Какие параметры определяют необходимость подогрева кромок перед сваркой
Какие параметры определяют необходимость подогрева кромок перед сваркой
Предварительный подогрев
Перед началом выполнения сварки корневого слоя шва или установкой прихваток, производится подогрев торцов труб и прилегающих к ним участков в соответствии с требованиями РД-25.160.00-КТН-037-14.
Предварительный подогрев стыков труб с толщиной стенки 17 мм должен осуществляться c помощью установок индукционного нагрева.
Средства нагрева должны обеспечивать равномерный подогрев торцов по периметру стыка и прилегающих к нему участков поверхностей труб в зоне шириной 150 мм (±75 мм в обе стороны от стыка).
Подогрев не должен нарушать целостность изоляции. В случае применения газопламенного нагрева следует применять термоизолирующие пояса и/или боковые ограничители пламени.
Продолжительность подогрева определяется экспериментально для каждого подогревателя в зависимости от температуры окружающего воздуха и толщины стенки трубы.
Режимы предварительного подогрева при сварке корневого слоя шва электродами с основным видом должны соответствовать РД-25.160.00-КТН-037-14 таблице 8.3.
Минимальная температура предварительного подогрева стыков труб прочностных классов К56 любыми разрешенными методами сварки (кроме случая сварки корневого слоя шва электродами с целлюлозным видом покрытия) должна составлять «плюс» 50°С при температуре окружающего воздуха выше 0°С и «плюс» 100°С при температуре окружающего воздуха ниже 0°С.
При выполнении работ по сварке захлестов минимальная температура предварительного подогрева должна составлять «плюс» 100+30°С.
Температуру предварительного подогрева стыков труб различных прочностных классов, разнотолщинных труб или разнотолщинных соединений устанавливают по максимальному значению, требуемому для одного из стыкуемых элементов.
Температуру предварительного подогрева кромок запорной арматуры принимают на 20°С ниже указанных в РД-25.160.00-КТН-037-14 таблицах 8.3, 8.4. При выполнении подогрева стыков следует контролировать равномерность нагрева элементов соединения. При наличии в паспорте на запорную арматуру требований завода-изготовителя по максимально допустимой температуре нагрева корпуса в рабочей зоне для соединений «переходное кольцо плюс корпус арматуры» следует предпринять меры по ограничению температуры корпуса в рабочей зоне. Для этой цели рекомендуется применять кольцевые пропановые горелки, оборудованные боковым ограничителем пламени и/или осуществить по согласованию с Заказчиком мероприятия по сопутствующему охлаждению корпуса запорной арматуры.
Контроль соблюдения требований по температуре предварительного подогрева производится поверенным контактным или бесконтактным термометром с погрешностью измерений не более 10°С или термокарандашами.
Замер температуры во всех случаях производится не менее чем в четырех точках по периметру стыка на расстоянии от 60 до 75 мм от торца.
Допускается проведение сопутствующего подогрева с помощью однопламенных горелок в случае снижения температуры предварительного подогрева непосредственно перед сваркой корневого слоя шва на 10°С ниже регламентированной температуры 50°С; на 20°С ниже регламентированной температуры 100°С и на 30°С ниже регламентированных температур 150°С и 200°С.
С целью предотвращения быстрого остывания стыков после сварки следует применять защитные теплоизолирующие пояса (кожухи).
Сборка и сварка производится на внутреннем гидравлическом центраторе без прихваток.
Допускается установка прихватов количеством не менее 4 шт, длиной не менее 150-200 мм. При этом использовать режимы и сварочные материалы указанные для корневого слоя шва.
При сборке заводские швы следует смещать относительно друг друга не менее, чем на 100 мм. При этом они должны располагаться в верхней половине периметра свариваемых труб.
Смещение кромок труб не должно превышать 2 мм. Допускаются локальные смещения кромок до 2,8 мм при общей протяженности участков с такими смещениями не более 1/6 периметра стыка. Измерение величины смещения кромок осуществляется шаблоном по наружным поверхностям труб.
Величина зазора между стыкуемыми кромками труб должна составлять 2,5-3,5мм.
