Працэс
Папярэдні нагрэў — гэта нагрэў зваранай дэталі да тэмпературы вышэй за пакаёвую перад або падчас зваркі. Папярэдні нагрэў патрабуецца згодна з тэхнічнымі ўмовамі да і пасля зваркі. Аднак пры пэўных умовах могуць выкарыстоўвацца іншыя метады. Незалежна ад таго, патрабуецца папярэдні нагрэў ці не, папярэдні нагрэў мае некалькі пераваг:
• Зніжэнне напружанняў усаджвання ў зварным шве і прылеглым асноўным метале, што асабліва актуальна для зварных швоў з высокімі значэннямі напружанняў.
• Запавольце хуткасць астуджэння ў крытычным дыяпазоне тэмператур падчас астуджэння зварнога шва, прадухіляючы празмернае зацвярдзенне і зніжэнне пластычнасці зварнога шва і зоны цеплавога ўздзеяння (ЗТВ).
• Запаволенне хуткасці астуджэння ў дыяпазоне тэмператур 400°F (400°F) дазваляе вадароду больш часу выйсці са зварнога шва і прылеглага асноўнага металу, пазбягаючы расколін, выкліканых вадародам.
• Выдаліце забруджванні.
• Колькасць папярэдняга нагрэву вызначаецца не мінімальным стандартам спецыфікацыі, а адным або некалькімі з наступных метадаў:
Табліцы разлікаў
На працягу гісторыі існавала мноства «табліц разліку папярэдняга нагрэву». Многія з іх маюць форму лінейных або кругавых лагарыфмічных лінейак і прадказваюць тэмпературу папярэдняга нагрэву, вызначаючы матэрыял і таўшчыню асноўнага металу.
Вугляродны эквівалент
Вугляродны эквівалент (CE) — гэта спосаб вызначыць, ці патрабуецца папярэдні нагрэў і ў якой ступені.
Калі CE ≤ 0,45%, папярэдні нагрэў можна выбраць адвольна.
Калі 0,45 =< CE <= 0,60%, дыяпазон тэмператур папярэдняга нагрэву складае ад 200°F да 400°F (100°–200°C)
Калі CE > 0,60%, дыяпазон тэмператур папярэдняга нагрэву складае ад 200° да 350°C (ад 400° да 700°F).
Калі CE > 0,5, варта адкласці канчатковы неразбуральны кантроль (NDE) як мінімум на 24 гадзіны, каб вызначыць, ці адбылося запаволенае расколванне.
Параметры расколіны
Калі вугляродны эквівалент роўны або меншы за 0,17 мас.%, або пры выкарыстанні высокатрывалых сталей, можна выкарыстоўваць параметр выяўлення расколін Іто і Бессё (Pcm). Гэты метад дазваляе дакладна прадказаць, калі трэба папярэдне награваць, калі прымусова награваць і да якой тэмпературы.
Калі Pcm ≤ 0,15%, папярэдне нагрэйце пры любой тэмпературы
Калі 0,15% < Pcm < 0,26–0,28%, разагрэйце да 100°–200°C (200°–400°F).
Калі Pcm > 0,26–0,28%, разагрэйце да 200–350 °C (400–700 °F).
Тэст на іскру
Выпрабаванне на іскру выкарыстоўваецца ўжо некалькі дзесяцігоддзяў як метад ацэнкі ўтрымання вугляроду ў вугляродзістай сталі. Чым вышэй утрыманне вугляроду, тым лепшая іскра і тым больш патрабуецца папярэдняга нагрэву. Гэты метад, хоць і не вельмі дакладны, з'яўляецца простым. Ён можа вызначыць адносную высокую або нізкую тэмпературу папярэдняга нагрэву.
Эмпірычнае правіла
Іншы менш дакладны, але эфектыўны метад выбару тэмпературы папярэдняга нагрэву - разлік павелічэння тэмпературы папярэдняга нагрэву на 50°C (100°F) на кожныя 10 пунктаў утрымання вугляроду (0,10 мас.%). Напрыклад, калі ўтрыманне вугляроду складае 0,25 мас.%, то тэмпература папярэдняга нагрэву складае 125°C (250°F) або, прынамсі, пачынаецца з 125°C (250°F). Калі пакрыцці або іншыя кампаненты прысутнічаюць паблізу зварнога шва, то тэмпература папярэдняга нагрэву, вызначаная першапачатковай вытворчай спецыфікацыяй, не з'яўляецца адпаведнай. Аднак, калі падвод цяпла зваркі знаходзіцца ў межах максімальнага дыяпазону, дазволенага стандартным працэсам, цяпло, якое перадаецца звараным кампанентам, можа быць збалансавана падводам цяпла зваркі, што прывядзе да нагрэву пашкоджанага металу да мінімальнага патрабавання да папярэдняга нагрэву або вышэй, каб можна было прымяніць больш павольны папярэдні нагрэў знешнімі сродкамі. Важна адзначыць, што тут выкарыстоўваюцца дыяпазоны і недакладныя пераўтварэнні (°F у °C). Гэта зроблена наўмысна. Папярэдні нагрэў - гэта не дакладная навука. У многіх выпадках нармальна працягваць павышаць тэмпературу папярэдняга нагрэву, пакуль праблема не будзе вырашана (напрыклад, да знікнення расколін). І наадварот, у некаторых канкрэтных выпадках нават больш нізкая тэмпература папярэдняга нагрэву, чым рэкамендавана або патрабуецца ў спецыфікацыі, можа дасягнуць жаданага выніку.
