Главная -> Словарь

Сварочных напряжений

качество металла и сварочных материалов на их соответствие требованиям стандартов по сертификатам; если возникает сомнение в соответствии металла или сварочных материалов сертификатным данным, проводят контроль основного металла или сварного шва на содержание характерных химических элементов; допускается определение легирующих компонентов проводить стилоскопированием;

проверку труб и сварочных материалов в соответствии с ГОСТ и ТУ на изготовление и поставку труб и электродов для данного объекта;

Надежность сварных соединений определяется напряженно-деформированным состоянием, свойствами основного металла и сварочных материалов, а также условиями работы. Отсюда следуют основные направления повышения работоспособности сварных соединений :

- улучшение свойств металла и сварочных материалов;

- обоснованный выбор вида, параметров, режима сварки и сварочных материалов;

Сварные соединения элементов типа охватывающих и охватываемых цилиндров составляют значительную долю таковых в нефтехимических аппаратах, в связи с этим, разработка технологических методов снижения материалоемкости при одновременном обеспечении их качества и работоспособности является актуальной проблемой нефтяного и химического аппаратостроения. Их внедрение в производстве даст значительный экономический эффект не только от экономии сварочных материалов, но и от повышения производительности труда, снижения электроэнергии и др.

Степень поврежденное™ конструкции при сварочных операциях зависит от способа сварки, качества конструкционного и сварочных материалов, квалификации персонала и некоторых других факторов, Количественным показателем поврежденное™ может служить

применительно к сталям и условиям работы нефтегазохимического оборудования. Расчеты предусматривают возможность обеспечения равнопрочности сварных соединений основному металлу конструкций путем рационального выбора технологии изготовления элементов нефтегазохимического оборудования и сварочных материалов.

Высокое качество сварных швов, изготовленных при отрицательных температурах, можно получить в случае выполнения следующих основных требований: применения труб из спокойной стали; использования высококачественных сварочных материалов; тщательной очистки поверхности труб в зоне стыка от снега и влаги и защиты места сварки от атмосферных осадков; применения режимов сварки, способствующих вводу повышенного количества тепла в сварочную ванну, или местного сопутствующего подогрева.

Сварщики , впервые приступающие к свариванию трубопроводов или имевшие перерыв в своей работе более двух месяцев, а также при применении новых сварочных материалов или оборудования, независимо от наличия удостоверения, должны заварить пробные стыки в условиях, аналогичных тем, в которых производится сварка трубопроводов.

использование высококачественных сварочных материалов . Электроды с гигроскопическим покрытием перед сваркой следует тщательно просушить или прокалить. Для уменьшения возможности образования трещин рекомендуется применять электроды, обеспечивающие высокую вязкость и пластичность наплавленного металла шва. Хорошие результаты дают электроды типа УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, СМ-11, ВСР-50, ВСЦ-1, Э-42А, Э-46А и Э-50А. При автоматической сварке флюс должен быть очищен от корок и тщательно прокален при температуре не ниже 300° С;

Пооперационный контроль включает: проверку состояния и качества труб и сварочных материалов в соответствии с ГОСТ и техническими условиями на их изготовление и поставку; контроль качества сборки, при котором проверяется подготовка кромок, правильность центровки труб, величина зазора в стыке перед сваркой, расположение и количество прихваток, отсутствие трещин в прихватках; контроль качества и технологии сварки .

соединения фланца к патрубку со сплошным или сквозным проваром . Как правило, такое соединение необходимо подвергать термообработке для снятия сварочных напряжений.

