Čemu je třeba věnovat pozornost při procesu svařování tepelně odolných ocelových trubek

Základní charakteristiky svařování žáruvzdorných ocelových trubek
Žáruvzdorné ocelové trubky jsou široce používány v prostředí s vysokou teplotou, jako jsou kotle, výměníky tepla a chemická zařízení. Jejich požadavky na svařování se liší od požadavků běžné uhlíkové oceli. Žáruvzdorné ocelové trubky obvykle obsahují vysoký podíl legujících prvků, jako je chrom, nikl a molybden. Tyto prvky zvyšují jejich pevnost a odolnost proti oxidaci při vysokých teplotách, ale také ovlivňují jejich náchylnost k trhlinám za tepla, stabilitu mikrostruktury a procesní okno během svařování. Proto je při svařování nezbytné důkladné pochopení mikrostruktury materiálu a dynamiky napětí, aby se zabránilo selhání spoje nebo snížení tepelné odolnosti v důsledku nesprávné manipulace.

Předsvařovací příprava a požadavky na předehřívání
Před svařováním žáruvzdorných ocelových trubek je nezbytné důkladné čištění, aby se zajistilo, že drážka svaru a okolní oblasti jsou bez oleje, rzi a nečistot, aby se zabránilo tvorbě pórů a struskových vměstků během svařování. Předehřev je zvláště důležitý pro svařování žáruvzdorných ocelí, zejména těch, které obsahují vysoce legující prvky. Předehřev zpomaluje rychlost ochlazování, snižuje tendenci tvrdnout v oblasti svaru a minimalizuje riziko praskání. V závislosti na jakosti oceli a tloušťce stěny se teplota předehřevu obecně pohybuje od 150 °C do 350 °C. Před svařováním je nutné použít nástroj pro měření teploty, který potvrdí, že teplota předehřevu odpovídá stanoveným normám.

Výběr a přizpůsobení svařovacího materiálu
Výběr správného svařovacího materiálu je zásadní pro zajištění kvality svařování. Svařování tepelně odolných ocelových trubek obvykle používá elektrody nebo dráty, které odpovídají složení základního materiálu, aby se zachovala pevnost spoje a odolnost proti korozi v prostředí s vysokou teplotou. Například Cr-Mo žáruvzdorná ocel vyžaduje elektrody s nízkým obsahem vodíku, zatímco austenitická žáruvzdorná ocel vyžaduje žáruvzdorné spotřební materiály obsahující nikl a chrom. Rovněž je třeba vzít v úvahu obsah difuzního vodíku ve spotřebním materiálu. Elektrody s nízkým obsahem vodíku by měly být před použitím vysušeny, aby se zabránilo praskání způsobenému vodíkem.

Řízení parametrů svařovacího procesu
Tepelný příkon při svařování žáruvzdorných ocelových trubek musí být řádně kontrolován. Nadměrný přísun tepla může vést ke zhrubnutí zrn a zvýšenému napětí ve svaru, čímž se sníží houževnatost a tepelná odolnost spoje. Nadměrný přívod tepla může mít za následek neúplné tavení nebo vady svaru. Víceprůchodové svařování se obvykle používá k minimalizaci tepelných účinků jediného svaru. Parametry jako svařovací proud, napětí a rychlost musí být upraveny podle materiálu trubky, tloušťky a polohy svařování, aby se zabránilo koncentraci napětí a potenciálnímu praskání.

Kontrola deformace a napětí během svařování
Žáruvzdorná ocel vytváří při svařování značné namáhání při svařování. Nesprávné ovládání může vést k deformaci nebo dokonce prasklinám. K rozložení napětí při svařování se proto často používá symetrické svařování nebo přeskokové svařování. Používají se také vhodné přípravky a přípravky, aby se zabránilo nadměrnému posunu svařovaných součástí. U tlustších ocelových trubek může být během svařování aplikováno lokální zahřívání po částech, aby se zmírnila koncentrace napětí a zajistila se rozměrová stabilita po svařování.

Význam tepelného zpracování po svařování
Tepelně odolné svarové spoje ocelových trubek generují značné zbytkové napětí během chlazení a některé druhy oceli mohou dokonce vyvinout křehkou mikrostrukturu, která je škodlivá pro trubky vystavené dlouhodobému vysokoteplotnímu provozu. Proto je nezbytné tepelné zpracování po svařování. Temperování nebo normalizace může snížit zbytkové napětí, zjemnit mikrostrukturu a zlepšit celkový výkon spoje. Teplota tepelného zpracování a doba výdrže by měly být přizpůsobeny materiálu trubky a tloušťce stěny, aby se zajistil dobrý výkon svarového spoje při vysokých teplotách.

Kontrola a oprava vad svařování
Po svařování by měla být kvalita svaru důkladně vyhodnocena vizuální kontrolou, radiografickým testováním, ultrazvukovým testováním a dalšími metodami, aby se zajistila nepřítomnost defektů, jako jsou praskliny, póry a vměstky strusky. Jakmile jsou závady objeveny, měly by být opraveny podle požadavků procesu. Předehřev a následné tepelné zpracování by se mělo provádět také při opravách svařovaných ploch, aby se předešlo novým defektům. Všechny opravárenské procesy by měly být zdokumentovány pro následnou sledovatelnost kvality.

Porovnání svařovacích opatření pro různé typy tepelně odolných ocelových trubek
Opatření při svařování se liší v závislosti na typu žáruvzdorné oceli. Například předehřev, výběr svařovacího materiálu a úprava po svařování se liší pro martenzitické, austenitické a duplexní žáruvzdorné oceli. Následující tabulka porovnává klíčová opatření pro svařování několika běžných typů žáruvzdorné oceli:

Svařovací prostředí a bezpečnostní opatření
Svařování žáruvzdorné oceli se obvykle vyskytuje při vysoké teplotě a vysoké intenzitě pracovních podmínek, takže je třeba přijmout bezpečnostní opatření. Na staveništi by mělo být udržováno dobré větrání, aby se zabránilo tomu, že výpary ze svařování a škodlivé plyny ovlivní obsluhu. Svářeči by měli nosit ochranný oděv, masky a rukavice odolné vysokým teplotám, aby se vyhnuli zraněním odstřikem při svařování. K dispozici by mělo být také vhodné hasicí zařízení, které zabrání požárům způsobeným jiskrami při svařování.