Запрещается подогрев трубопровода (стенки трубы, запорной арматуры, соединительных деталей) всеми видами газовых горелок, индукционными подогревателями, перегретым паром, кострами, факелами, горючими жидкостями и т.д. при производстве свыше следующих температур:
– свыше 250°С – для трубопровода, засыпанного после укладки в траншею.
– свыше 500°С – на всех стадиях строительства трубопровода (за исключением сварочных работ, выполняемых соответствии с технологическими картами, разработанными в установленном порядке)
Запрещается подогрев стенки трубы и элементов трубопровода при производстве захлестав, варке соединительных деталей, запорной арматуры и катушек независимо от величины температуры нагрева и видов применяемых подогревателей(всеми видами газовых горелок, индукционными подогревателями, перегретым паром, кострами, факелами, горючими жидкостями и т.д).
Какие параметры определяют необходимость подогрева кромок перед сваркой
Предварительный подогрев
Перед началом выполнения сварки корневого слоя шва или установкой прихваток, производится подогрев торцов труб и прилегающих к ним участков в соответствии с требованиями РД-25.160.00-КТН-037-14.
Предварительный подогрев стыков труб с толщиной стенки 17 мм должен осуществляться c помощью установок индукционного нагрева.
Средства нагрева должны обеспечивать равномерный подогрев торцов по периметру стыка и прилегающих к нему участков поверхностей труб в зоне шириной 150 мм (±75 мм в обе стороны от стыка).
Подогрев не должен нарушать целостность изоляции. В случае применения газопламенного нагрева следует применять термоизолирующие пояса и/или боковые ограничители пламени.
Продолжительность подогрева определяется экспериментально для каждого подогревателя в зависимости от температуры окружающего воздуха и толщины стенки трубы.
Режимы предварительного подогрева при сварке корневого слоя шва электродами с основным видом должны соответствовать РД-25.160.00-КТН-037-14 таблице 8.3.
Минимальная температура предварительного подогрева стыков труб прочностных классов К56 любыми разрешенными методами сварки (кроме случая сварки корневого слоя шва электродами с целлюлозным видом покрытия) должна составлять «плюс» 50°С при температуре окружающего воздуха выше 0°С и «плюс» 100°С при температуре окружающего воздуха ниже 0°С.
При выполнении работ по сварке захлестов минимальная температура предварительного подогрева должна составлять «плюс» 100+30°С.
Температуру предварительного подогрева стыков труб различных прочностных классов, разнотолщинных труб или разнотолщинных соединений устанавливают по максимальному значению, требуемому для одного из стыкуемых элементов.
Температуру предварительного подогрева кромок запорной арматуры принимают на 20°С ниже указанных в РД-25.160.00-КТН-037-14 таблицах 8.3, 8.4. При выполнении подогрева стыков следует контролировать равномерность нагрева элементов соединения. При наличии в паспорте на запорную арматуру требований завода-изготовителя по максимально допустимой температуре нагрева корпуса в рабочей зоне для соединений «переходное кольцо плюс корпус арматуры» следует предпринять меры по ограничению температуры корпуса в рабочей зоне. Для этой цели рекомендуется применять кольцевые пропановые горелки, оборудованные боковым ограничителем пламени и/или осуществить по согласованию с Заказчиком мероприятия по сопутствующему охлаждению корпуса запорной арматуры.
Контроль соблюдения требований по температуре предварительного подогрева производится поверенным контактным или бесконтактным термометром с погрешностью измерений не более 10°С или термокарандашами.
Замер температуры во всех случаях производится не менее чем в четырех точках по периметру стыка на расстоянии от 60 до 75 мм от торца.
Допускается проведение сопутствующего подогрева с помощью однопламенных горелок в случае снижения температуры предварительного подогрева непосредственно перед сваркой корневого слоя шва на 10°С ниже регламентированной температуры 50°С; на 20°С ниже регламентированной температуры 100°С и на 30°С ниже регламентированных температур 150°С и 200°С.
С целью предотвращения быстрого остывания стыков после сварки следует применять защитные теплоизолирующие пояса (кожухи).
