Čo treba venovať pozornosť pri procese zvárania žiaruvzdorných oceľových rúr

Základné charakteristiky zvárania žiaruvzdorných oceľových rúr
Oceľové rúry odolné voči teplu sú široko používané vo vysokoteplotných prostrediach, ako sú kotly, výmenníky tepla a chemické zariadenia. Ich požiadavky na zváranie sa líšia od požiadaviek bežnej uhlíkovej ocele. Oceľové rúry odolné voči teplu zvyčajne obsahujú vysoké podiely legujúcich prvkov, ako je chróm, nikel a molybdén. Tieto prvky zvyšujú ich pevnosť a odolnosť voči oxidácii pri vysokých teplotách, ale ovplyvňujú aj ich náchylnosť na vznik trhlín za tepla, stabilitu mikroštruktúry a procesné okno počas zvárania. Preto je počas zvárania nevyhnutné dôkladné pochopenie mikroštruktúry materiálu a dynamiky napätia, aby sa predišlo zlyhaniu spoja alebo zníženiu tepelnej odolnosti v dôsledku nesprávnej manipulácie.

Požiadavky na prípravu pred zváraním a predhrievanie
Pred zváraním žiaruvzdorných oceľových rúr je nevyhnutné dôkladné vyčistenie, aby sa zabezpečilo, že drážka zvaru a okolité oblasti sú bez oleja, hrdze a nečistôt, aby sa predišlo tvorbe pórov a troskových inklúzií počas zvárania. Predhrievanie je obzvlášť dôležité pri zváraní žiaruvzdorných ocelí, najmä tých, ktoré obsahujú vysoko legujúce prvky. Predhrievanie spomaľuje rýchlosť ochladzovania, znižuje tendenciu tvrdnutia v oblasti zvaru a minimalizuje riziko praskania. V závislosti od triedy ocele a hrúbky steny sa teplota predhrievania vo všeobecnosti pohybuje od 150 °C do 350 °C. Pred zváraním sa musí použiť nástroj na meranie teploty, ktorý potvrdí, že teplota predohrevu spĺňa špecifikované normy.

Výber a prispôsobenie zváracieho materiálu
Výber správneho zváracieho materiálu je rozhodujúci pre zabezpečenie kvality zvárania. Tepelne odolné zváranie oceľových rúrok zvyčajne používa elektródy alebo drôty, ktoré zodpovedajú zloženiu základného materiálu, aby sa zachovala pevnosť spoja a odolnosť proti korózii v prostredí s vysokou teplotou. Napríklad Cr-Mo žiaruvzdorná oceľ vyžaduje elektródy s nízkym obsahom vodíka, zatiaľ čo austenitická žiaruvzdorná oceľ vyžaduje žiaruvzdorný spotrebný materiál obsahujúci nikel a chróm. Musí sa zvážiť aj obsah difúzneho vodíka v spotrebnom materiáli. Elektródy s nízkym obsahom vodíka by sa mali pred použitím vysušiť, aby sa zabránilo praskaniu spôsobenému vodíkom.

Kontrola parametrov procesu zvárania
Tepelný príkon zvárania žiaruvzdorných oceľových rúr musí byť riadne kontrolovaný. Nadmerný prívod tepla môže viesť k zhrubnutiu zŕn a zvýšenému namáhaniu zvaru, čím sa zníži húževnatosť a tepelná odolnosť spoja. Nadmerný prívod tepla môže mať za následok neúplné tavenie alebo chyby zvaru. Viacprechodové zváranie sa zvyčajne používa na minimalizáciu tepelných účinkov jedného zvaru. Parametre ako zvárací prúd, napätie a rýchlosť musia byť nastavené podľa materiálu, hrúbky a polohy zvárania potrubia, aby sa predišlo koncentrácii napätia a potenciálnemu praskaniu.

Kontrola deformácie a napätia počas zvárania
Žiaruvzdorná oceľ vytvára počas zvárania značné zváracie napätie. Nesprávne ovládanie môže viesť k deformácii alebo dokonca prasklinám. Preto sa často používa symetrické zváranie alebo preskokové zváranie na rozloženie napätia počas zvárania. Používajú sa aj vhodné prípravky a prípravky, aby sa zabránilo nadmernému posunu zváraných komponentov. Pri hrubších oceľových rúrach je možné počas zvárania použiť v úsekoch lokalizovaný ohrev na zmiernenie koncentrácie napätia a zabezpečenie rozmerovej stability po zváraní.

Význam tepelného spracovania po zváraní
Tepelne odolné zvárané spoje oceľových rúrok vytvárajú počas chladenia značné zvyškové napätie a niektoré druhy ocele môžu dokonca vytvoriť krehkú mikroštruktúru, ktorá je škodlivá pre rúry vystavené dlhodobej prevádzke pri vysokej teplote. Preto je nevyhnutné tepelné spracovanie po zváraní. Temperovanie alebo normalizácia môže znížiť zvyškové napätie, zlepšiť mikroštruktúru a zlepšiť celkový výkon spoja. Teplota tepelného spracovania a čas zdržania by mali byť prispôsobené materiálu potrubia a hrúbke steny, aby sa zabezpečil dobrý výkon zvarového spoja pri vysokej teplote.

Kontrola a oprava defektov pri zváraní
Po zváraní by sa mala kvalita zvaru dôkladne vyhodnotiť vizuálnou kontrolou, rádiografickým testovaním, ultrazvukovým testovaním a inými metódami, aby sa zabezpečila absencia defektov, ako sú praskliny, póry a troskové inklúzie. Po zistení chýb by sa mali opraviť podľa požiadaviek procesu. Predhrievanie a následné tepelné spracovanie by sa malo vykonávať aj pri opravách zváraných oblastí, aby sa predišlo novým defektom. Všetky opravárenské procesy by mali byť zdokumentované pre následnú sledovateľnosť kvality.

Porovnanie zváracích opatrení pre rôzne typy tepelne odolných oceľových rúr
Opatrenia pri zváraní sa líšia v závislosti od typu žiaruvzdornej ocele. Napríklad predhrievanie, výber zváracieho materiálu a úprava po zváraní sa líšia pre martenzitické, austenitické a duplexné žiaruvzdorné ocele. Nasledujúca tabuľka porovnáva kľúčové opatrenia na zváranie niekoľkých bežných typov žiaruvzdornej ocele:

Zváračské prostredie a bezpečnostné opatrenia
Zváranie žiaruvzdornej ocele sa zvyčajne vyskytuje pri vysokej teplote a vysokej intenzite pracovných podmienok, preto je potrebné prijať bezpečnostné opatrenia. Na stavenisku by sa malo udržiavať dobré vetranie, aby sa zabránilo tomu, že výpary zo zvárania a škodlivé plyny ovplyvnia obsluhu. Zvárači by mali nosiť ochranný odev, masky a rukavice odolné voči vysokým teplotám, aby sa vyhli zraneniam spôsobeným rozstrekom zo zvárania. K dispozícii by malo byť aj vhodné protipožiarne vybavenie na predchádzanie požiarom spôsobeným iskrami zo zvárania.