подготовка на материала. Преди да бъде запалена каквато и да е заваръчна дъга, повърхностите, които ще бъдат свързани, трябва да бъдат почистени от всички замърсявания, които могат да компрометират цялостта на заварката. Маслото, мазнините, боята, водата, ръждата и други примеси трябва напълно да бъдат премахнати от двете страни на зоната за заваряване чрез шлифовъчни дискове, метални четки или химически почистващи средства . Това почистване е особено критично за високопрочни легирани стомани, където дори незначително повърхностно замърсяване може да доведе до пукнатини или пори . Формата и размерите на жлеба трябва да се проверяват, за да се гарантира съответствието им с изискванията на процеса; зазорът, тъпият ръб, ъгълът и несъосността се проверяват спрямо спецификациите. . При многослойно заваряване всяка преминаваща линия трябва да се почисти от шлака, преди да се нанесе следващият слой. . Освен това заваръчните материали — включително електроди, заваръчна тел и флюс — трябва да се проверяват за съответствие с правилните спецификации и подходящи условия за съхранение. Електродите трябва да се изпичат според изискванията преди употреба, за да се отстрани влагата, която може да внесе водород в заварката. .
Контрол на заваръчните параметри: балансиране на топлинния вход и стабилността.
Точният контрол на заваръчните параметри е от съществено значение за производството на качествени, бездефектни заварки на стоманени тръби. Заваръчният ток трябва да се регулира според типа материал, дебелината му и външните условия, за да се осигури правилно спояване без прекомерно проникване или пробиване. . Излишният ток може да предизвика прекомерно течение на разтопен метал и да намали качеството на заварката, докато недостатъчният ток може да доведе до липса на спояване . Напрежението и скоростта на заваряване също трябва да се избират внимателно, за да се осигури стабилност на електрическата дъга и подходяща топлинна мощност . При високочестотно заваряване на стоманени тръби зазорът на заварката трябва да се контролира в рамките на 1–3 mm; ако зазорът е твърде голям, ефектът на близост намалява, което води до недостатъчно топлинно въздействие от вихровите токове и слаба междукристална връзка, докато твърде малък зазор увеличава ефекта на близост и може да причини изгаряне на заварката . Високочестотната индукционна намотка трябва да се постави възможно най-близо до екструзионните ролки; ако е поставена твърде далеч, зоната, засегната от топлината, се разширява и якостта на заварката намалява . Екструзионното налягане също трябва да бъде балансирано: недостатъчното налягане води до слаби заварки, склонни към пукане, докато излишното налягане изтласква разтопения метал и образува вътрешни и външни израстъци топлината от заварката трябва да се поддържа на възможно най-ниско ниво, за да се минимизира деформацията и нестабилността по време на заваряване. .
Подгряване, температура между проходите и следзаваръчна обработка.
Контролът на температурата през целия заваръчен цикъл е критичен за предотвратяване на пукнатини и осигуряване на оптимални механични свойства. При високовъглеродни стомани, легирани стомани и тръби с дебела стена подгряването на основния материал преди заваряване намалява термичното напрежение и предотвратява студени пукнатини. . Минималната необходима температура за предварително загряване трябва да се поддържа през цялото време на заваръчната операция; веднага след започване на заваряването тази температура се нарича температура между проходите. Температурата между проходите трябва да се измерва в зоната на заварката непосредствено преди прилагането на следващия проход. За въглеродни стомани с дебелина до 38 mm стандартните спецификации за заваръчни процедури дават насоки относно основните заваръчни параметри. В среда, където температурата пада под 0 °C или относителната влажност надвишава 90 %, преди заваряването трябва да се предприемат специални мерки за предотвратяване на водородно индуцирано пукане. . Последващата обработка след заваряване включва контролирано охлаждане, отстраняване на заваръчния шлак и, за определени легирани стомани, термична обработка след заваряване (ТОСЗ), за намаляване на остатъчните напрежения и подобряване на целостта на заварката. За високопрочни легирани стомани бавното охлаждане след заваряване и покриването с асбестова тъкан помагат за предотвратяване на образуването на мартензитни структури и пукнатини. последният заваръчен проход трябва да бъде извършен така, че да отпусне топлинно засегнатата зона и по този начин да подобри микроструктурата. .