Практычнае прымяненне
Таксама неабходна звярнуць увагу на практычныя навыкі, каб пазбегнуць праблем з размякчэннем матэрыялу, выкліканым папярэднім награваннем. Выбірайце працэсы зваркі і электроды, якія ўводзяць менш вадароду. Пэўныя метады могуць знізіць або мінімізаваць рэшткавыя напружанні. Уважліва сачыце за тым, каб метад папярэдняга награвання выкарыстоўваўся правільна. Наступныя апісанні важныя для паспяховага выкарыстання гэтых метадаў.
Памер і тэхніка зваркі канаўкі
Тэхналогіі, якія выкарыстоўваюцца ў працэсе зваркі, аказваюць вялікі ўплыў на ўсаджванне зварнога шва дэталі, рэшткавыя напружанні, кантроль падводу цяпла і прадухіленне расколін.
Кароткія зварныя швы даюць меншую падоўжную ўсаджванне, чым доўгія. Рэшткавыя напружанні таксама можна паменшыць, выкарыстоўваючы зварку ззаду або спецыяльныя паслядоўнасці зваркі.
Кантралюйце або памяншайце падвод цяпла. Замест вялікіх ваганняў можна выкарыстоўваць лінейныя зварныя швы з малымі ваганнямі.
Паменшыць расколіны
Памяншэнне або поўнае выключэнне дугавых кратараў і расколін ад зварных швоў можна зрабіць, выкарыстоўваючы правільныя вытворчыя працэсы.
1) Зварныя швы з круглым папярочным сячэннем маюць найменшую колькасць расколін пры зварцы ў параўнанні са зварнымі швамі з тонкім, шырокім папярочным сячэннем.
2) Пазбягайце рэзкага пачатку або прыпынку. Зварка і фарміраванне шва кантралююцца з дапамогай метадаў зваркі з нахілам уверх/уніз або электрычнымі метадамі крыніцы зварачнага харчавання.
3) Напыленага матэрыялу павінна быць дастаткова, каб пазбегнуць расколін, выкліканых усаджваннем шва або звычайнай зваркай. Эмпірычнае правіла пазбягання расколін з-за недастатковага напылення шва (і патрабуецца многімі вытворчымі спецыфікацыямі) заключаецца ў тым, каб напыляць не менш за 10 мм (3/8 цалі) або 25% таўшчыні зварной канаўкі.
Спосабы папярэдняга нагрэву
Папярэдні нагрэў можа выконвацца ў цэху або на месцы з дапамогай полымянага нагрэву (паветра-паліва або ацэтылен), рэзістыўнага нагрэву або электрычнага індукцыйнага нагрэву. Незалежна ад выкарыстоўванага метаду, папярэдні нагрэў павінен быць раўнамерным і, калі не патрабуецца іншае, па ўсёй таўшчыні зварнога шва. На малюнку 1 паказана абсталяванне, якое выкарыстоўвае рэзістыўны (неізаляваны, які ўжываецца пазней) і індукцыйны нагрэў.
Маніторынг папярэдняга нагрэву
Для вымярэння і кантролю тэмпературы можна выкарыстоўваць рознае абсталяванне. Зборку або зварную канструкцыю неабходна папярэдне разагрэць, каб цалкам пранікнуць у матэрыял. Па магчымасці варта праверыць або ацаніць ступень пранікнення цяпла. Як правіла, для большасці зварачных работ дастаткова кантраляваць тэмпературу на адлегласці ад краю зварнога шва. Кантроль або счытванне значэння тэмпературы не павінны прыводзіць да забруджвання зварной канаўкі.
