Сварка труб из стали 12х1мф
Для сооружения промысловых трубопроводов, транспортирующих природный газ, содержащий сероводород, используют малоуглеродистые стали марок 10, 20 и низколегированные - 12ХМ, 12Х1МФ, 14ХГС, 15ХМ.
Сэ = С % + 1/9(Мn % + Сr %) + 1 /8Ni % + 1/13Мо %.
Влияние толщины свариваемого металла δ учитывается поправкой Сэ′=0,005δСэ. Тогда полный эквивалет углерода
температура предварительного подогрева Тпод=350Полученная температура предварительного подогрева должна быть проверена и откорректирована путем определения действительных скоростей охлаждения при сварке на принятых режимах и сопоставления результатов расчета с рекомендуемым для данной марки стали диапазоном допустимых скоростей охлаждения.
Концы труб под сварку обрабатывают механическим способом (абразивным кругом, резцом, фрезой и т. п.). В необходимых случаях применяют газовую или плазменную резку, после чего абразивным инструментом зачищают поверхности реза на глубину не менее 1 мм. Если применяют трубы из стали 12ХМ, 15ХМ и им подобные, то при отрицательной температуре термическую резку необходимо проводить с предварительным подогревом до температуры 200-250 °С с последующим медленным охлаждением. Трубы под сварку собирают с помощью наружных центраторов до диаметра 530 мм, а трубы большего диаметра - с помощью внутренних центраторов. При отрицательной температуре воздуха концы труб на длине 150 мм перед сваркой подогревают.
При сварке труб из хромомолибденовой стали первые два слоя выполняют с плавным поворотом секции. Прихватку и сварку корневого слоя выполняют электродами диаметром 2- 3,25 мм, последующие слои - электродами диаметром 4 мм. Запрещается прекращать сварку стыков труб до заполнения 2 /з разделки шва по всей окружности. При вынужденных перерывах в работе обеспечивают медленное охлаждение стыка в теплоизоляции.
Для снижения остаточных сварочных напряжений, которые являются одним из факторов, определяющих склонность сварных соединений к коррозионному растрескиванию, и ликвидации элементов неравновесных структур применяют термическую обработку. Наиболее распространен отпуск с температурой 600-700 °С ( в зависимости от марки стали). Термическую обработку стыков труб из сталей 20, 14ХГС, 12ХМ, 15ХМ проводят не позднее чем через 15 сут после сварки, если стыки были сварены с подогревом. В монтажных условиях сварные соединения нагревают электрическими нагревателями (печи) сопротивления, индукционным, комбинированным или газопламенным способами.
Для термической обработки сварных соединений технологических трубопроводов применяют гибкие электрические нагреватели сопротивления (ГЭН). Эти нагреватели имеют большую удельную мощность (45-50 кВт на 1 м 2 поверхности), позволяют использовать сварочные источники питания (трансформаторы и преобразователи). Стыки магистральных трубопроводов нагревают при помощи разъемных муфельных печей сопротивления ПТО. Для трубопроводов диаметром 57 мм и менее можно использовать газовые горелки.
Автор: Администрация
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
6.5. Технология сварки стыков труб
6.5.1. Сварку стыков труб рекомендуется начинать сразу после прихватки. Промежуток времени между окончанием выполнения прихваток и началом сварки стыков труб из низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса, а также мартенситного и мартенситно-ферритного классов должен быть не более 4 ч. Непосредственно перед сваркой необходимо проверить состояние поверхности стыка и в случае необходимости зачистить его в соответствии с указаниями п.6.2.4.
6.5.2. Стыки труб (деталей) из низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса, а также мартенситного и мартенситно-ферритного классов следует сваривать без перерыва.
При вынужденных перерывах в работе (авария, отключение тока) необходимо обеспечить медленное и равномерное охлаждение стыка любыми доступными средствами (например, обкладкой листовым асбестом), а при возобновлении сварки следует подогреть стык (если это требуется) до температуры, указанной в табл.6.3. Эту температуру нужно поддерживать до окончания сварки.
Не допускается никаких силовых воздействий на стык до завершения его сварки и проведения термообработки, если таковая необходима.
Примечание. Сварное соединение трубопроводов из теплоустойчивых сталей, выполненное с перерывом, должно быть обязательно проконтролировано УЗД по всему периметру шва.
6.5.3. Во всех случаях многослойной сварки разбивать шов на участки необходимо с таким расчетом, чтобы стыки участков ("замки" швов) в соседних слоях не совпадали, а были смещены один относительно другого, и каждый последующий участок перекрывал предыдущий. Размер смещения и перекрытия "а" (рис.6.8) при автоматической сварке под флюсом должен быть не менее 50 мм, при всех других способах сварки - 12-18 мм.
