СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ  ИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 

Опубликовано RB в

 Спецификация на основе требований международных стандартов качества сварки

Общая информация

В данной спецификации, наряду со спецификацией № A00090Z-E-TSW-001, приводятся сварочные требования для трубопроводов из хромомолибденовой стали с содержанием хрома до 10%. 

Для материалов, имеющих иное содержание хрома, сварные швы должны выполняться с использованием присадочного материала, соответствующего стали с меньшей степенью легирования, однако предварительный нагрев, сварка, последующий нагрев и послесварочная термообработка выполняются в 

соответствии с требованиями для стали с большей степенью легирования.

Американские стандарты качества сварки AWS. Общие технические условия для сварки трубопроводов при избыточном давлении

Как работать сварщикам НАКС  по западным(американским) стандартам качества сварки(American Welding Society — AWS) Мы в России привыкли работать по старым советским стандартам качества сварки.В общем то сложно назвать их детищем страны советов,потому как все требования к качеству исторически, еще с Петра, копировались с промышленной Европы и Америки.Требования по…СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ  ИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 

Подготовка к сварке

Подготовка кромок 

В тех случаях, когда подготовка кромок выполняется при помощи ацетиленокислородной резки, всю зону термического влияния, но в любом случае не менее 1 мм, следует удалить шлифовкой. 

Сборка деталей для сварки 

Сборочные хомуты для деталей, сварка которых будет производиться, должны изготавливаться из пластины, изготовленной из поддающейся сварке углеродистой стали, и должны свариваться сварочным материалом Cr-Mo с таким же содержанием хрома, как у основного металла, или ниже. Должен быть выполнен предварительный нагрев. Зона приварки сборочных хомутов должна располагаться в полосе выдержки 

при термообработке в тех случаях, когда послесварочная термообработка (PWHT) является необходимой согласно требованиям. 

В тех случаях, когда разрешается применять сварку прихваточным швом, ее должны выполнять квалифицированные сварщики с использованием процесса GTAW (дуговая сварка вольфрамовым электродом в газовой среде) с таким же присадочным металлом, который используется для сварного шва. Во время выполнения корневого прохода прихваточные сварные швы следует тщательно удалить. Предварительный нагрев следует произвести перед сваркой прихваточным швом. 

Горячая подгонка труб под сварку

На каждую горячую подгонку следует заблаговременно получить разрешение Инспектора. 

Всю горячую подгонку следует выполнять в температурном диапазоне от 700°C до 950°C. Нагрев следует осуществлять тем же оборудованием, которое предназначено для предварительного разогрева. Проверку температуры следует осуществлять подходящими для этой цели средствами. Все детали, подвергнутые горячей подгонке, следует также подвергнуть послесварочной термообработке (PWHT) .

Послесварочная термообработка должна охватывать по 50 мм на каждой стороне подвергшейся термическому влиянию зоны. 

  Сварка
Аттестация технологии сварки и предварительный нагрев 

Технология сварки должна быть заблаговременно аттестована согласно нормам ASME Sect. IX (стандарт Американского общества инженеров-механиков, Раздел IX) . Аттестационные испытания должны включать в себя испытания на твердость по Виккерсу HV 10, которые должны выполняться на поперечном макрошлифе контрольного соединения.  

Замер твердости должен быть направлен по трем поперечным линиям, располагающимся на расстоянии 1 мм от внутренней и внешней поверхностей и посередине толщины макро-образца.  На каждом поперечном профиле считывание показаний должно располагаться следующим образом:  

— 1 на центральной оси металла сварного шва 

— 3 в каждой зоне термического влияния с начальным равномерным распределением 

— 2 на основном металле с симметричным расположением рядом с серединой толщины пройденного слоя 

Полученные показатели твёрдости не должны превышать норм указанных разделе послесварочной термообработки (PWHT) 

 Аттестация технологии сварки должна включать в себя испытания на ударную вязкость для металла сварного шва и зоны термического влияния в случае особых расчетных условий.Если такие условия будут иметь место, решения в отношении выбора образцов, прочностных характеристик и температуры при проведении испытаний должны приниматься исходя из конкретного случая.  

