ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термическая обработка сварных соединений из "Металлы и расчет на прочность котлов и трубопроводов Издание 3 " Сварные соединения трубопроводов, поверхностей нагрева и других деталей объектов Котлонадзора могут подвергаться термической обработке с целью снятия остаточных напряжений, повышения пластичности и получения структуры, обеспечивающей высокую эксплуатационную надежность. [c.134] В заводских условиях термическую обработку обычно выполняют в газовых пламенных или электрических печах. [c.134] Продукты сгорания в пламенных печах содержат газы СО, СО , СН4, Н2О, Нг, N2 и др., они различным образом взаимодействуют с металлом. Поверхность стальных деталей окисляется под воздействием кислорода, водяных паров, диоксида углерода. Кроме того, водяные пары, водород и кислород обезуглероживают поверхность стали. Метан и гемиоксид углерода, наоборот, науглероживают ее. Азот не взаимодействует со сталью. При высоких температурах интенсивность процессов окисления, обезуглероживания и науглероживания быстро увеличивается. В атмосфере пламенных печей преобладают газы, которые вызывают окисление и обезуглероживание, так как сгорание топлива происходит с небольшим избытком кислорода. При недостаточном количестве кислорода резко увеличиваются потери газа или мазута. Это экономически невыгодно. Точно выдержать необходимое соотношение между топливом и воздухом трудно. [c.134] Образование окалины на поверхности детали требует последующей пескоструйной очистки или травления. Вследствие обезуглероживания снижается твердость и износостойкость поверхностного слоя. В обезуглероженном слое легко зарождаются усталостные трещины. Это опасно для таких изделий, как пружины и другие детали, работающие при циклических нагрузках. [c.134] В электрических печах с нагревателями сопротивления окисление и обезуглероживание происходят в меньшей степени, чем в пламенных. [c.134] Большое значение имеет скорость нагрева. При увеличении скорости нагрева сокращается длительность термической обработки, увеличивается пропускная способность оборудования, уменьшается угар металла и т. д. Но при быстром нагреве в деталях возникают большие внутренние напряжения. Нагрев деталей происходит в результате омывания их горячими газами в печи или излучения теплоты от стенок муфеля либо нагревательных элементов печей сопротивления, а также за счет теплопередачи от жидкого расплава. [c.135] В любом из перечисленных случаев наружные слои нагреваются быстрее внутренних. Наружные слои стремятся расшириться, а внутренние, относительно более холодные, препятствуют этому. В наружных слоях возникают напряжения сжатия, во внутренних — растяжения. В нагреваемых слитках и сварных соединениях могут возникать и остаточные напряжения, которые суммируются с температурными внутренними напряжениями. Внутренние и остаточные напряжения могут привести к образованию трещин. [c.135] Передача теплоты от наружных слоев к внутренним осуществляется теплопроводностью. Легированные стали обладают меньшей теплопроводностью, чем углеродистые. Разница в температурах по сечению в одинаковых условиях нагрева получается больше у легированной стали. В то же время коэффициент теплового расширения легированных сталей выше. Обе эти причины определяют более высокие тепловые напряжения в легированной стали. Положение усугубляется низкой пластичностью многих легированных сталей при высоких температурах. Большие местные напряжения в пластичном металле могут быть сняты в результате малых местных пластических деформаций. В хрупком материале большие местные напряжения могут привести к образованию трещин. [c.135] Для уменьшения напряжений при нагреве применяются загрузка изделий в холодную печь и медленный нагрев их вместе с печью. Так термически обрабатывают барабаны и коллекторы паровых котлов, блоки трубопроводов, состоящие из прямых участков труб, сварных соединений и гибов, литые сосуды и др. Иногда применяются ступенчатые нагревы с промежуточными остановками для выравнивания температуры. [c.135] Мелкие детали типа пружин, шпилек, гаек для ускоренного нагрева помещают в печь, нагретую до требуемой конечной температуры или даже несколько более высокой. [c.135] После нагрева детали до заданной температуры необходима выдержка в течение определенного промежутка времени для выравнивания температуры по сечению детали и завершения превращений. [c.135] Индукционный способ нагрева является основным при термической обработке стыков трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей с наружным диаметром 108 мм и более при толщине стенки свыше 10 мм. Ток промышленной частоты используется для нагрева стыков любой толщины, повышенной частоты — для нагрева стыков труб толщиной до 45 мм включительно. Эти способы обеспечивают высокую равномерность нагрева. При толщине стенки трубы до 25 мм применяется термическая обработка соединений при помощи муфельных печей сопротивления и кольцевых многопламенных газовых горелок. [c.136] Для индукционного нагрева сварных соединений труб могут применяться гибкие водоохлаждаемые и неохлаждаемые мно-говитковые индукторы, изготавливаемые из медного голого кабеля типа МГГ, и жесткие разъемные неохлаждаемые индукторы. [c.136] Для электропитания индуктора током промышленной частоты могут применяться трансформаторы ТСД-1000, ТСД-2000, ОСУ-8, ОСУ-10, ТШС-1000-3, ТШС-3000-3 с жесткой характеристикой. В установках, питающих индуктор током повыщенной частоты, применяются машинные преобразователи типов ВПЧ и ПВС и тиристорные преобразователи типа СЧН. Мощность преобразователя — 50 или 100 кВт. [c.136] При отсутствии оборудования для индукционного нагрева или недостаточной мощности электрической сети допускается проводить термическую обработку стыков труб с толщиной стенки до 45 мм электрическими муфельными печами сопротивления или гибкими проволочными нагревателями. В этом случае должна обеспечиваться достаточная равномерность нагрева. [c.136] Источником питания электрической печи сопротивления служат сварочные трансформаторы ТС-300, ТС-500, СТН-500, СТШ-500, ТСД-1000, а также сварочные генераторы постоянного тока и выпрямители, позволяющие получить ток в нагревателе печи 400—500 А. [c.136] Сварные соединения должны подвергаться термической обработке не позднее чем через 3 сут после завершения сварки. [c.137] Если из-за прекращения электропитания, повреждения оборудования или из-за других причин термообработку толстостенных элементов сразу после сварки выполнить нельзя, то требуется обеспечить замедленное охлаждение под слоем асбеста толщиной 8—15 мм. [c.137] Вернуться к основной статье