Тэмпературныя індыкатары
Гэтыя ручкі або інструменты, падобныя на алоўкі, плавяцца пры пэўнай тэмпературы і могуць быць выкарыстаны для лёгкага і эканамічнага вызначэння мінімальнай тэмпературы, якая павінна быць дасягнута падчас папярэдняга нагрэву, гэта значыць тэмпературы, пры якой ручка плавіцца. Недахопам з'яўляецца тое, што яны не будуць працаваць, калі тэмпература нарыхтоўкі вышэй за тэмпературу плаўлення ручкі. Калі тэмпература нарыхтоўкі занадта высокая, патрабуецца больш ручак з рознай тэмпературай плаўлення.
Электронны маніторынг тэмпературы
Для папярэдняга нагрэву і зваркі можна выкарыстоўваць прыборы прамога вымярэння, такія як кантактныя пірометры або тэрмапары прамога счытвання (з аналагавымі або лічбавымі паказаннямі). Усе вымяральныя прыборы павінны быць адкалібраваны або мець нейкі метад праверкі іх здольнасці вымяраць дыяпазон тэмператур. Паколькі тэрмапары могуць бесперапынна кантраляваць і захоўваць дадзеныя, іх можна выкарыстоўваць з самапісцамі крывых або сістэмамі збору дадзеных для папярэдняга нагрэву або апрацоўкі паслявартаснай тэрмаапрацоўкай. AWS D10.10 прапануе розныя схемы і прыклады размяшчэння тэрмапар.
«Унутраны» маніторынг
Шматлікія «ўнутраныя» метады выкарыстоўваюцца дзесяцігоддзямі для вызначэння таго, ці з'яўляецца тэмпература папярэдняга нагрэву дастатковай. Адзін з іх, вядома ж, — гэта распыленне плеўкі або вадкасці для вэнджання непасрэдна на апрацоўваную дэталь. «Пстрычка» плеўкі з'яўляецца паказчыкам тэмпературы. Хоць гэта і не вельмі дакладна, многія «дасведчаныя» выкарыстоўваюць яго.
Іншы, больш дакладны метад вызначэння тэмпературы папярэдняга нагрэву - выкарыстанне ацэтыленавай гарэлкі. Полымя рэгулюецца на высокую ступень карбанізацыі, якая назапашвае пласт сажы ў зоне папярэдняга нагрэву. Затым гарэлка рэгулюецца на сярэднюю ступень дымлення, награваючы зону сажы. Калі сажа знікае, тэмпература паверхні можа дасягнуць вышэй за 200°C (400°F).
Пераканайцеся, што тэмпература папярэдняга нагрэву дасягнута па ўсёй таўшчыні дэталі і зоны зваркі. Большая частка кантролю праводзіцца толькі на вонкавай паверхні дэталі. Рэкамендаваная практыка AWS D10.10 з'яўляецца карысным кіраўніцтвам для зон вытрымкі і патрабуе, каб пры зварцы трубы да трубы награвалася поўная таўшчыня дэталі.
Падчас папярэдняга нагрэву неабходна ўважліва назіраць, каб пазбегнуць перагрэву разагрэтага асноўнага металу, асабліва пры выкарыстанні метадаў рэзістычнага або індукцыйнага нагрэву. Многія перавозчыкі цяпер патрабуюць размяшчэння тэрмапар пад кожнай рэзістычнай награвальнай пласцінай або вузлом індукцыйнай шпулькі для кантролю і прадухілення перагрэву.
Кароткі змест
Незалежна ад таго, ці патрабуецца папярэдні нагрэў, і незалежна ад выкарыстоўванага метаду папярэдняга нагрэву, папярэдні нагрэў забяспечвае наступныя перавагі: зніжэнне напружанняў усаджвання ў зварным шве і прылеглым асноўным метале, што асабліва карысна для зварных злучэнняў з высокімі абмежаваннямі; запаволенне хуткасці астуджэння дэталі ў крытычным дыяпазоне тэмператур, прадухіляючы празмернае зацвярдзенне дэталі і памяншаючы размякчэнне шва і зоны тэрмаапрацоўкі; запаволенне хуткасці астуджэння дэталі пры праходжанні праз тэмпературны дыяпазон 200°C (400°F), што дае вадароду больш часу для дыфузіі са зварнога шва і прылеглага асноўнага металу, прадухіляючы расколіны, выкліканыя вадародам; выдаленне забруджванняў; пры папярэднім нагрэве лепш за ўсё раўнамерна награваць усю таўшчыню шва да зададзенай тэмпературы папярэдняга нагрэву. Празмерны лакальны нагрэў можа прывесці да пашкоджання матэрыялу, таму паспрабуйце яго пазбягаць.
Час публікацыі: 04 лістапада 2024 г.