Предварительный нагрев требуется для любого вида сварки, включая сварку хомутов, прихватку, сварку постоянных или временных опор. Минимальная температура предварительного нагрева должна быть не менее 200°C для стали с содержанием хрома менее 2%, 250°C – для стали с содержанием хрома больше или равном 2%  Температура предварительного нагрева должна поддерживаться в течение всего времени сварки. В тех случаях, когда используются аустенитные электроды, сталь Cr-Mo следует предварительно нагреть до температуры 150-200°C. 

Предварительный нагрев стыковых швов и раструбных швов клапанов следует выполнять в соответствии с рекомендациями поставщика клапанов с целью защиты клапанов от повреждения. 

Корневой проход 

Корневой проход для отводов и для стыковых соединений без подварочного шва следует выполнять с использованием процесса GTAW (дуговая сварка вольфрамовым электродом в газовой среде).  

 Рекомендуемые расходные материалы приводятся в следующей таблице.

СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ  ИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 

Газовую смесь или инертный газ следует использовать в качестве защиты обратной стороны шва для материалов с содержанием хрома более 1.25%. Азот можно использовать в качестве газа, защищающего обратную сторону шва внутри трубы, при условии, что аттестационные испытания технологии сварки выполняются с тем же газом.  

В тех случаях, когда предусматривается выполнение подварочного шва, корневойпроход и подварочный шов могут выполняться с использованием любого разрешенного процесса сварки. Перед выполнением подварочного шва следует произвести шлифовку до прочного металла. 

Завершение сварного шва и угловые сварные швы 

Рекомендованные процессы сварки и присадочные материалы приводятся в следующей таблице. 

СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ  ИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 

Для сведения: 

SMAW — сварка защищенной дугой 

GTAW — сварка вольфрамовым электродом в газовой среде 

GMAW — сварка стальным электродом в газовой среде 

SAW — дуговая сварка под флюсом 

Примечания: 

1) С основными агломерированными нелегированными флюсами. 

2) Ударная вязкость по Шарпи (CVN) не менее 27 Дж должна приниматься 

для сварочного металла при температуре не выше –18°C. 

3) GMAW (дуговая сварка стальным электродом в газовой среде) 

«струйная дуга» прокатным методом и только для толщины менее 15 мм. 

Только для трубопроводов с классом инспекции 4. 

Для процесса SMAW (сварка защищенной дугой) размер электродов не должен 

превышать 4 мм. На одобрение Компании могут предлагаться другие процессы сварки при условии наличия документального подтверждения соответствующего опыта их использования.  

Как правило, заполняющие проходы сваркой должны выполняться сразу же после 

завершения корневого прохода. Если это невозможно, последующий нагрев следует 

выполнять в соответствии с разделом “Последующий нагрев” , после чего не следует допускать никаких 

сдвигов или ударов по трубе до тех пор, пока сварка соединения не будет полностью завершена.Температура соединения между проходами в течение всего периода выполнения сварки не должна опускаться ниже минимальной температуры предварительного нагрева и завершение сварного шва должно выполняться без перерывов. Если это невозможно, последующий нагрев следует выполнять согласно разделу “Последующий нагрев”  

После завершения сварки охлаждение должно осуществляться под сухой изоляцией,кроме тех случаев, когда требуется последующий нагрев согласно разделу “Последующий нагрев”  

Сварка трубных опор и постоянной внешней оснастки 

Для приваривания опорных подушек или конструкционной оснастки из углеродистой стали, стали Cr-Mo или аустенитной стали к трубопроводам из стали Cr-Mo могут использоваться аустенитные электроды

SFA 5.4 E 309-15 или E 309 Mo-15, или SFA 5.11 E NiCrFe-3, EniCrFe-2 без послесварочной термообработки (PWHT) при условии толщины сварного шва менее 8 мм и предварительного нагрева трубы до 150-200°C. 

Сварные швы к трубопроводам, эксплуатируемым на водородной среде, должны подвергаться термообработке в любом случае. 

