Термообработка сварных соединений – это технологический процесс, позволяющий улучшить прочность шва и дополнительно защитить его от развития коррозионных процессов. При сваривании металлических заготовок в зоне соединения происходят, как позитивные, так и негативные процессы. В последнем случае:
- неравномерно прогревается и охлаждается металл непосредственно в зоне сварки и около шовном пространстве;
- изменяется структура кристаллической решетки свариваемых металлов;
- увеличивается интенсивность химического взаимодействия металла с окружающей средой.
В результате таких процессов в области сварочного шва возникают механические напряжения, ведущие к его растрескиванию и быстрому разрушению, а в зоне соединения активно образуются очаги коррозии.
Термическая обработка сварочного шва направлена на его дополнительную защиту от коррозии, снижению вероятности появления трещин, улучение механических характеристик металла, повышение его прочности и жаростойкости в зоне соединения. Термообработке может подвергаться, как сам сварочный шов, так и расположенная рядом с ним область. Метод термообработки состоит в нагреве места сварного соединения до установленной температуры. Затем изделие подвергается выдержке и охлаждается (принудительно или в естественных условиях).
Режимы и методы
Необходимость термообработки сварных соединений разных металлов требует применения отдельных методов температурного воздействия и использования специальных температурных режимов. В зависимости от химического состава свариваемого металла и требований к прочности шва используют следующие виды термообработки:
- отжиг и стабилизация – способ заключается в нагреве зоны сварки до 970°C с последующей поддержкой температуры в течение 1.5 часов и естественным охлаждением. Стабилизирующий отжиг активно применяется при обработке сварочных швов металлоизделий и металлоконструкций из высоколегированных марок стали;
- термический отдых – нагрев металла до 300°C выдержкой при данной температуре в течение 2-х часов. Технология обеспечивает снятие термического напряжения в зоне соединения, а также уменьшает количество растворенного в металле водорода, который ответственный за образование хлопьев-флокенов. Они поражают металл и резко снижают его механические свойства. Термический отдых применяют для обработки толстостенных сварочных швов;
- нормализация – помогает добиться в около шовной зоне однородной структуры металла и частично снять термические напряжения. Процесс состоит в нагреве изделия до 800°C и выдержки его в таких условиях в течение 0.5 часа. Метод применяется для термообработки тонкостенных сварочных соединений;
- высокий отпуск – применяется для обработки сварных швов перлитных сталей, которые нагреваются до t 700°C в течение нескольких часов. Метод позволяет полностью снять с в зоне шва термическое напряжение и убрать из зоны шва закалочную структуру;
- аустенизация – высокотермический метод обработки, проходящий при t 1100°C в течение 2-3 часов. Позволяет повысить пластичность и ударную вязкость металла в зоне сварочных швов. Данный метод позволяет практически полностью снять термические напряжения в сварных соединениях высоколегированных металлов.
Процессы термообработки сварных соединений должны проходить в соответствии с требованиями ГОСТ 32569. Технология позволяет существенно повысить прочность сварочных швов и надежность деталей, увеличить коррозионную стойкость металла в зоне соединения, а также качество монтажа и срок эксплуатации металлоизделия.
Как проводятся работы
В зависимости от задач, которые требуется решить в процессе термообработки сварных соединений, ее могут проводить на этапе:
- подготовки, перед проведением сварки. Предварительная подготовка направлена на улучшение сварных качеств стали и ведется методом отжига или термического отпуска;
- во время сварки – такой метод обработки также позволяет получить качественный сварной шов, избежать его растрескивания и разрушения;
- послесварочная термообработка соединений проводится с целью убрать термические напряжения, возникшие в шве, повысить его прочностные показатели и механические свойства.
Работы ведутся с учетом длины шва и необходимости добиться равномерного прогревания металла в зоне соединения. На основании требований к качеству сварного шва выбирается вид, скорость и параметры термической обработки.
Для локальной термообработки сварных швов применяются:
- гибкие нагревательные элементы;
- муфельные электрические печи;
- индукционные нагреватели, состоящие из многожильных медных кабелей;
- газопламенные горелки с большим количеством выходных каналов.
Результаты с указанием методов и режимов вносятся в контрольный журнал термообработки сварных соединений в соответствии с требованиями ГОСТ Р 59023.5-2020. Все работы по термической обработке сварных швов ведутся в соответствии с проектной документацией или ППР.
