новости компании о Важность термообработки фланцев после сварки

Для определенных типов металлических фланцев, особенно предназначенных для работы под высоким давлением, при высоких температурах или в критических условиях, послесварочная термообработка (ПВТО) является не просто рекомендуемой практикой, а решающим шагом для обеспечения целостности и долговечности соединения. ПВТО, также известная как снятие напряжений, представляет собой контролируемый процесс нагрева, выдержки и охлаждения сварного компонента для снятия остаточных напряжений и улучшения механических свойств сварного шва и прилегающей зоны термического влияния (ЗТВ).

Почему ПВТО необходима для фланцев?

Сварка по своей природе вносит значительные термические напряжения в металл. Когда расплавленный металл сварного шва затвердевает и остывает, он сжимается, воздействуя на окружающий основной материал. Этот неравномерный нагрев и охлаждение создают:

1. Остаточные напряжения: Это внутренние напряжения, «запертые» внутри материала даже после удаления внешних сил (например, тепла сварки). Высокие остаточные напряжения могут привести к:

   • Деформации и короблению: Влияет на плоскостность фланца, затрудняя правильную посадку прокладки.

   • Растрескиванию: Особенно в подверженных материалах, остаточные напряжения могут привести к замедленному водородному растрескиванию или коррозионному растрескиванию под напряжением.

   • Снижению усталостной прочности: Высокие остаточные напряжения могут действовать как предварительные нагрузки, снижая способность материала выдерживать циклическую нагрузку.

2. Изменениям микроструктуры и механических свойств: Быстрый нагрев и охлаждение во время сварки могут изменить микроструктуру металла сварного шва и ЗТВ, иногда приводя к образованию более твердых, более хрупких участков.

ПВТО решает эти проблемы путем:

• Снятия напряжений: Нагрев сварного фланца (или горловины фланца, приваренного к трубе) до определенной температуры (ниже температуры превращения), выдержка при этой температуре в течение определенного периода времени, а затем медленное охлаждение позволяет атомам внутри металла перестраиваться. Это снижает или перераспределяет внутренние остаточные напряжения, делая компонент более стабильным и менее подверженным деформации или растрескиванию.

• Улучшения прочности и пластичности: Для некоторых легированных сталей ПВТО может отпускать твердые, хрупкие микроструктуры, образовавшиеся во время сварки, улучшая их прочность и пластичность. Это особенно важно для условий эксплуатации, где хрупкое разрушение вызывает беспокойство (например, низкотемпературные применения).

• Удаления водорода: ПВТО может способствовать диффузии любого захваченного водорода из сварного шва и ЗТВ, предотвращая замедленное водородное растрескивание, что является серьезной проблемой для определенных высокопрочных сталей.

Когда ПВТО требуется для фланцев?

Требование к ПВТО обычно диктуется:

• Типом материала: Обычно для легированных сталей (например, хромомолибденовых сталей, таких как ASTM A182 F11, F22), используемых при высоких температурах, или для некоторых углеродистых сталей (особенно толстых сечений). Нержавеющие стали, как правило, не требуют ПВТО для снятия напряжений, но могут подвергаться отжигу для повышения коррозионной стойкости.

• Толщиной: Более толстые сечения более подвержены высоким остаточным напряжениям и часто требуют ПВТО. Сварочные нормы (например, ASME B31.1, B31.3, ASME Section VIII) указывают минимальные толщины, выше которых ПВТО является обязательной для определенных материалов.

• Условиями эксплуатации: Применения, связанные с высоким давлением, высокой температурой, циклической нагрузкой или коррозионными средами, где существует риск коррозионного растрескивания под напряжением, часто требуют ПВТО.

• Требованиями норм: Различные международные и отраслевые нормы сварки и сосудов под давлением (например, ASME Boiler and Pressure Vessel Code, стандарты API) предписывают ПВТО в зависимости от материала, толщины и условий эксплуатации.

Соображения по ПВТО:

• Контролируемый нагрев и охлаждение: Скорость нагрева и охлаждения должна тщательно контролироваться, чтобы предотвратить возникновение новых напряжений или растрескивания.

• Равномерность температуры: Вся зона сварного шва должна нагреваться равномерно.

• Оборудование: ПВТО может выполняться в больших печах или путем местной термообработки (например, с использованием электрических нагревательных элементов сопротивления или индукционных катушек вокруг сварного шва).

• Стоимость и логистика: ПВТО увеличивает стоимость и время производственного процесса и изготовления.

В заключение, для многих критических применений целостность металлического фланца не является полной, пока он не прошел послесварочную термообработку. Этот жизненно важный металлургический процесс превращает потенциально напряженный и хрупкий сварной шов в более стабильное, прочное и долговечное соединение, фундаментально повышая безопасность и долгосрочную надежность всей трубопроводной системы.