6.5.4. Ручную дуговую сварку следует выполнять возможно короткой дугой, особенно при использовании электродов с основным покрытием, для которых длина дуги должна быть не более диаметра электрода. В процессе сварки необходимо как можно реже обрывать дугу. Перед гашением дуги сварщик должен заполнить кратер путем постепенного отвода электрода и вывода дуги назад на 15-20 мм на только что наложенный шов. Последующее зажигание дуги производится на кромке трубы или на металле шва на расстоянии 20-25 мм от кратера.
6.5.5. При ручной дуговой сварке во избежание зашлаковки металла шва около кромок труб следует наплавлять возможно более плоский валик.
6.5.6. В процессе сварки должны быть обеспечены полный провар корня шва и заделка кратера. По окончании наплавки каждого валика необходимо полностью удалить шлак после его охлаждения (потемнения). При обнаружении на поверхности шва дефектов (трещин, скоплений пор и т.п.) дефектное место следует удалить механическим способом до "здорового" металла и при необходимости заварить вновь.
6.5.7. Для придания сварному соединению надлежащего внешнего вида верхние слои шва следует выполнять по специальной технологии, изложенной в приложении 12.
Независимо от технологии наложения облицовочного слоя, выполненного ручной дуговой сваркой, он должен отвечать следующим требованиям:
выпуклость (усиление) шва следует выдерживать в пределах, указанных в приложении 12; для труб с толщиной стенки более 20 мм максимальный размер выпуклости может составлять 5 мм;
В стыковых швах, выполненных автоматической сваркой, при толщине стенки до 8 мм допускается выполнять шов без выпуклости (шов накладывается заподлицо с трубой).
6.5.8. Во время сварки элементов из подкаливающихся сталей (труб из сталей марок 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР, 10Х9МФБ, 12X11В2МФ и литья аналогичного состава) следует заглушать концы труб или закрывать задвижки на трубопроводе.
6.5.9. При температуре окружающего воздуха ниже 0°С сваривать и прихватывать стыки трубопроводов и труб котлов необходимо с соблюдением следующих требований:
а) минимальная температура окружающего воздуха, при которой может выполняться прихватка и сварка элементов котлов и трубопроводов в зависимости от марки стали, приведена в табл.6.4;
б) стыки труб, которые при положительной температуре полагается сваривать с подогревом и термообрабатывать (см. табл.6.3 и 17.1), при отрицательной температуре должны быть подвергнуты термообработке непосредственно после сварки; перерыв между сваркой и термообработкой допускается при условии поддержания в это время в стыке температуры сопутствующего подогрева;
Требования к температуре окружающего воздуха при сварке и прихватке элементов котлов и трубопроводов
Примечание. При сварке деталей из сталей разных марок требования по допустимой температуре окружающего воздуха принимаются по стали, для которой допустимой температурой окружающего воздуха является более высокая температура.
г) металл в зоне сварного соединения перед прихваткой и сваркой должен быть просушен и прогрет с доведением его температуры до положительной. В случае сварки на трассе трубопроводов из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей стык может не прогреваться, если не требуется подогрева стыка согласно табл.6.3;
д) подогрев стыков при прихватке и сварке производится в тех же случаях, что и при положительной температуре окружающего воздуха, но температура подогрева должна быть на 50°С выше указанной в табл.6.3;
е) во время всех термических операций (прихватки, сварки, термообработки и т.д.) стыки труб должны быть защищены от воздействия осадков, ветра, сквозняков до полного их остывания.
Примечание. При сварке в местных укрытиях типа будок, кабин, палаток температурой окружающего воздуха считается температура внутри укрытия на расстоянии 0,5-0,8 м от стыка по горизонтали.
6.5.10. При сварке трубопроводов и других массивных металлоконструкций из ферромагнитных сталей довольно частым явлением бывает так называемое "магнитное дутье", которое значительно затрудняет ведение процесса сварки и приводит к образованию дефектов в сварном шве. Сущность этого явления состоит в том, что магнитное поле, созданное посторонними источниками тока, которые обычно присутствуют вблизи места сварки, взаимодействует с магнитным полем самой сварочной дуги и нарушает ее стабильное горение. Действие постороннего магнитного поля может быть настолько сильным, что отклонение сварочной дуги не позволяет сварщику наложить сварной шов.
Для устранения или уменьшения магнитного дутья могут быть применены следующие мероприятия: выполнять сварку, когда это возможно, на переменном токе; крепить обратный провод возможно ближе к месту сварки; надежно заземлять свариваемое изделие; ограждать место сварки металлическими экранами для защиты от посторонних магнитных полей.
Если эти меры не приводят к устранению магнитного дутья, то следует использовать более радикальные способы борьбы с этим явлением, один из которых сводится к следующему.
