Toplotno odporno jeklo se nanaša na jeklo, ki ima toplotno stabilnost in toplotno trdnost pri visokih temperaturah. Toplotna stabilnost pomeni, da lahko jeklo ohrani kemično stabilnost (odpornost proti koroziji, neoksidacija) pri visokih temperaturah. Toplotna trdnost pomeni, da ima jeklo zadostno trdnost pri visokih temperaturah. Med njimi toplotno odpornost zagotavljajo predvsem legirni elementi, kot so krom, molibden, vanadij, titan in niobij. Zato je treba izbiro varilnih materialov določiti glede na vsebnost legirnih elementov v osnovni kovini. Toplotno odporno jeklo se pogosto uporablja pri gradnji naftnih in petrokemičnih industrijskih naprav. Večina perlitnih toplotno odpornih jekel, s katerimi lahko pogosto pridemo v stik, so perlitna toplotno odporna jekla z nizko vsebnostjo zlitin, kot so 15CrMo, 1Cr5Mo itd.
1 Varljivost krom molibdenovega toplotno odpornega jekla
Krom in molibden sta glavna legirna elementa perlitnega toplotno odpornega jekla, ki lahko znatno izboljšata visokotemperaturno trdnost in visokotemperaturno odpornost kovine na oksidacijo, vendar poslabšata varljivost kovine in se nagibata k kaljenju napetost v zvaru in območju toplotnega vpliva. Z zračnim hlajenjem je enostavno ustvariti trdo in krhko martenzitno strukturo, ki ne vpliva le na mehanske lastnosti zvarnih spojev, temveč povzroča tudi velike notranje napetosti, kar ima za posledico nagnjenost k hladnim razpokam.
Zato so glavni problem pri varjenju toplotno odpornega jekla razpoke, trije elementi, ki tvorijo razpoke, pa so: struktura, napetost in vsebnost vodika v zvaru, zato je še posebej pomembno, da se oblikuje razumen varilni postopek.
2. Postopek varjenja perlitnega toplotno odpornega jekla
2.1 Poševni
Utor je običajno obdelan s postopkom plamenskega ali plazemskega rezanja. Po potrebi je treba rez tudi predhodno segreti. Po brušenju se izvede PT pregled, da se odstranijo razpoke na utoru. Običajno je izbran utor v obliki črke V, kot utora pa je 60 stopinj. Z vidika preprečevanja razpok je koristno imeti večji kot utora, vendar poveča količino varjenja. Istočasno se utor in obe strani notranjega dela polirajo, da odstranijo olje in rjo. ter vlaga in drugi onesnaževalci (dehidrogenacija, preprečevanje stomatov).
2.2 Skupinski pari
Zahteva se, da poravnave ni mogoče prisiliti, da se prepreči ustvarjanje notranje napetosti. Ker ima krom-molibden odporno jeklo veliko nagnjenost k razpokam, zadrževanje zvara med varjenjem ne sme biti preveliko, da ne povzroči prevelike togosti, zlasti pri varjenju debelih plošč, ki ovira uporabo veznih palic, napeljav. in pritrdilnim elementom s prostim krčenjem zvara se je treba čim bolj izogibati.
2.3 Izbira metode varjenja
Trenutno so običajno uporabljene varilne metode za varjenje cevovodov v naših naftnih in petrokemičnih inštalacijskih enotah varjenje z argonom in volframovim oblokom za dno, obločno varjenje z elektrodo za polnilni pokrov, druge varilne metode pa vključujejo varjenje MIG, varjenje v zaščiti s plinom CO2, varjenje z elektrolito in avtomatsko obločno varjenje pod praškom itd.
2.4 Izbira varilnih materialov
Načelo ujemanja varilnih materialov, sestava zlitine in trdnostne lastnosti zvara morajo biti v bistvu skladni z ustreznimi kazalniki osnovne kovine ali morajo dosegati minimalne kazalnike učinkovitosti, predlagane v tehničnih pogojih izdelka. Poleg tega je treba za zmanjšanje vsebnosti vodika najprej uporabiti alkalne elektrode z nizko vsebnostjo vodika. Elektrode oziroma talila je treba posušiti po predpisanem postopku in jih jemati po potrebi. Dati jih je treba v vedro za izolacijo elektrod in vzeti po potrebi. Število elektrod v izolacijskem vedru elektrod ne sme presegati 4. ure, v nasprotnem primeru je treba ponovno posušiti, število časov sušenja pa ne sme presegati trikratnika, ki je določeno v konkretnem postopku gradnje. Pri ročnem obločnem varjenju krom-molibdenovega toplotno odpornega jekla se lahko uporabljajo tudi elektrode iz avstenitnega nerjavečega jekla, kot so elektrode A307, vendar je pred varjenjem še vedno potrebno predgretje. Ta metoda je primerna za primer, ko zvara po varjenju ni mogoče toplotno obdelati.