Сборка и сварка производится на внутреннем гидравлическом центраторе без прихваток.
Допускается установка прихватов количеством не менее 4 шт, длиной не менее 150-200 мм. При этом использовать режимы и сварочные материалы указанные для корневого слоя шва.
При сборке заводские швы следует смещать относительно друг друга не менее, чем на 100 мм. При этом они должны располагаться в верхней половине периметра свариваемых труб.
Смещение кромок труб не должно превышать 2 мм. Допускаются локальные смещения кромок до 2,8 мм при общей протяженности участков с такими смещениями не более 1/6 периметра стыка. Измерение величины смещения кромок осуществляется шаблоном по наружным поверхностям труб.
Величина зазора между стыкуемыми кромками труб должна составлять 2,5-3,5мм.
Запрещается подогрев трубопровода (стенки трубы, запорной арматуры, соединительных деталей) всеми видами газовых горелок, индукционными подогревателями, перегретым паром, кострами, факелами, горючими жидкостями и т.д. при производстве свыше следующих температур:
– свыше 250°С – для трубопровода, засыпанного после укладки в траншею.
– свыше 500°С – на всех стадиях строительства трубопровода (за исключением сварочных работ, выполняемых соответствии с технологическими картами, разработанными в установленном порядке)
Запрещается подогрев стенки трубы и элементов трубопровода при производстве захлестав, варке соединительных деталей, запорной арматуры и катушек независимо от величины температуры нагрева и видов применяемых подогревателей(всеми видами газовых горелок, индукционными подогревателями, перегретым паром, кострами, факелами, горючими жидкостями и т.д).
Какие параметры определяют необходимость подогрева кромок перед сваркой
Main Menu
Предварительный, сопутствующий и последующий подогрев в сварочном производстве
В современном производстве широко распространено использование сталей со специальными свойствами. Применение данных материалов позволяет получить изделия с высокими прочностными свойствами, коррозионной и химической стойкостью, способных работать в условиях критических температур и дающих дополнительные возможности по снижению веса и общей стоимости конечных изделий.
Тем не менее использование специальных материалов требует применения особых технологий во время выполнения процессов вырезки заготовок и проведения сварочных операций.
Технология подогрева
Эффективным методом предотвращения образования возможных дефектов, таких как появление горячих и холодных трещин, изменение свойств материала в зоне термического влияния является применение предварительного, сопутствующего и последующего подогрева при выполнении сварочных операций и других технологических операций. При резке данных материалов обычно применяется предварительный подогрев, при сварке применяется предварительный, а также сопутствующий и последующий подогрев.
Подогрев может также применяться при обработке других материалов (например, алюминия), особенно при большой толщине материала. При резке сталей применение подогрева позволяет разрезать металл большой толщины с лучшим качеством и более высокой скоростью.
Температура и зона необходимого прогрева зависит от типа материала, его толщины и последующего процесса обработки. При этом важно выдерживать технологически заданную температуру непосредственно в процессе сварки и резки материала. Подогрев должен быть обеспечен равномерно по всей толщине материала на всю зону термического влияния.
В зависимости от возможностей производства, применяемых материалов, размеров изделий и последующего процесса обработки применяются различные варианты нагрева, такие как:
— нагрев в печи с последующим перемещением заготовок на сварочно-сборочные стенды;
— нагрев заготовки газовым пламенем с последующим выполнением сварочных и резательных операций;
— локальный нагрев газовыми горелками, технологически совмещенный с процессом сварки/резки,
— нагрев электрическими матами;
— индуктивный нагрев заготовки.
В конечном счете эффективность применения подогрева зависит от точности, равномерности и управляемости процессом распределения температуры по всей толщине материала в требуемой зоне термического влияния, а также скорости выполнения нагрева.
Подогрев газовым пламенем
Локальный нагрев газовыми горелками, технологически совмещенный с процессом сварки/резки, является наиболее универсальным методом, требует минимальных вложений в оборудование. Данный процесс также является экономически выгодным за счет минимального остывания заготовки перед процессом обработки и прогрева только технологически необходимых зон термического влияния без дополнительных затрат на нагрев всей конструкции.
