Сварка — это основной процесс формирования сердцевины фланцевых-соединенных, изогнутых и комбинированных нагревательных трубок 316. Необоснованный порядок сварки приведет к наложению разнонаправленных остаточных растягивающих напряжений, усугубит сенсибилизацию зон термического-воздействия и создаст скрытые зазоры, вызывающие щелевую коррозию. Многие внезапные утечки нагревательных трубок в агрессивных средах происходят из-за неправильных процедур сварки, а не из-за дефектов качества материала. В этой статье анализируются негативные последствия неправильной последовательности сварки и формулируются стандартизированные этапы работы.
1. Механизм вреда от нарушения порядка сварки.
(1) Совокупное остаточное напряжение
Если несколько сварных соединений свариваются непрерывно без промежутков, каждый сварной шов будет вызывать неравномерное напряжение термической усадки. Последовательная сварка соседних позиций приводит к наложению напряжений и их концентрации на теле трубы, основании фланца и изогнутом переходном участке. При совместном действии растягивающего напряжения и хлоридной среды весьма вероятно возникновение коррозионного растрескивания под напряжением.
(2) Вторичная термическая сенсибилизация
Диапазон температур 450–850 градусов — это интервал сенсибилизации нержавеющей стали 316. Сварка предыдущего сварного шва и немедленное выполнение соседней сварки приведет к тому, что первый сварной шов и его зона термического-воздействия неоднократно войдут в температурную зону сенсибилизации, что приведет к массивному выделению карбида хрома, серьезному обеднению хромом на границах зерен и резкому снижению стойкости к межкристаллитной коррозии.
(3) Деформация и образование зазоров
Односторонняя фиксированная-непрерывная сварка по всей длине может привести к асимметричной термической деформации трубопроводного фитинга, что приведет к смещению корня сварного шва, неполному провару и невидимым узким зазорам внутри сварного шва. Коррозионные ионы накапливаются в зазорах, образуя ячейки окклюзии, вызывая щелевую коррозию, которую невозможно обнаружить при внешнем осмотре.
2. Стандартный процесс сегментированной скиповой сварки (основная оптимизированная схема)
Предварительная-точечная сварка: используйте 4–6 равномерно распределенных позиционирующих паяных соединений, чтобы зафиксировать фланец и корпус трубы во избежание смещения во время формальной сварки.
Пропустить сегментацию сварки: разделите круговой сварной шов на 4 равные части, сначала сварите участок № 1, затем перейдите к диагональному участку № 3; после охлаждения до температуры, близкой к комнатной, сварить поочередно секции №2 и №4.
Контроль интервального охлаждения: каждая секция сварки должна быть приостановлена на 3–8 минут, чтобы позволить заготовке естественным образом остыть и выйти из температурной зоны сенсибилизации перед следующей сварочной операцией.
Защита задней стороны аргоном на протяжении всего процесса: Избегайте окисления и включения шлака в корне сварного шва, чтобы устранить внутренние источники коррозии внутри сварного шва.
3. Правила последовательности сварки U-образных и многоголовочных комбинированных нагревательных труб
Для U-образных нагревательных трубок с двумя фланцами на обоих концах: сначала приварите фланец на одном конце, полностью охладите и снимите напряжение, затем переверните заготовку, чтобы приварить фланец на другом конце; никогда не зажимайте оба конца для одновременной сварки. Для многорядных-трубных комплексных нагревательных узлов: сваривайте отдельные трубы одну за другой с шахматными интервалами, запрещайте интенсивную непрерывную сварку соседних стыков труб, а также предотвращайте общую термическую деформацию рамы крепления и дополнительные монтажные напряжения.
4. Дополнительные-процессы после сварки для исправления дефектов последовательности сварки со смещением
После завершения сварки выполните общую химическую пассивацию, чтобы восстановить пассивную пленку, поврежденную теплом сварки, на поверхности зоны термического-воздействия.
Для нагревательных трубок, используемых в условиях коррозии с высоким-хлоридом, после сварки выполните комплексный отжиг для снятия напряжений, чтобы устранить накопленные растягивающие остаточные напряжения.
Проведите проверку проплавления основных сварных швов на наличие крошечных трещин и неполного провара, скрытого деформацией.
5. Сравнительный эффект различных режимов сварки.
表格
| Режим сварки | Уровень стресса и чувствительности | Скрытая опасность коррозии |
|---|---|---|
| Непрерывная сплошная-однокруговая-сварка | Высокий стресс + повторная сенсибилизация | Чрезвычайно высокий |
| Последовательная непрерывная сварка по часовой стрелке | Частичная суперпозиция напряжений | Середина |
| Сегментированная сварка с диагональным пропуском | Равномерное низкое напряжение, один термический цикл | Очень низкий |
Заключение
Основная цель стандартизированной последовательности сварки — контролировать количество термических циклов, которые заготовка проходит в диапазоне температур сенсибилизации, и рассеивать остаточное сварочное напряжение. Использование диагональной сварки с интервалами охлаждения может снизить вероятность разрушения нагревательных трубок 316, вызванного сваркой-коррозией, более чем на 75 %, что является низкой-затратой и важной характеристикой процесса при массовом производстве.
