Процесс сварки высоконапорных котловых труб из стали 12Cr1MoVG

Я. сварка Метод

При сварке труб из сплавов, используемых в котлах высокого давления, к качеству сварного шва на обратной стороне предъявляются высокие требования. Шов должен иметь полное проплавление и гладкую обратную сторону без дефектов. Кроме того, на обратной стороне шва должно быть мало или совсем не быть шлака. Наличие шлака может повлиять на безопасную работу оборудования. По этой причине в процессе сварки используется ручная сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (ПОВОРОТ) сварка для подложки и ручная дуговая сварка для заполнения и покрытия.

II. Выбор сварочных материалов

• Сварочная проволока для ручной TIG-сварки: ER55-B2-MnV (TIG-R31) диаметром φ2,5 мм.

• Электрод для ручной дуговой сварки: электрод R317 (E5515-B2) с диаметрами φ3,2 мм и φ4 мм.

III. Предварительный нагрев перед сваркой

Предварительный нагрев замедляет скорость охлаждения сварного шва и зоны термического воздействия. Это помогает предотвратить образование упрочненных микроструктур. Он также способствует удалению водорода из зоны сварки и предотвращает образование сварочных трещин. Поскольку сталь 12Cr1MoV имеет относительно высокое содержание углерода и легирующих элементов, температура предварительного нагрева устанавливается на уровне 200–300℃. Зона предварительного нагрева располагается по центру сварного шва и простирается как минимум на 100 мм в каждую сторону. В течение всего процесса сварки температура между проходами не должна опускаться ниже температуры предварительного нагрева.

IV. Сварочные работы

При сварке стали 12Cr1MoVG необходимо строго контролировать параметры сварки. При этом сам процесс сварки оказывает критическое влияние на качество соединения. Этапы сварки следующие:

а. TIG-сварка с подложкой: Труба фиксируется в горизонтальном положении. Во время сварки используется короткая дуга. Горелка располагается максимально перпендикулярно поверхности заготовки, чтобы аргон хорошо защищал сварочную ванну. Горелку и присадочную проволоку можно слегка перемещать из стороны в сторону для обеспечения полного проплавления с обеих сторон канавки. При этом необходимо контролировать температуру сварочной ванны, чтобы предотвратить прогорание и дефекты наложения. В местах соединения для шлифовки кратера используется угловая шлифовальная машина. Это удаляет сварочные дефекты, такие как прерывистые трещины и пористость, из области кратера. После этого дуга зажигается снова для продолжения сварки.

b. При дуговой сварке заполняющих проходов следует использовать короткую дугу, а подвод тепла не должен быть слишком высоким. При использовании длинной дуги может наблюдаться нестабильное горение, неглубокое проплавление, сильное разбрызгивание металла и более легкое выгорание легирующих элементов. Кроме того, могут возникать дефекты, такие как подрез и неполное сплавление. В сварочную ванну также могут попадать вредные газы, такие как N₂ и O₂ из воздуха, вызывая пористость. Можно использовать технику сварки в виде небольшого полумесяца. С обеих сторон канавки делается пауза от 0,5 до 1 секунды. Шлак должен быть полностью удален между слоями. Если обнаружены сварочные дефекты, такие как пористость, их удаляют угловой шлифовальной машиной. При остановке дуги кратер должен быть полностью заполнен, чтобы предотвратить образование трещин. Швы между слоями должны быть смещены и не должны перекрываться.

c. При дуговой сварке верхнего слоя сварочный ток немного ниже, чем при заполняющих слоях. Необходимо выбрать правильный угол электрода и обеспечить равномерное воздействие. Это предотвратит подрез вдоль кромок канавки. Толщина усиления сварного шва должна контролироваться в пределах от 1 до 3 мм. Это предотвратит концентрацию напряжений в соединении во время эксплуатации.

V. Термическая обработка после сварки

После сварки необходима термообработка для снятия напряжений. Сварной шов равномерно нагревают до 720–760℃ и выдерживают при этой температуре в течение 1–2 часов. Затем сварной шов и прилегающие участки немедленно покрывают изоляционным материалом, чтобы шов медленно остыл до комнатной температуры. Цель этой термообработки — устранение или уменьшение упрочненных микроструктур в зоне термического воздействия. Она также повышает пластичность и ударную вязкость, снижает остаточные сварочные напряжения и способствует выходу диффундирующего водорода. Это, в свою очередь, снижает склонность к холодному растрескиванию.