Предварительная перегрузка в процессе гидравлического испытания оборудования и трубопроводов приводит к изменению геометрии, свойств и напряженного состояния металла в окрестности дефектов. Эти изменения в основном связаны с возникновением в зоне дефектов локальных пластических деформаций и могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние сопротивлению разрушения. Одним из положительных эффектов опрессовки является снятие сварочных напряжений. Установлено , что снятие сварочных напряжений возможно, когда напряжение от внешней нагрузки он достигает предела текучести металла ат. Кроме этого, в окрестностях острых дефектов происходит снижение степени концентрации напряжений из-за притупления их вершины концентратора, возникновение остаточных напряжений сжатия и снижение изгибающих моментов при последующем нагружении рабочим давлением. К отрицательным эффектам предварительной перегрузки следует отнести докри-тический рост трещины, повышение чувствительности металла к деформационному старению, коррозии и др. Это обязывает производить эксплуатационные характеристики конструктивных элементов с учетом эффектов испытаний .

Одним из положительных эффектов испытаний является снятие сварочных напряжений и реализация напряжений сжатия.

Локализованный нагрев при сварке приводит к образованию в металле и околошовной зоне остаточных напряжений, которые могут достигать предела текучести и более. Причем, в сварном шве они растягивающие, в зоне термического влияния - сжимающие. Сварочные напряжения складываясь с рабочими от действия внутреннего давления часто способствуют к снижению работоспособности сосудов и труб. Поэтому, возникает практически важная задача снятия сварочных напряжений.

Для сварных соединений сосудов и труб практически реализуемыми методами снятия сварочных напряжений являются приложение общей или локальной нагрузки. Внешняя общая нагрузка может быть реализована в процессе гидравлических испытаний путем нагружения оборудования внутренним давлением.

Отмеченные фрактографические закономерности изломов металла характерны и для сварных соединений. Однако специфические макро- и микроструктурные особенности сварных соединений накладывают определенные отпечатки на характер их разрушения. Отличительной особенностью сварных соединений является структурная неоднородность, обусловливающая различие механических и химических свойств отдельных участков . Кроме того, в сварных соединениях более вероятно появление дефектов и выше уровень напряженности из-за остаточных напряжений. Металл шва в большинстве случаев имеет более высокие механические свойства, поэтому при отсутствии макроскопических дефектов при статическом нагружении разрывы происходят по основному металлу по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Однако наличие дефектов и участков с различными вязкопластическими характеристиками существенно изменяет характер и местоположение разрыва . Даже незначительные подрезы в швах могут перевести место разрушения с основного металла в область шва или зоны термического влияния . При этом плоскости разрушения располагаются вблизи линий сплавления , под углом 45° и 90° к направлению действия максимальных напряжений. Прямой излом может реализоваться как при вязком, так и хрупком разрушениях, но с различными фрак-тографическими параметрами поверхности излома. Непровар швов способствует разрушению в результате косого среза или прямого излома . При наличии в изломе нескольких очагов разрушения поверхность излома имеет сложное очертание с различной ориентацией к направлению действия максимальных главных напряжений. Нередко в сварных соединениях имеют место так называемые мягкие и твердые прослойки .

Рекомендации по устранению возможных разрушений: изменить конструкцию, увеличив расстояние между краями патрубка и люка ; обратить внимание на технологию сварки и последующую термообработку и усилить контроль за ударной вязкостью металла.

В (((11 рассмотрено определение остаточных сварочных напряжений экспериментально-теоретическим методом. Из эксперимента известны ширина зоны с остаточным напряжением и некоторые компоненты напряжений. Эти данные используются в дальнейшем при решении уравнения совместности методом Канторовича - Власова. Решена плоская задача.

Термообработка. Для обеспечения требуемых свойств сварного соединения и снижения сварочных напряжений стыки труб из сталей 12ХМ, 15ХМ, 15Х5М, 12Х8ВФ и им подобных сразу после сварки должны быть подвергнуты термической обработке .

Анализ полученных результатов замера остаточных сварочных напряжений на наплавленных участках корпусов колонн до и после обработки ультразвуковым ударным методом, а также на основном металле и заводском сварном шве позволяет констатировать, что:

1. Комплексный метод снижения остаточных сварочных напряжений, включающий в себя измерение напряжений и механическую обработку поверхности наплавленного металла ультразвуковым ударным методом, обеспечивает снижение уровня остаточных сварочных напряжений на сварных швах и наплавленных участках.