На трубу, подлежащую сварке, или на обе трубы, подготовленные к стыковке либо уже состыкованные, наматывают провод (индуктор) (6-8 витков), подключают к источнику постоянного тока (сварочному преобразователю, выпрямителю) и пропускают через индуктор ток 200-300 А в течение 2-3 мин. Если после этого магнитное поле вокруг труб исчезнет, что проверяется стальной проволокой диаметром 1-1,6 мм и длиной примерно 0,5 м, то проволока не должна притягиваться к трубе. Если проволока притягивается, то надо пропустить через индуктор ток в обратном направлении, т.е. присоединить токоподводящие провода к противоположным выводам индуктора.
6.5.11. Сваренный и зачищенный стык труб с толщиной стенки 6 мм и более сварщик должен заклеймить присвоенным ему клеймом. Клеймо ставят на самом сварном шве вблизи верхнего "замка" (на площадке размером около 20x20 мм, зачищенной абразивным камнем или напильником) или на трубе на расстоянии 30-40 мм от шва.
Если стык сваривают несколько сварщиков, каждый ставит свое клеймо в верхнем конце того участка, который он выполнял. Если стык сваривают по технологии, при которой каждый сварщик должен накладывать швы (слои) в разных местах или по всему периметру стыка (например, при сварке поворотных стыков труб большого диаметра), клеймо ставят все сварщики, выполнявшие этот стык, в одном месте, желательно на его верхнем участке.
При зачистке стыка для ультразвукового контроля место расположения клейма не зачищается; если клеймо было сошлифовано, то его необходимо восстановить.
Для стыков труб из углеродистых сталей диаметром 200 мм и более с рабочим давлением до 2,2 МПа (22 ) клеймо может наплавляться сваркой. Клеймение стыков трубопроводов диаметром более 100 мм из перлитных сталей можно производить также с помощью металлической пластины размером 40x30x2 мм, на которой выбивается клеймо сварщика (сварщиков); пластина прихватывается около верхнего "замка" шва вертикального стыка или в любом месте по периметру горизонтального стыка непосредственно к сварному шву или к трубе на расстоянии не более 200 мм от шва. Пластина должна быть изготовлена из малоуглеродистой стали (марок 10, 20, Ст2, Ст3).
7. Ручная дуговая сварка труб из углеродистых и низколегированных сталей
7.1. Сварка трубопроводов пара и горячей воды, на которые распространяются правила Госгортехнадзора России
7.1.1. Конструкция сварного соединения должна отвечать требованиям п.6.2.1. Могут быть применены конструкции сварного соединения в соответствии с рис.7.1. Такие конструкции получаются, если в соединении Тр-6 стачивается нижний пояс на одной (рис.7.1, а) или на обеих трубах (рис.7.1, б).
Сварка труб из стали 12х1мф
Для наложения прихваточных швов ручным дуговым способом должны использоваться электроды той же марки, какие будут применены для сварки стыка. Прихватку аргонодуговым способом следует выполнять без присадочной проволоки; присадочная проволока применяется только в случае, если зазор в стыке превышает 0,5 мм.
13.10. При закреплении стыка одной прихваткой необходимо сразу после прихватки заварить корневой слой по всему периметру, начиная сварку со стороны, противоположной прихватке.
13.11. Ручная аргонодуговая сварка корневого слоя может выполняться с присадочной проволокой или без нее. При зазоре в стыке более 0,5 мм необходимо применять присадочную проволоку диаметром 1,6 - 2 мм.
13.12. Последовательность наложения слоев и валиков и их расположение в сечении шва должно быть таким же, как при сварке труб аналогичных размеров из углеродистой и низколегированной стали (см. подразделы 7.2 и 8.1).
14. ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ ТРУБ ИЗ МАРТЕНСИТНЫХ И МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫХ ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ
14.1. Требования раздела 14 распространяются на сварку стыков пароперегревательных и других труб малого диаметра (менее 100 мм) при толщине стенки до 10 мм из мартенситной стали 10Х9МФБ (ДИ 82-Ш) и мартенситно-ферритной стали 12Х11В2МФ ручным дуговым, ручным аргонодуговым и комбинированным способами.
Для стыков труб с толщиной стенки до 5 мм предпочтительна ручная аргонодуговая сварка, при большей толщине стенки - комбинированная.
14.2. Оборудование поста для ручной аргонодуговой сварки должно отвечать требованиям, приведенным в п. 8.1.2.
14.3. Прихватка и сварка стыков труб должна выполняться с использованием сварочных материалов, приведенных в табл. 4.1 (электроды для ручной дуговой сварки) и табл. 4.4 (сварочная проволока для ручной аргонодуговой сварки). Для ручной дуговой сварки следует применять электроды диаметром не более 3 мм, для ручной аргонодуговой сварки - проволоку диаметром 1,6 - 2 мм.
14.5. При сборке и прихватке стыков труб необходимо руководствоваться требованиями подразделов 6.2 и 6.3.
