www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

Термическая обработка сварных соединений трубопроводов и корпусных конструкций (сосуды и аппараты, работающие под давлением) широко применяется при сооружении предприятий нефтехимической, нефтеперерабатывающей, энергетической, химической и других отраслей народного хозяйства нашей страны.

Во многих случаях для обеспечения высокого качества сварных соединений возникает необходимость подвергнуть их после сварки термической обработке. Различные участки сварного соединения непосредственно после сварки сильно различаются по структуре металла, уровню внутренних напряжений и, значит, по механическим (прочность, твердость, пластичность и т. п.) и специальным (жаропрочность, коррозионная стойкость и т. п.) свойствам. Даже при стыковой контактной сварке, когда по всему сечению соединения металл нагревается примерно одинаково, участки металла на небольшом расстоянии по обе стороны от стыка нагреваются до разной температуры (колебание составляет примерно 1500 °С). С термическими напряжениями слагаются усадочные напряжения, возникающие при кристаллизации расплавленного металла сварочной ванны. Суммарные внутренние сварочные напряжения достигают значительных величин, приводят к изменению размеров и формы свариваемого изделия, создают в околошовной зоне участки (прослойки) с измененной структурой, повышенной прочностью и твердостью и пониженной пластичностью. Появление таких термодеформированных участков создает предпосылки для зарождения и развития трещин, которые в ряде случаев приводят к разрушению сварного соединения в процессе сварки, после сварки или уже в процессе эксплуатации под воздействием рабочих нагрузок. При сварке низкоуглеродистых нелегированных сталей вероятность хрупкого разрушения невелика. Известно, что уровень остаточных сварочных напряжений на трубах из стали 20 достигает опасных значений при толщинах стенок труб более 36 мм. Но при сварке низколегированных сталей типа 12Х1МФ вероятность хрупкого разрушения резко возрастает в связи с появлением в металле сварного соединения закалочных мартенситных структур.

Поэтому при сооружении промышленных объектов необходимость в термической обработке возникает главным образом в тех случаях, когда сварные соединения имеют большую толщину стенки, изготовлены из низколегированных хромомолибденованадиевых сталей, а также в случаях, когда при любой толщине стенки требуется повысить коррозионную стойкость сварных соединений. Термическая обработка снижает уровень оста­точных сварочных напряжений примерно на 80 % и вызывает процессы перекристаллизации металла сварного соединения, в результате которых распадаются закалочные структуры, восстанавливаются структура и свойства термодеформированных участков. Следовательно, термическая обработка исключает предпосылки для хрупкого разрушения, а также улучшает механические и специальные свойства сварного соединения. Таким образом, для многих ответственных сварных соединений термическая обработка является одной из важнейших технологических операций, обеспечивающей их высокое качество и эксплуатационную надежность.

В то время как термическая обработка изделий из металла применяется с давних времен, история развития термической обработки сварных соединений насчитывает всего несколько десятилетий. На заводах-изготовителях нашла широкое применение объемная термическая обработка, когда сварное соединение подвергается нагреву вместе с изделием в стационарной термической печи. В монтажных условиях для сварных соединений как трубопроводов, так и корпусных конструкций в подавляющем большинстве случаев применяется местная термическая обработка, при которой нагреву подвергаются только сварной шов и прилегающие к нему участки основного металла на ограниченной ширине. В особых случаях для корпусных конструкций находит применение объемная термическая обработка, при которой нагревается вся корпусная конструкция вместе со сварными соединениями.

Примерно 30 лет назад в строительстве термическая обработка сварных соединений труб малого диаметра осуществлялась газовыми горелками при весьма несовершенном контроле температуры нагрева, для труб диаметром более 150 мм применялись переносные муфельные электропечи сопротивления. За сравнительно короткий срок для местной термической обработки монтажных сварных соединений разработано и внедрено много новых нагревательных устройств, оборудования, аппаратуры и специальных технологических процессов. Для проведения полной термической обработки в монтажных условиях разработаны специальные оборудование и технология, обеспечивающие равномерный нагрев термообрабатываемой конструкции по заданному режиму. Для контроля температуры, которая имеет решающее значение для качества термической обработки, применяются специальные приборы и материалы: автоматические самопишущие потенциометры, термоэлектрические преобразователи и термоэлектродные провода.

Научно-исследовательские институты, проектные и монтажные организации продолжают совершенствовать технологию и оборудование для термической обработки монтажных сварных соединений трубопроводов и корпусных конструкций. Развитие термической обработки в строительстве идет по пути разработки и внедрения технологических процессов, направленных на снижение трудозатрат и расхода материалов (технология термической обработки по оптимизированному режиму), новых типов программных установок для термической обработки сварных соединений трубопроводов (установка ЭТОП-300-И1), оборудования и технологии объемной термической обработки крупногабаритных цилиндрических и сферических корпусных конструкций газопламенным нагревом изнутри непосредственно в монтажных условиях.

Назад, на страницу описания