Выделяемая горелками энергия и ее концентрация в пламени должны соответствовать задаче подогрева. Количество данной энергии определяется применяемыми газами, размером и конструкцией сопел.
Горючие газы имеют очень большое влияние на скорость подогрева, возможность автоматизации процесса и конечное качество обработки. Медленногорючие газы (такие как пропан и природный газ) отличаются длинным факелом пламени с широким рассеиванием тепла.
Применение в качестве окислителя воздуха их окружающей среды без наддува приводит к низко контролируемому процессу нагрева и в конечном счете – к неэффективному использованию сжигаемых газов и дополнительным расходам.
При этом важен как правильный выбор горючего газа и окислителя, так и правильное расположение горелок относительно нагреваемого материала для обеспечения передачи всей энергии пламени в обрабатываемый материал.
Слишком большой поток газа при малом расстоянии горелки от подогреваемой поверхности приводит к тому, что пламя будет нагревать не только деталь, но также и саму систему горелок. То же происходит при применении горючего газа с низкой скоростью горения (пропан или природный газ) за счет того, что факел пламени отражается от нагреваемой поверхности и догорает в области горелок. В конечном счете тратится избыточное количество энергии и происходит перегрев горелок и более быстрый выход их из строя. Пламя на основе комбинации ацетилена и сжатого воздуха дает максимальную энергию за счет высокой температуры горения ацетилена и может быть хорошо скорректированным и контролируемым. Горелки на данной смеси газов за счет высокой скорости горения ацетилена и, как следствие, высокой концентрации энергии пламени являются наиболее эффективными по производительности, долговечности и экономичности.
В то же время низкая концентрация выделяемой влаги в пламени при сгорании ацетилена ( 0 #1 profile 31.10.2018 19:16
Индукционный нагрев для термообработки сварных соединений — быстрота, удобство и технологичность.
Предварительный подогрев
Предварительный подогрев кромок свариваемых труб заключается в повышении их температуры до необходимого значения, которое зависит от ряда факторов – характеристик металла трубы, толщины ее стенки, температуры окружающего воздуха.
Как правило, предварительный подогрев проводят по следующим причинам:
1. Снижается скорость остывания наплавляемого металла и металла трубы, благодаря чему сварной стык приобретает большую вязкость и становиться устойчивым к образованию трещин.
Кроме того, при меньшей скорости охлаждения наплавляемого металла, происходит более интенсивное рассеяние водорода из металла шва в окружающую среду и околошовную зону. Так как накопление водорода в металле сварного шва является причиной зарождения и распространения холодных трещин, выполнение предварительного подогрева способствует снижению риска их образования. По этой же причине, для ряда металлов, содержащих большое количество диффузионного водорода, предварительный подогрев перед сваркой является обязательной процедурой.
2. Снижается усадочное напряжение шва и металла кромок трубы, чтобы бывает важно при формировании соединений под высоким напряжением.
В общем случае необходимость выполнения предварительного подогрева и минимальные температуры, до которых необходимо нагревать околошовную зону, определяются отраслевыми стандартами на проведение такого вида работ.
Сопутствующий (межслойный) подогрев
В общем случае, сопутствующий или иначе межслойный подогрев выполняется для тех же целей и по тем же причинам, что и предварительный.
Главное условие межслойного подогрева заключается в том, что температура металла свариваемых кромок между первым и последним проходом (формированием слоев сварного шва) – не должна опускаться ниже температуры предварительного подогрева.
Необходимость и условия выполнения предварительного подогрева также регламентируются соответствующими отраслевыми стандартами.
Термообработка сварного соединения
При сварке труб из некоторых видов металла, а также при сварке толстостенных труб, в области сварного соединения возникают внутренние термические напряжения. Их наличие значительно ухудшает механические свойства сварного стыка, что может привести к его излому и образованию трещин.
Для снятия образовавшихся напряжений в сварном шве, его подвергают термической обработке, которая заключается в нагреве сварного шва и околошовной зоны до температур 550 — 950 °С (в зависимости от вида термообработки), выдержки при этой температуре в течение определенного времени и постепенного, длительного охлаждения.