14.6. Прихватка и сварка ручным дуговым способом стыков труб из стали 12Х11В2МФ с использованием аустенитных электродов и проволоки должна выполняться без подогрева, аргонодуговым способом с использованием высоколегированной проволоки марок Св-10Х11НВМФ и Св-12Х11НМФ - с подогревом стыка до температуры 300 - 350 град. C.
Прихватка и сварка ручным дуговым и аргонодуговым способами стыков труб из стали 10Х9МФБ с использованием электродов и проволоки марок, приведенных в табл. 4.1 и 4.4, должны выполняться без подогрева.
Прихватку и сварку корневого слоя ручным аргонодуговым способом следует выполнять с применением присадочной проволоки.
14.7. Последовательность наложения слоев и валиков и их расположение в сечении шва должны быть такими же, как при сварке труб аналогичных размеров из углеродистой и низколегированной стали (см. подразделы 7.2 и 8.1).
14.8. Стыки труб из стали 10Х9МФБ (ДИ 82-Ш) подвергаются отпуску при температуре 750 град. C в течение 0,5 ч.
15. ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ ТРУБНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ
15.1. Требования раздела 15 распространяются на ручную дуговую и аргонодуговую сварку элементов из сталей одного структурного класса, но разного легирования и из сталей разных структурных классов (перлитного с мартенситным и мартенситно-ферритным, перлитного с аустенитным, мартенситного и мартенситно-ферритного с аустенитным), при этом сварные соединения сталей разных структурных классов рассматриваются применительно к трубам поверхностей нагрева и трубопроводам диаметром не более 100 мм и толщиной стенки не более 10 мм, которые встречаются в монтажной и ремонтной практике.
15.2. Конструкцию сварного соединения следует выбирать по табл. 6.2 в зависимости от способа сварки, диаметра и толщины стенки свариваемых труб.
При сварке аустенитной стали с перлитной, мартенситной и мартенситно-ферритной соединяемые встык элементы должны иметь одинаковую толщину. Если соединяются элементы разной толщины, то должна быть произведена обработка более толстого элемента в соответствии с рекомендациями п. п. 6.1.6 или 6.1.7.
15.3. Если стык элементов из сталей разного структурного класса сваривается на остающемся подкладном кольце, то кольцо следует изготовлять из менее легированной свариваемой стали или из стали того же структурного класса, к которому относится металл корня шва. Подкладное кольцо для соединений элементов из сталей перлитного класса должно изготавливаться в соответствии с требованиями п. 6.2.10.
| Группа основных материа- лов по ПБ03-164-97 | Сталь свариваемых труб | Присадочный материал | |
| электроды для ручной дуговой сварки | проволока для аргонодуговой сварки | ||
| Для элементов независимо от диаметра и толщины стенки | |||
| 1 + 1 | Ст2, Ст3, Ст3Г, Ст4, 10, 08, 20 в сочетании с 15ГС, 16ГС, 17ГС, 10Г2С1, 09Г2С, 14ХГС, 14ГН, 16ГН | УОНИ-13/45, ТМУ-46, УОНИ-13/55, ЦУ-5, ТМУ-21У, ЦУ-6, ЦУ-7, ЦУ-8, АНО-11, ИТС-4С, ТМУ-50 | Св-08Г2С, Св-08ГА-2, Св-08ГС |
| 20 | 10, 20, 15ГС, 16ГС в сочетании с 12МХ, 15ХМ (и литье аналогичного состава) | УОНИ-13/55, ЦУ-5, ТМУ-21У, ЦУ-7, ТМУ-50, ЦУ-8, АНО-11, ИТС-4С, ЦУ-2ХМ, ТМЛ-1У, ЦЛ-38 | Св-08Г2С, Св-08ГС, Св-08МХ , Св-08ХМ , Св-08ХМА-2, Св-08ХГСМА |
| 20 | 10, 20, 15ГС, 16ГС в сочетании с 12Х2М1, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф (и литье аналогичного состава) | УОНИ-13/55, ЦУ-5, ТМУ-21У, ЦУ-7, ЦУ-8, ТМУ-50, АНО-11, ИТС-4С, ЦУ-2ХМ, ТМЛ-1У, ЦЛ-38, ЦЛ-39, ТМЛ-3У, ЦЛ-20, ЦЛ-20М, ЦЛ-45 | Св-08Г2С, Св-08ГС, Св-08МХ , Св-08ХМ , Св-08ХМА-2, Св-08ХГСМА, Св-08ХМФА , Св-08ХМФА-2, Св-08ХГСМФА |