Често използвани методи за заваряване и контрол на процеса
Различните приложения на стоманени тръби изискват различни методи за заваряване, всеки от които има специфични мерки за контрол. Погребено дъгово сварване (SAW) , широко използван за тръбопроводи за нефт и газ с голям диаметър, изисква внимателен контрол върху спецификациите на заваръчната жица и флюса, размерите на шевната канавка и технологичните параметри, включително ток, напрежение и скорост на заваряване използването на пластина за стартиране на дъгата в края на тръбата подобрява качеството на заварката, като осигурява правилно започване на дъгата преди основната заварка . Газово-метален дугов сварлив процес (GMAW/МИГ) и сварване с тунгstenов арк (GTAW/TIG) се използват често за тънкостенни тръби и приложения, които изискват прецизен контрол за тънки материали газозащитното заваряване дава чист резултат без разпръснати капки за тръби с дебелина на стената над 2 mm често се използва ръчно дъгово заваряване (заваряване с покрит електрод) при едностранно заваряване на тръби с малки диаметри квалифицираните заварчици трябва да постигнат формиране на заваръчна шев от двете страни, което изисква извършване на изпитания със стоманени топчета, за да се гарантира, че напречното сечение и формата на заваръчния шев отговарят на проектните изисквания. . В електрическо съпротивително заваряване (ERW) , контролът на качеството включва онлайн неразрушителни изпитания, металографски инспекции, изпитания за сплескване и хидравлично налягане, за да се потвърди цялостността на заваръчния шев.
Предотвратяване на често срещани дефекти при заваряване
Разбирането и предотвратяването на често срещани дефекти при заваряване е от съществено значение за производството на надеждни стоманени тръбни заваръчни шевове. Топлинни пукнатини възникват, когато заваръчният шев и зоната, засегната от топлината, се охлаждат до високи температури близо до линията на солидус; причината е комбинираното въздействие на нискотопящи евтектични примеси в разтопената вана и опънно напрежение по време на затвърдяването. За предотвратяването им е необходимо да се контролират вредните примеси (въглерод, сер, фосфор), да се използват основни заваръчни пръти или флюсове, да се контролира коефициентът на форма на заваръчния шев и да се прилага многослойно заваряване. . Студени пукнатини възникват при по-ниски температури (200–300 °C), предимно в средновъглеродни, нисколегирани и среднолегирани високопрочни стомани, причинени от закаляемостта на материала, разтворен водород и ограничаващи напрежения. Предотвратяването изисква строго изсушаване на заваръчните материали, почистване на шевовете, избор на нисководородни заваръчни материали, правилно предварително подгряване и бавно охлаждане . Трескави пукнатини при повторно нагряване възникват по време на термична обработка след заваряване или при многослойно заваряване в температурния диапазон 580–650 °C, особено в стомани, съдържащи хром, молибден и волфрам. Предотвратяването изисква контрол върху химичния състав и коригиране на легиращите елементи . Освен това трябва да се наблюдават и контролират недостатъчната проникваемост по ръба на шева, порите, включванията на шлака, непълното спояване, непълното проникване и пробиването чрез правилен подбор на параметрите и техника . При високопрочни стоманени тръби процесите MIG и TIG заваряване създават предизвикателства поради високата топлинна мощност и бързите скорости на охлаждане, което изисква внимателен контрол на процеса за минимизиране на деформациите.
Инспекция на качеството и безопасностни процедури
След заваряването комплексната инспекция на качеството проверява цялостта на заваръчните шевове по стоманената тръба. Визуален контрол проверява проникването на заваръчния шев и качеството на спояването . Звукова инспекция включва почукване по заваръчния възел, за да се прецени размерът и качеството на заваръчната вана по възникналия звук . Инспекция на плътността на тока използва специализирани уреди за проверка на електрическите свойства на заваръчния шев неразрушителните методи за изпитване — включително ултразвуково изпитване, радиографско изследване и магнитно-частична инспекция — са задължителни за откриване на вътрешни дефекти. През целия процес на заваряване е задължително стриктно спазване на безопасностните процедури. Заварчиците трябва да носят предпазно оборудване, включително заваръчни шлемове, очила, ръкавици и предпазни дрехи. заваръчната зона трябва да е свободна от запалими или взривоопасни материали, за да се предотвратят пожари или експлозии. работните места трябва да са добре проветрени, за да се предотврати натрупването на токсични газове. , а заваръчното оборудване трябва да се инспектира и поддържа редовно, за да се гарантира нормалната му работа . Като следват тези всеобхватни предпазни мерки – от подготовката на материала и контрола на параметрите чрез управлението на температурата, предотвратяването на дефекти, инспекцията на качеството и безопасността – производителите могат да изготвят заварки на стоманени тръби, които отговарят на най-високите стандарти за здравина, надеждност и издръжливост.