Необходимость и параметры термообработки для каждого конкретного случая определяются отраслевыми стандартами. Как правило, термообработке подвергают сварные соединения на трубопроводах высокого давления, тройники и отводы.
Нагрев перед нанесением изоляции
Для антикоррозионной и механической защиты сварного соединения, а также термоизоляции его покрывают полимерным покрытием, технологические условия нанесения которого, требуют нагревать металлическую основу до температуры 50-180 °С. Это обеспечивает лучшую адгезию и усадку покрытия, что особенно важно при низких температурах окружающей среды.
Особенности подготовки металла под сварку
Прежде, чем приступить к свариванию металлических изделий, необходимо их подготовить. Непосредственно подготовка металла под сварку состоит из нескольких этапов. Вначале металл подвергается правке, затем осуществляется разметка и резка изделия, его зачистка и подогрев. На заключительной стадии производятся гибка и обработка кромок. Эти процедуры необходимы для того, чтобы добиться качественного соединения элементов конструкции.
Стоит помнить: ржавчина, частички металла, прочие элементы, оставшиеся на поверхности, препятствуют качественной сварке.
Поэтому важна правильная подготовка деталей к сварке, которая позволяет улучшить свариваемость. Количество процедур, которые необходимо выполнить при подготовке деталей под сварку, может различаться в зависимости от конкретной ситуации – степени загрязненности, деформации заготовок, объема работ и прочее. При этом все этапы подготовки регулируются согласно ГОСТ 5264-80.
Правка металла – особенности процесса
Металлические заготовки при транспортировке или по иной причине могут деформироваться. В этом случае возникают сложности с их стыковкой в области сваривания, что приводит к снижению качества сварного шва.
Поэтому подготовительно выполняется правка изделия. В зависимости от размеров заготовок и сложности искривленных участков применяется холодная или горячая правка. Она выполняется вручную или специальными приспособлениями. Плиты из чугуна и стали вручную исправляют молотком или кувалдой. При необходимости создать большее давление применяется ручной пресс. Он представляет собой винтовой аппарат с двумя плитами, между которыми укладывают детали с деформированными участками, и выправляют их под высоким давлением.
Если вручную исправить деформацию невозможно, используются специальные приспособления – в частности, листоплавильные станки или прессы различных типов. Данные устройства работают на электродвигателях, вырабатывающих необходимую для работы мощность, для передачи которой используются редукторы. Таким образом удается увеличить давление на искривленные участки.
Особенности разметки заготовок
Подготовка деталей под сварку включает в себя такой важный этап, как разметка заготовок. Необходимость его выполнения связана с несовпадением размеров профилей с параметрами деталей, которые будут использованы в конструкции. Поэтому профиль необходимо подрезать. А перед этим – разметить, задав необходимые размеры.
Выделяют несколько способов разметки: ручная, оптическая, мерная резка. При ручной разметке используются простые инструменты для измерений – например, линейка или штангенциркуль. Если размечается небольшая партия однотипных заготовок, применяются изготовленные из алюминия или профилируемых листов шаблоны. Ручной способ отличается трудоемкостью и низкой скоростью выполнения работы.
При оптическом способе нанесения разметки применяются разметно-маркировочные машины. Их преимущество заключается в высокой скорости – до 10 метров в минуту. Чтобы разметить заготовку, необходимо запрограммировать аппарат под установленные параметры. Для нанесения разметки в данных устройствах используется пневматический крен.
Технология мерной резки не предполагает нанесение разметки на профили – в этом случае в специальные машины закладывается программа с указанием конфигурации и размеров заготовок. В результате аппарат сразу режет изделие под заданную форму.
Резка металла
Это один из важнейших этапов, который предполагает подготовку металла под сварку, поскольку иначе не получится добиться нужного размера заготовок. Выделяют механическую и термическую резку. При механической резке используются ручные и механические инструменты.