| 4 + 4 | 12МХ, 15ХМ, 12Х2М1 в сочетании с 12Х1МФ, 15Х1М1Ф (и литье анало-гичного состава) | ТМЛ-1У, ЦУ-2ХМ, ЦЛ-38, ЦЛ-39, ТМЛ-3У, ЦЛ-20, ЦЛ-20М, ЦЛ-45 | Св-08МХ , Св-08ХМ , Св-08ХМА-2, Св-08ХГСМА, Св-08ХМФА , Св-08ХМФА-2, Св-08ХГСМФА |
| Для элементов диаметром не более 100 мм и толщиной не более 10 мм | |||
| 4 + 4 | 12Х1МФ в сочетании с 12Х2МФСР | ТМЛ-1У, ЦУ-2ХМ, ЦЛ-38, ЦЛ-39, ТМЛ-3У, ЦЛ-20, ЦЛ-20М, ЦЛ-45 | Св-08ХМ , Св-08ХМА-2, Св-08ХГСМА, Св-08ХМФА , Св-08ХМФА-2, Св-08ХГСМФА |
| 21 | 12Х1МФ в сочетании с 10Х9МФБ (ДИ 82-Ш) | ЦЛ-39, ЦЛ-20, ТМЛ-3У | Св-08ХМФА |
| 5 + 9 | 10Х9МФБ (ДИ 82-Ш) в сочетании с 12Х18Н12Т | ЦТ-45 | Св-03Х20Н45Г6М6Б-ВИ(ЭП953-ВИ) |
| 22 | 12Х1МФ в сочетании с 12Х11В2МФ | ЦЛ-39, ТМЛ-3У, ЦЛ-20, ЦЛ-20М, ЦЛ-45, ОЗЛ-6, ЗИО-8, ЦЛ-25/1, ЦЛ-25/2, ЭА-395/9, ЦТ-10, НИАТ-5 | Св-08ХМФА , Св-08ХМФА-2, Св-08ХГСМФА, Св-07Х25Н13, Св-10Х16Н25АМ6 |
| 23 и 24 | 20, 12Х1МФ, 12Х2МФСР, 15Х1М1Ф, 12Х11В2МФ в сочетании с 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т | ЗИО-8, ОЗЛ-6, ЦЛ-25/1, ЦП-25/2,ЭА-395/9, ЦТ-10, НИАТ-5 | Св-07Х25Н13, Св-10Х16Н25АМ6 |
| 23 | 12Х1МФ в сочетании с 10Х13Г12БС2Н2Д2 (ДИ 59) | ЭА-395/9, ЗИО-8, ЦЛ-25 | Св-10Х16Н25АМ6, Св-07Х25Н13 |
| 9 + 9 | 12Х18Н12Т в сочетании с10Х13Г12БС2Н2Д2 (ДИ 59) | ЦТ-15 | Св-08Х19Н10Г2Б, Св-04Х20Н10Г2Б |
Проволоку марок Св-08МХ, Св-08ХМ и Св-08ХМФА допускается применять для аргонодуговой сварки только при содержании кремния в проволоке не менее 0,22%.
Примечание. Разнородные соединения из стали 10Х13Г12БС2Н2Д2 (ДИ 59) со сталями 12Х1МФ и 12Х18Н12Т выполняются комбинированной сваркой (корень - ручная аргонодуговая, остальное сечение - дуговая сварка покрытыми электродами).
15.5. Сварка сталей разных структурных классов с использованием аустенитного присадочного материала выполняется без предварительного подогрева стыка с минимальным тепловложением в соответствии с рекомендациями раздела 13.
Сварка разнородных сталей перлитного класса выполняется с подогревом, если таковой требуется, согласно данным табл. 6.3 для более легированной из свариваемых сталей.
Сварка должна выполняться с соблюдением технологических требований, изложенных в соответствующих разделах РД.
15.6. Сварные соединения сталей разных структурных классов, на которые распространяется настоящий раздел (толщиной не более 10 мм), термической обработке не подвергаются (кроме стыков группы 21 по табл. 15.1). Сварные соединения сталей одного структурного класса, но разного легирования, а также соединения группы 21 подвергаются термообработке в соответствии с требованиями табл. 17.1.
16. СВАРКА ГАЗОПЛОТНЫХ ПАНЕЛЕЙ КОТЛОВ
16.1. Общие положения
16.1.1. Требования раздела 16 распространяются на сборку и сварку на сборочной площадке и на месте монтажа поверхностей нагрева котлов из плавниковых труб, изготовленных из хромомолибденованадиевой стали (12Х1МФ), хромомолибденовых (15ХМ, 12Х2М1, 12МХ) и углеродистых (20, 10) сталей, а также из гладких труб с приваренными полосами (плавниками).
Рассматривается технология сварки стыков труб (кольцевых швов) и продольных швов (по плавникам) при укрупнительной сборке заводских блоков газоплотных панелей и их монтаже, приварке уплотнительных вставок и гребенок узла уплотнения разъемов поверхности нагрева газоплотных котлов.