Для сварных швов между трубой и опорами, на которые воздействуют особо высокие напряжения (подвесные кронштейны, опорные точки и т.д.) и которые крепятся непосредственно к поверхности трубы или посредством промежуточных хромомолибденовых подкладок, должна выполняться послесварочная 

термообработка. Должны использоваться указанные ниже электроды: 

a) Для опор из углеродистой стали или из стали Cr-Mo: электроды с содержанием хрома таким же, как у трубы или как у промежуточной подкладки между трубой и опорой, с предварительным нагревом и последующим нагревом.

b) Для опор из аустенитной нержавеющей стали: SFA 5.11 E NiCrFe-2 или E 

NiCrFe-3, с предварительным нагревом до 150-200°C. 

c) Если подкладки или опоры выполнены из углеродистой стали или из аустенитной нержавеющей стали, послесварочная термообработка требуется только для сварных швов между трубой и подкладками или опорами. 

Последующий нагрев 

Последующий нагрев следует выполнять сразу же после завершения сварки, нагревая соединение до однородной температуры 300-350°C в течение как минимум 30 минут, в следующих случаях: 

—  толщина > 19 мм с Cr <= 2% 

—  толщина > 12 мм с 2% < Cr <= 6% 

   —  толщина > 6 мм с Cr > 6% 

При сваривании деталей различной толщины, следует принимать во внимание толщину, являющуюся большей.

Послесварочная термообработка (PWHT) 
Требования к послесварочной термообработке

Послесварочная термообработка (PWHT) требуется для сварных швов любого типа и любой толщины, кроме сварки опор, которые не подвержены воздействию особо высоких механических напряжений, а также раструбных сварных швов с толщиной сварного шва менее 8 мм, при условии, что минимальная прочность на разрыв, указанная для базового металла, не превышает 490 МПа. 

Для трубопроводов или труб, предназначенных для эксплуатации на «водородной среде», послесварочная термообработка должна выполняться во всех случаях, и на раструбных сварных швах тоже. Особое внимание следует уделять тому, чтобы избежать любых ударов или механических напряжений на сварных швах до термообработки, в особенности после выполнения радиографического контроля. 

Методы послесварочной термообработки (PWHT) 

Скорость нагрева не должна превышать величину, указанную в соответствующей процедуре, в любом случае она не должна превышать 200 °C/ч, разделенную на толщину трубы в дюймах, и в любом случае не должна превышать 200 °C/ч. Требования к температуре выдержки при послесварочной термообработке, скорость

охлаждения и максимальная твердость указаны в приводимой ниже таблице.

СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ  ИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВОЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 

Сварной шов должен находиться при температуре выдержки в течение одного часа для каждых 25 мм толщины, но, в любом случае, не менее двух часов выше 25мм.

Скорость охлаждения до температуры 400°C не должна превышать указанной скорости нагрева. Охлаждение от 400°C до температуры окружающей среды должно производиться под изоляционным покрытием.

Послесварочная термообработка стыковых и раструбных швов клапанов должна производиться в соответствии с рекомендациями поставщика клапанов с целью защиты клапанов от повреждения. Следует использовать локальную послесварочную термообработку.

Как избежать ошибок при термообработке сварных швов в процессе ремонта трубопроводов в цепочке действующего оборудования цехов

 Высокий отпуск отремонтированных сварных деталей трубопроводов (Термообработка) Работаю термистом на передвижной установке термической обработки, вернее совмещаю основную профессию. Наше  предприятие специализируется на ремонтах  в энергетике. Занимаемся изготовлением, монтажом и ремонтом различных

Обследования и испытания
Неразрушающий контроль 

Неразрушающий контроль следует выполнять в соответствии со спецификацией A00090Z-E-TSW-002 и другими инструкциями, которые содержатся в проектной документации. Для материалов с содержанием хрома равным или превышающим 2%, радиографический контроль следует производить после выполнения 

послесварочной термообработки.

Проверка твердости после термообработки

Проверки твердости следует производить после выполнения послесварочной термообработки на всех сварных швах, прошедших радиографический контроль, и на всех зонах, которые подвергались горячей подгонке.  Если результаты не соответствуют требованиям, следует выполнить новую после сварочную термообработку.