Процесс термической резки представляет собой плавление металла по предварительно нанесенным отметкам. Этот тип работ также может быть ручным и автоматизированным. Для выполнении операции применяются кислородный резак, дуговая сварка, плазматрон. Также термическая резка осуществляется с применением станков, аппаратов, работающих в полу- или в автоматическом режиме.
Стоит отметить, что термическая резка – это универсальная технология, которая позволяет разрезать изделия в различных направлениях, как прямолинейно, так и криволинейно.
Этапы подготовки кромок
Зачистка изделия
Сварочные работы необходимо проводить на предварительно подготовленных поверхностях – очищенных от механических загрязнений, и химических пленок. Присутствие даже небольших частичек загрязнений может привести к растрескиванию конструкции, пористости, напряжению в металле. В результате сварное соединение утрачивает свои качественные 
характеристики.
Не стоит забывать об оксидной пленке, которая образуется на поверхности металлов при их контакте с воздухом. Она является жаростойкой, препятствует качественной сварке. Удалить ее можно как болгаркой, так и вручную, щеткой из металла.
На производстве детали зачищаются пескоструйными и дробеструйными аппаратами. Также производится химическая чистка – путем погружения изделий на определенное время в ванну с химическими реагентами. Этот тип очистки в основном используется при подготовке деталей из цветных металлов, а черные, стальные заготовки зачищаются вручную.
Подготовка кромок под сварку
Кромки заготовок, особенно большой толщины, предварительно необходимо зачистить и придать им нужную геометрическую форму. Выделяют плоские, V-образные и Х-образные кромки. Плоские кромки используются при соединении тонких изделий, вторые два вида – при стыковке толстых заготовок.
Важно: кромки не обрабатываются, если толщина детали не более 3 мм.
Подготовка кромок под сварку состоит из обработки ширины зазора, угла разделки, регулировки длины откоса. При подготовке кромок под сварку труб различной толщины их обработка особенно актуальна – в противном случае металл не провариться. Поэтому важно подобрать правильный скос, благодаря которому переход между деталями будет плавным. А это снимет напряжение нагрузки во время использования готового изделия.
Для подрезки кромок при подготовке труб к сварке холодным способом используются станки или ручные инструменты. Термический способ предполагает использование горелок – ручных или автоматических.
Холодная подготовка металла к сварке считается более качественной. В этом случае в разы повышается точность сборки конечного изделия. А после термической обработки фаски зачастую нужно довести до правильных размеров и формы, особенно когда осуществляется подготовка труб под сварку.
Сборка изделий под сварку
Сборка под сварку – это заключительный этап подготовки. В этом случае отдельные детали фиксируются, чтобы они после сварки остались в нужном положении. Зачастую недостаточно просто расположить их рядом или зафиксировать специальным устройством – необходимо выполнить точечную приварку двух деталей. Это обеспечивает надежность конструкции и сохраняет ее форму. Такую заготовку можно расположить так, чтобы было удобно сделать горизонтальный шов.
К сборке изделий предъявляются следующие требования:
Сборка осуществляется после того, как полностью завершена подготовка поверхности металла под сварку. К местам соединения деталей нужно обеспечить свободный доступ. Все заготовки должны быть надежно скреплены, чтобы избежать деформации при сварке.
Особенности подготовки труб к сварке
Подготовка труб к сварке требует ответственного отношения. Так, трубы, изготовленные из низколегированной и углеродистой стали обрабатываются только вручную холодным способом. Марка стали влияет на глубину снятия металла. При подготовке труб к сварке нужно обязательно проверять толщину стенок: по всей окружности торцов в месте соединения она должна быть одинаковой. А сами торцы – перпендикулярными.
После того, как изделия подготовлены, можно переходить к сварочным работам. Для этого может использоваться полуавтоматический инвертор. И подготовка к работе сварочного полуавтомата – не менее важный аспект работы. Необходимо выставить силу тока, скорость подачи сварочной проволоки, расход защитного газа.
Таким образом, подготовка металла под сварку – один из важнейших этапов работы. Времени она занимает много, однако при соблюдении всех правил гарантирует высокое качество конечного результата.
Подробнее с подготовкой металла можно ознакомиться на видео: