В данной статье рассматриваются сложности и противоречия, возникающие при выборе методов термообработки сварных швов в отсутствие однозначных указаний в конструкторской документации. Статья призвана помочь специалистам в принятии обоснованных решений, обеспечивающих высокое качество сварных соединений.
Отсутствие чётких указаний в конструкторской документации относительно выбора нормативного документа для термообработки сварных швов может привести к значительным расхождениям в таких критических параметрах, как ширина зоны нагрева, количество используемых нагревателей, методы контроля температуры, размеры зоны теплоизоляции и установленная температура выдержки.
Важность определения этих параметров до выбора оборудования не может быть переоценена, так как они напрямую влияют на качество и эффективность термической обработки.
Для понимания этих различий рассмотрим два нормативных документа, которые часто используются в отрасли: СТО 00220368-019-2017 и ОСТ 36-50-86. Разделяющие их три десятилетия означают значительные отличия в подходах и технологиях, что, в свою очередь, ведёт к разному выбору оборудования для выполнения работ.
Ширина Зоны Нагрева и Количество Нагревателей
В документе ОСТ 36-50-86 отсутствуют конкретные указания по вычислению ширины зоны нагрева для местной термообработки сварного соединения. В нём содержатся лишь советы по расстановке нагревательных элементов типа ГЭН, ширина которых составляет 100 мм, и иногда рекомендуется размещение двух или трёх таких элементов вдоль оси трубы. Чтобы добиться оптимального результата термообработки, предлагается устанавливать нагреватели с шириной, равной как минимум пяти-шести толщинам стенки с обеих сторон от центра сварного шва.
Контроль Температуры при Термообработке
В отличие от этого, СТО 00220368-019-2017 в разделе 5.3.6. предписывает, что в процессе местной термообработки должен нагреваться весь сварной шов вместе с зоной термического влияния и прилегающими участками основного металла.
Разделение шва на части для термообработки не допускается. Определено, что ширина зоны равномерного нагрева должна быть не меньше двух-трёх толщин стенки по обе стороны от шва. Для гарантии равномерного распределения температуры, общая зона под нагревательными элементами должна превышать 2,5корень(Rt) с каждой стороны от центральной оси шва.
Если невозможно симметричное размещение нагревателей относительно шва, разрешается сократить зону нагрева с одной стороны при условии её увеличения с другой. В зону равномерного нагрева включаются сам шов и основной металл шириной не меньше толщины стенки или 50 мм, в зависимости от того, что меньше.
Существенные различия в требованиях к количеству термопар для контроля температуры при местной термообработке сварных соединений присутствуют в ОСТ 36-50-86 и СТО 00220368-019-2017. Согласно ОСТ 36-50-86, для сварных швов диаметром до 219 мм требуется всего одна термопара, расположенная сверху. Для диаметров от 219 до 630 мм необходимо две термопары, установленные напротив друг друга, а для диаметров от 630 до 1620 мм — четыре термопары, равномерно распределённые по периметру.
В СТО 00220368-019-2017 подробно описано размещение термопар в соответствии с размерами зоны нагрева и другими техническими параметрами, чтобы обеспечить полный контроль за процессом термообработки. Термопары должны быть установлены в центре шва или на основном металле рядом со швом, на краях зоны равномерного нагрева, а также вдоль замкнутой зоны нагрева. Количество термопар варьируется в зависимости от диаметра трубы, начиная от одной для диаметра до 170 мм и доходя до двенадцати для аппаратов свыше 1600 мм.
При использовании метода двухстороннего нагрева необходимо контролировать температуру с обеих сторон сварного соединения. При этом, если толщина стенки не превышает 60 мм, разница температур в различных сечениях может не подлежать контролю.
В соответствии с требованиями как ОСТ 36-50-86, так и СТО 00220368-019-2017, для стыка размером 325×20 мм требуется использование двух термопар. Однако для более крупного стыка 2500×20 мм по ОСТ необходимо четыре термопары, тогда как по СТО может потребоваться до 36 термопар — по 12 в каждой из трёх точек вдоль оси трубы.
Теплоизоляция стыков также подчиняется разным правилам в зависимости от документа. ОСТ 36-50-86 требует установки теплоизоляции шириной 300–400 мм с толщиной не менее 20 мм по обе стороны от зоны нагрева. В то же время, СТО 00220368-019-2017 предписывает обязательное использование теплоизоляции на обеих поверхностях стенки нагреваемого изделия для сосудов и аппаратов, и одностороннюю для трубопроводов, с толщиной слоя не менее 50 мм и шириной, превышающей зону нагрева вдвое, без допуска пропусков.
Температура Выдержки
Также наблюдаются различия в нормах температуры выдержки при термообработке. Для стали 20 по ОСТ температура выдержки варьируется от 620 до 650 градусов Цельсия, в то время как СТО указывает диапазон от 580 до 620 градусов Цельсия для аналогичного процесса.
Подбор Оборудования для Термообработки сварных швов
Выбор нормативного документа оказывает прямое влияние на комплектность оборудования для термообработки. Например, для стыка 325×20 оба документа требуют две термопары, но для стыка 2500×20 по ОСТ требуется четыре термопары, а по СТО — до 36 термопар. Это подчеркивает необходимость точного определения нормативного документа для правильного подбора оборудования.
Для профессионального выбора оборудования, предназначенного для локальной термообработки сварных соединений, критически важно иметь четкое понимание применяемого нормативного документа.
К тому же, когда решение о выборе стандарта предоставляется только лицу предоставляющего компанию поставщика, существует риск, что данные поставщики, стремящиеся сократить затраты, могут выбирать нормативы, которые наиболее выгодны для них, а не оптимальны для качества работы.