16.1.2. В процессе сварочных работ при монтаже котлов с газоплотными панелями необходимо обратить особое внимание на качество подготовки и сборки стыков труб и продольных швов плавников, вварки уплотнительных вставок и узлов уплотнения разъемов. Нельзя допускать натяга панелей плавниковых труб, а также большого зазора при сборке во избежание необходимости наложения швов чрезмерно больших сечений.
Качество сборки и сварки плавниковых труб на укрупнительной площадке и в процессе монтажа котла должен проверять мастер по сварке.
16.1.3. К выполнению кольцевых и продольных швов газоплотных панелей могут быть допущены сварщики, которые прошли специальную подготовку по сварке плавниковых труб.
16.1.4. Сварку продольных швов по плавникам, вварку уплотнительных вставок и гребенок из хромомолибденованадиевых и хромомолибденовых сталей (12Х1МФ, 12Х2М1 и др.) следует производить с предварительным подогревом мест сварки до 150 - 200 град. C газопламенными горелками на ширину не менее 50 мм по обе стороны от места наложения шва, при этом должны быть соблюдены требования п. 6.5.9.
16.2. Сварка стыков труб
16.2.1. Стыки труб газоплотных панелей можно сваривать ручной дуговой, ручной аргонодуговой и комбинированной сваркой. Конструкция стыка должна соответствовать типу Тр-2 (см. табл. 6.2). При подготовке, сборке и сварке стыков должны соблюдаться требования, изложенные в соответствующих разделах настоящего РД. Электроды и сварочную проволоку необходимо выбирать с учетом марки свариваемых труб в соответствии с рекомендациями раздела 4 (см. табл. 4.1 и 4.4).
16.2.2. Концы труб в газоплотных панелях нужно обрабатывать механическим способом. Зазор "а" (рис. 16.1) в стыках труб должен быть 0,5 - 2 мм. При заклинивании труб или образовании зазора в стыках меньше указанного панели следует отодвинуть, оттянуть из ряда мешающие трубы и обточить торцы собираемых труб до образования зазора требуемого размера. Для уменьшения опасности заклинивания труб может быть применена ступенчатая подготовка торцов труб одной из стыкуемых панелей (рис. 16.1). При таком способе обработки и сборки панелей в первую очередь собирают и сваривают стыки труб на участке 1, отторцованные с нулевым допуском на зазор "а", затем - стыки труб на участке 2, отторцованные с допуском 1,25 мм, и в последнюю очередь - на участке 3, где допуск составляет 1,5 мм.
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
СВАРКА ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ СТАЛЕЙ
Теплоустойчивыми называют стали, длительно работающие при температуре до 600 °С. К ним относятся перлитные низколегированные хромомолибденовые стали 12МХ, 12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, работающие при температуре 450. 550 °С и хромомолибденованадиевые стали 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20МФЛ, работающие при температуре 550. 600 °С в течение 100 000 ч (10 лет). Они дешевы и технологичны, из них делают отливки, прокат, поковки для изготовления сварных конструкций: турбин, паропроводов, котлов и т.п.
Теплоустойчивость сварных соединений оценивают отношением длительной прочности металла соединения и основного металла - коэффициентом теплоустойчивости.
Чтобы работать при высоких температурах, стали должны обладать жаростойкостью, длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и сопротивлением ползучести: их пластическая деформация при постоянной нагрузке с течением времени должна возрастать незначительно. Все это достигается введением в состав сталей 0,5. 2,0% хрома, 0,2. 1,0 % молибдена, 0,1 . 0,3 % ванадия и — иногда — небольших добавок редкоземельных элементов. Хорошее сочетание механических свойств изделий из теплоустойчивых сталей достигается термообработкой: нормализацией или закалкой с последующим высокотемпературным отпуском. Это обеспечивает мелкозернистую структуру, состоящую из дисперсной ферритокарбидной смеси. После 100000 ч работы обработанная таким образом сталь 15ХМ имеет прочность 260 МПа (26,5 кгс/мм2) при температуре 450 °С и 62 МПа (6,3 кгс/мм2) при температуре 550 °С, а сталь 12X1МФ - 154 МПа (15,7 кгс/мм2) при температуре 500 °С и 58 МПа (5,9 кгс/мм2) при температуре 580 °С.
Физическая свариваемость теплоустойчивых сталей, определяемая отношением металла к плавлению, металлургической обработке и к последующей кристаллизации шва не вызывает затруднений. Современные сварочные материалы и технология сварки обеспечивают требуемые свойства и стойкость металла шва против горячих трещин. Однако сварные соединения склонны к холодным трещинам и к разупрочнению металла в ЗТВ - зоне термического влияния. Поэтому нужно применять сопутствующий сварке местный или предварительный общий подогрев изделия. Это уменьшает разницу температур в
зоне сварки и на периферийных участках, что снижает напряжения в металле. Уменьшается скорость охлаждения металла после сварки больше аустенита превращается в мартенсит при высокой температуре, когда металл пластичен. Напряжения, возникающие из-за разницы объемов этих фаз, будут меньше, вероятность образования холодных трещин снизится. Применяя подогрев, нужно учитывать, что излишне высокая температура приводит к образованию грубой ферритно-перлитной структуры, не обеспечивающей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений. Уменьшить опасность возникновения холодных трещин можно, производя отпуск деталей, выдерживая их при температуре 150. 200 °С сразу после сварки в течение нескольких часов. За это время завершится превращение остаточного аустенита в мартенсит и удалится из металла большая часть растворенного в нем водорода.
