Na co należy zwrócić uwagę podczas procesu spawania rur ze stali żaroodpornej

Podstawowa charakterystyka spawania rur ze stali żaroodpornej
Rury stalowe żaroodporne są szeroko stosowane w środowiskach o wysokiej temperaturze, takich jak kotły, wymienniki ciepła i sprzęt chemiczny. Ich wymagania spawalnicze różnią się od wymagań zwykłej stali węglowej. Rury ze stali żaroodpornej zazwyczaj zawierają duże ilości pierwiastków stopowych, takich jak chrom, nikiel i molibden. Pierwiastki te zwiększają wytrzymałość i odporność na utlenianie w wysokich temperaturach, ale wpływają również na podatność na pękanie na gorąco, stabilność mikrostruktury i okno procesu podczas spawania. Dlatego podczas spawania niezbędne jest dokładne zrozumienie mikrostruktury materiału i dynamiki naprężeń, aby uniknąć uszkodzenia złącza lub pogorszenia odporności cieplnej na skutek niewłaściwej obsługi.

Wymagania dotyczące przygotowania przed spawaniem i podgrzewania wstępnego
Przed spawaniem rur ze stali żaroodpornej konieczne jest dokładne oczyszczenie, aby upewnić się, że rowek spoiny i otaczające go obszary są wolne od oleju, rdzy i zanieczyszczeń, aby zapobiec tworzeniu się porów i wtrąceń żużla podczas spawania. Podgrzewanie jest szczególnie ważne przy spawaniu stali żaroodpornych, zwłaszcza zawierających pierwiastki wysokostopowe. Podgrzewanie wstępne spowalnia szybkość chłodzenia, zmniejsza tendencję do utwardzania w obszarze spoiny i minimalizuje ryzyko pękania. W zależności od gatunku stali i grubości ścianki, temperatura podgrzewania wstępnego zazwyczaj mieści się w zakresie od 150°C do 350°C. Przed spawaniem należy użyć przyrządu do pomiaru temperatury, aby potwierdzić, że temperatura podgrzewania wstępnego spełnia określone normy.

Wybór i dopasowanie materiału spawalniczego
Wybór odpowiedniego materiału spawalniczego ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jakości spawania. Do spawania rur ze stali żaroodpornej zazwyczaj wykorzystuje się elektrody lub druty dopasowane do składu materiału podstawowego, aby zachować wytrzymałość złącza i odporność na korozję w środowiskach o wysokiej temperaturze. Na przykład stal żaroodporna Cr-Mo wymaga elektrod o niskiej zawartości wodoru, podczas gdy austenityczna stal żaroodporna wymaga żaroodpornych materiałów eksploatacyjnych zawierających nikiel i chrom. Należy również wziąć pod uwagę zawartość wodoru dyfuzyjnego w materiałach eksploatacyjnych. Elektrody o niskiej zawartości wodoru należy wysuszyć przed użyciem, aby zapobiec pękaniu wywołanemu wodorem.

Kontrola parametrów procesu spawania
Dopływ ciepła podczas spawania rur ze stali żaroodpornej musi być odpowiednio kontrolowany. Nadmierne doprowadzenie ciepła może prowadzić do zgrubienia ziaren i zwiększenia naprężeń spoiny, zmniejszając w ten sposób wytrzymałość i odporność cieplną złącza. Nadmierne doprowadzenie ciepła może spowodować niepełne stopienie lub wady spoiny. Spawanie wieloprzejściowe jest zwykle stosowane w celu zminimalizowania skutków termicznych pojedynczej spoiny. Parametry takie jak prąd spawania, napięcie i prędkość należy dostosować do materiału rury, grubości i pozycji spawania, aby uniknąć koncentracji naprężeń i potencjalnego pękania.

Kontrola odkształceń i naprężeń podczas spawania
Stal żaroodporna podczas spawania generuje znaczne naprężenia spawalnicze. Niewłaściwa kontrola może prowadzić do deformacji, a nawet pęknięć. Dlatego często stosuje się spawanie symetryczne lub pomijane w celu rozłożenia naprężeń podczas spawania. Stosuje się także odpowiednie mocowania i osprzęty, które zapobiegają nadmiernemu przemieszczaniu się spawanych elementów. W przypadku grubszych rur stalowych można zastosować miejscowe ogrzewanie w odcinkach podczas spawania, aby złagodzić koncentrację naprężeń i zapewnić stabilność wymiarową po spawaniu.

Znaczenie obróbki cieplnej po spawaniu
Złącza spawane rur stalowych żaroodpornych generują podczas chłodzenia znaczne naprężenia własne, a w przypadku niektórych gatunków stali może nawet powstać krucha mikrostruktura, co jest szkodliwe dla rur poddawanych długotrwałej pracy w wysokiej temperaturze. Dlatego obróbka cieplna po spawaniu jest niezbędna. Odpuszczanie lub normalizowanie może zmniejszyć naprężenia szczątkowe, udoskonalić mikrostrukturę i poprawić ogólną wydajność złącza. Temperaturę obróbki cieplnej i czas przetrzymywania należy dostosować do materiału rury i grubości ścianki, aby zapewnić dobrą wytrzymałość złącza spawanego w wysokich temperaturach.

Kontrola i naprawa wad spawalniczych
Po spawaniu należy dokładnie ocenić jakość spoiny za pomocą oględzin, badań radiograficznych, badań ultradźwiękowych i innych metod, aby upewnić się, że nie ma wad, takich jak pęknięcia, pory i wtrącenia żużla. Po wykryciu usterek należy je naprawić zgodnie z wymogami procesu. Podczas naprawy obszarów spawanych należy również przeprowadzić podgrzewanie wstępne i obróbkę cieplną następczą, aby zapobiec powstawaniu nowych defektów. Wszystkie procesy naprawy powinny być dokumentowane w celu późniejszej identyfikowalności jakości.

Porównanie środków ostrożności podczas spawania różnych typów rur stalowych żaroodpornych
Środki ostrożności dotyczące spawania różnią się w zależności od rodzaju stali żaroodpornej. Na przykład podgrzewanie wstępne, wybór materiału do spawania i obróbka po spawaniu są różne w przypadku stali żaroodpornych martenzytycznych, austenitycznych i duplex. W poniższej tabeli porównano najważniejsze środki ostrożności podczas spawania kilku popularnych rodzajów stali żaroodpornej:

Środowisko spawania i środki bezpieczeństwa
Spawanie stali żaroodpornej zwykle odbywa się w warunkach pracy w wysokiej temperaturze i dużej intensywności, dlatego należy podjąć środki ostrożności. Na placu budowy należy utrzymywać dobrą wentylację, aby zapobiec oddziaływaniu dymów spawalniczych i szkodliwych gazów na operatorów. Spawacze powinni nosić odzież ochronną, maski i rękawice odporne na wysokie temperatury, aby uniknąć obrażeń spowodowanych odpryskami spawalniczymi. Powinien być również dostępny odpowiedni sprzęt gaśniczy, aby zapobiec pożarom spowodowanym iskrami spawalniczymi.