Izbirna tabela potrošnega materiala za varjenje toplotno odpornega jekla je naslednja:
2.5 Predgretje
Predgretje je pomemben procesni ukrep za varjenje hladnih razpok in razbremenitev napetosti perlitnega jekla, odpornega na vročino. Da bi zagotovili kakovost varjenja, ne glede na to, ali gre za točkovno varjenje ali postopek varjenja, ga je treba predhodno segreti in vzdrževati v določenem temperaturnem območju.
2.6 Počasno ohlajanje po varjenju
Počasno ohlajanje po varjenju je načelo, ki ga moramo strogo upoštevati pri varjenju krom-molibdenovega toplotno obstojnega jekla. To je treba storiti tudi v vročem poletju. Na splošno se azbestna tkanina uporablja za pokrivanje varilnega šiva in območja v bližini šiva takoj po varjenju. Manjše zvarje lahko položite v azbestno tkanino, ki se počasi ohladi.
2.7 Toplotna obdelava po varjenju
Toplotno obdelavo je treba izvesti takoj po varjenju, katere namen je preprečiti nastajanje zapoznelih razpok, razbremeniti napetost in izboljšati strukturo. Temperaturna tabela temperature predgretja toplotno odpornega jekla pred varjenjem in toplotno obdelavo po varjenju je prikazana v naslednji tabeli.
3 Previdnostni ukrepi pri varjenju
(1) Pri varjenju te vrste jekla je treba izvajati ukrepe, kot sta predgretje in počasno hlajenje po varjenju, vendar je višja kot je temperatura predgretja, tem bolje, zahteve glede postopka varjenja pa je treba strogo upoštevati.
(2) Za debele plošče je treba uporabiti večslojno varjenje, temperatura vmesnega sloja pa ne sme biti nižja od temperature predgretja. Varjenje je treba zaključiti naenkrat, po možnosti brez prekinitve. Če je potrebno vmesno vzmetenje, je treba izvesti toplotno izolacijo in ukrepe za počasno hlajenje ter pred ponovnim varjenjem izvesti enake ukrepe za predgrevanje.
(3) Med postopkom varjenja je treba posvetiti pozornost polnjenju kraterja, brušenju spoja in odstranitvi kraterske razpoke (vroče razpoke). Poleg tega večji kot je tok, globlji je krater obloka, zato je treba varilne parametre in ustrezno energijo varilne linije strogo izvajati v skladu z navodili za postopek varjenja.
(4) Pomemben del kakovosti varjenja je tudi organizacija gradnje. Sodelovanje različnih vrst del je še posebej pomembno, da se izognemo neuspehu naslednjega postopka za povezavo kakovosti celotnega zvara.
(5) Pozornost je treba posvetiti tudi vplivu vremena in okolja. Ko je temperatura okolja nizka, je mogoče ustrezno zvišati temperaturo predgretja, da preprečimo prehiter padec temperature, hkrati pa je mogoče izvesti nujne ukrepe, kot sta zaščita pred vetrom in dežjem.
4. Povzetek
Predgretje, ohranjanje toplote, toplotna obdelava po varjenju in drugi postopki so potrebni procesni ukrepi za varjenje krom-molibdenovega toplotno odpornega jekla. Vse tri so enako pomembne in jih ni mogoče prezreti. Izpustitev katere koli povezave ima resne posledice. Varilci morajo dosledno izvajati postopek varjenja in okrepiti vodenje varilcevega občutka odgovornosti. Ne tvegajte in usmerjajte varilce k izvajanju resnosti in nujnosti postopka. Dokler strogo izvajamo varilni postopek med gradbenim procesom, dobro sodelujemo med različnimi vrstami del in razumno organiziramo postopke, je mogoče zagotoviti kakovost varjenja in tehnične zahteve.