Разупрочнение теплоустойчивых сталей в ЗТВ зависит также от параметров режима сварки. Повышение погонной энергии сварки увеличивает мягкую разупрочняющую прослойку в ЗТВ, которая может быть причиной разрушения жестких сварных соединений при эксплуатации, особенно при изгибающих нагрузках. Основные способы сварки конструкций из теплоустойчивых сталей - это дуговая и контактная стыковая. Последнюю используют для сварки стыковых соединений труб нагревательных котлов в условиях завода.
Дуговую сварку производят электродами с покрытием, в защитных газах и под флюсом. Подготовку кромок деталей при всех способах дуговой сварки производят механической обработкой. Допускается применение кислородной или плазменной резки с последующим удалением слоя поврежденного металла толщиной не менее 2 мм.
Дуговую сварку производят при температуре окружающего воздуха не ниже 0 °С с предварительным и сопутствующим сварке местным или общим подогревом. Температура подогрева зависит от марки стали и толщины свариваемых кромок. Хромомолибденовые стали при толщине кромок до 10 мм, а хромомолибденованадиевые - до 6 мм можно сваривать без подогрева. Сталь 15ХМ, например, толщиной 10. 30 мм надо подогревать до температуры 150. 200 °С, а больше 30 мм - до температуры 200. 250 °С. До 250. 300 °С подогревают сталь 12Х1МФ толщиной 6. 30 мм, а свыше 30 мм требуется ее подогрев до температуры 300. 350 °С. При многопроходной автоматической сварке под флюсом минимальную температуру подогрева можно снижать на 50 °С. Аргонодуговую сварку корневого шва стыков труб выполняют без подогрева.
После сварки производят местный отпуск сварных соединений или общий отпуск всей сварной конструкции. Хромомолибденовые стали нагревают при отпуске до температуры 670. 700 °С с выдержкой при этой температуре 1 . 3 ч в зависимости от толщины сваренных кромок,
хромомолибденованадиевые - до температуры 740. 760 °С с выдержкой 2. 10 ч. Чем больше в стали хрома, молибдена, ванадия, тем больше должны быть температура и время отпуска. Отпуск стабилизирует структуру и механические свойства соединений, снижает остаточные напряжения, однако он не позволяет полностью выровнять структуру и устранить разупрочненную прослойку в ЗТВ.
Ручную дуговую сварку теплоустойчивых сталей ведут электродами из малоуглеродистой сварочной проволоки с основным (фтористо-кальциевым) покрытием, через которое вводят в шов легирующие элементы. Этот тип покрытия хорошо раскисляет металл шва, обеспечивает малое содержание в нем водорода и неметаллических включений, надежно защищает от азота воздуха. Это позволяет получать высокую прочность и пластичность шва. Однако для электродов с таким покрытием характерна повышенная склонность к образованию пор при удлинении дуги, наличии ржавчины на поверхности свариваемых кромок и при небольшом увлажнении покрытия. Поэтому нужно сваривать предельно короткой дугой, тщательно очищать кромки и сушить электроды перед их применением при температуре 80. 100 °С. Хромомолибденовые стали сваривают электродами типа Э-09Х1М (ГОСТ 9467-75) марки ЦУ-2ХМ диаметром 3 мм и более, а также ЦЛ-38 диаметром 2,5 мм, хромомолибденованадиевые - электродами типа Э-09Х1МФ марок ЦЛ-39 диаметром 2,5 мм, ЦЛ-20, ЦЛ-45 диаметром 3 мм и более. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности узкими валиками без поперечных колебаний электрода с тщательной заваркой кратера перед обрывом дуги. Когда подогрев свариваемых изделий и их термообработка после сварки невозможны или если необходимо сваривать перлитные теплоустойчивые стали с аустенитными, допускается использование электродов на никелевой основе марки ЦТ 36 или проволоки Св 08Н60Г8М7Т при аргонодуговой сварке.
Теплоустойчивые стали сваривают дуговой сваркой плавящимся электродом в углекислом газе и вольфрамовым электродом в аргоне. Сварку в С02 из-за опасности шлаковых включений между слоями используют обычно для однопроходных швов и для заварки дефектов литья. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности с присадочной проволокой (ГОСТ 2246-70) Св 08ХГСМА для хромомолибденовых сталей или Св 08ХГСМФА для хромомолибденованадиевых сталей. Для проволоки диаметром 1,6 мм сила сварочного тока 140. 200 А при напряжении дуги 20. 22 В, а диаметром 2 мм 280. 340 А при 26. 28 В.
Ручная аргонодуговая сварка используется для выполнения корневого шва при многопроходной сварке стыков труб. Автоматической сваркой в аргоне сваривают неповоротные стыки паропроводов в условиях монтажа. При аргонодуговой сварке хромомолибденовых сталей.
Автоматическую дуговую сварку под флюсом используют на поворотных стыках трубопроводов, коллекторов котлов, корпусов аппаратов химической промышленности и других изделиях с толщиной стенки 20 мм и более. Применяют низкоактивные по кремнию и марганцу флюсы ФУ-11, ФУ-16, ФУ-22. Этим достигается стабильность содержания Si и Мп в многослойных швах и низкое содержание в них оксидных включений - продуктов процесса восстановления марганца. Сварку под флюсом ведут со скоростью 40. 50 м/ч на постоянном токе обратной полярности силой 350. 400 А при напряжении дуги 30. 32 В. Высокая скорость сварки уменьшает погонную энергию, что снижает разупрочнение хромомолибденованадиевых сталей в околошовной зоне. Применяют проволоку диаметром 3 мм Св 08МХ и Св 08ХМ для хромомолибденовых сталей и Св 08ХМФА для хромомолибденованадиевых сталей. Можно применять проволоку диаметром 4 и 5 мм, увеличив соответственно силу тока до 520. 600 А и 620. 650 А при напряжении дуги 30. 34 В.
Теплоустойчивая сталь 12Х1МФ
Цифра 12 перед буквенным обозначением указывает среднюю массовую долю углерода в стали в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 12Х1МФ приблизительно составляет 0,12%.
Буква Х означает содержание в стали хрома, а цифра 1 после буквы указывает среднюю массовую долю хрома в целых единица, т.е. хрома в стали 12Х1МФ приблизительно 1%.
Буква М означает присутствие в стали молибдена, а буква Ф присутствие в стали ванадия. Отсутствие цифр после букв М и Ф, говорит о том, что молибден и ванадий присутствуют в стали в малом количестве.
Вид поставки
Вид поставки — сортовой прокат, в том числе
- фасонный: ГОСТ 20072—74, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2590-88.
- Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
- Лист толстый ГОСТ 5520-79.
- Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405-75.
- Поковка и кованая заготовка ГОСТ 1133—71.
Применение
Сталь 12Х1МФ (старое обозначение 12ХМФ) относится к сталям перлитного класса и применяется для изготовления деталей (ГОСТ 20072-74), работающих при температуре 570-580°С
(Температура накала интенсивного окалинообразования 600°С):
- Трубы пароперегревателей
- Трубопроводов и коллекторных установок высокого давления
- Поковки для паровых котлов и паропроводов
- Детали цилиндров газовых турбин
Свариваемость
Сталь 12Х1МФ является ограниченно свариваемой. Способы сварки: РДС, АДС под газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
Температура критических точек, °С
Химический состав, % (ГОСТ 20072-74)
Физические свойства
Модуль нормальной упругости Е, ГПа, при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 12Х1МФ | 198 | 193 | 188 | 183 | 175 | 167 | 157 | 151 | — | — |
Плотность ρ кг/см 3 при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 12Х1МФ | 7800 | 7780 | 7750 | 7720 | 7680 | 7640 | 7600 | 7570 | 7540 | 7560 |
Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 12Х1МФ | — | 44 | 44 | 42 | 40 | 37 | 35 | 32 | 28 | 28 |
Удельное электросопротивление ρ нОм*м, при температуре испытаний °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| 12Х1МФ | 230 | 278 | 343 | 430 | 532 | 647 | 775 | 926 | 1087 | 1130 |
Коэффициент линейного расширения α*10 6 , К -1 , при температуре испытаний, °С
| 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 |
| 12,4 | 13,0 | 13,6 | 14,0 | 14,4 | 14,7 | 14,9 | 14,8 | 12,0 | — |
Механические свойства
Механические свойства при испытании на длительную прочность (ГОСТ 20072-74)
Чувствительность к охрупчиванию при старении
| Время, ч | Температура, °С | KCU, Дж/см 2 |
| Исходное состояние | — | 176 |
| 3000 | 600 | 235 |
| 5000 | 625 | 245 |
Механические свойства при повышенных температурах
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1240, конца 780. Сечения до 50 мм охлаждаются в штабелях, сечения 51 — 100 мм — в ящиках, сечения 500—600 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Обрабатываемость резанием — Kv б.ст= 1,35 и Kv тв.спл = 1,50 в нормализованном и отпущенном состоянии при НВ > 138 и σв = 460 МПа.
Читайте также: