Москва   |   Санкт-Петербург   |   Воронеж   |   Белгород         e-mail: info@makrostroy.com        Телефон 8 (4722) 23-15-65

Нержавеющие трубы

СПОСОБЫ СВАРКИ


В производстве сварных труб из нержавеющих сталей применяются следующие основные способы сварки:

TIG (сварка вольфрамовым электродом в инертном газе, без присадочного металла);
Плазменная сварка (в сочетании с TIG);
HF (сварка токами высокой частоты);
Laser (лазерная сварка);
Electron beam (электронно-лучевая сварка).

В промышленной практике наиболее применяемыми являются первые три способа.
Лазерная технология, которая гарантирует высокий уровень качества, несмотря на значительные первоначальные капиталовложения, получает все более широкое распостранение. 
Электронно-лучевая сварка применяется нерегулярно по причине сложности технологического процесса, который предполагает наличие установок глубокого вакуума в процессе всего цикла сварки.
Считается, что в настоящее время технология TIG или TIG в сочетании с плазменной сваркой составляют около 65% всех европейских сварочных производств. 30% приходится на сварку HF и остальное – на лазерную сварку.
В действительности не существует конкуренции между различными системами сварки, но, как правило, требования к технологии сварки зависят от сферы применения сварных труб.
Считаем необходимым обозначить в таблице 1 типичные сферы применения нержавеющих труб в зависимости от применяемой сварочной технологии
Сравним две типичные технологии:  TIG и HF.


Способ TIG (Tungset Inert Gas)


Этот способ более других употребляется для производства сварных труб высокого качества из нержавеющих сталей.
Источником генератора тепла для плавки краев служит дуга, которая образуется между вольфрамовым электродом и трубой. Защитный газ, направляемый на сварочную горелку, обволакивает зону плавки с наружной поверхности трубы и одновременно, но уже другим способом, подается внутрь трубы, чтобы защитить зону плавки и изнутри, удерживаясь там с помощью заглушки.
При способе сварки TIG по причине воздействия тепла только на наружную поверхность трубы зона плавления неизбежно окружается обширной зоной термического раздражения, вследствие чего шов оказывается более широким. Но, по этой же самой причине, TIG-шов является более прочным и легче удаляется.


Таблица 1. Рекомендуемые сферы применения труб с различными способами сварки.

 

Сфера применения

Способ сварки

Декор, в т.ч. для зеркальной полировки

Высокочастотная (HF) / лазерная (Laser)

Конструкции, в т.ч. строительные

Транспорт (разгрузочные установки, кузова)

Пищевая промышленность

TIG

Транспортировка малоагрессивных жидкостей

TIG

TIG в сочетании с плазменной сваркой

Лазерная сварка

Транспортировка очень агрессиных жидкостей

TIG

Химическая, нефтехимическая, газовая, энергетическая, бумажная промышленности

TIG в сочетании с плазменной сваркой

 

Лазерная сварка

Теплообменники

TIG

Испарители

Опреснители

Фармацевтическая промышленность

При соблюдении же технологических параметров сварки не требуется даже дополнительной термической обработки для устранения возможных изменений микроструктуры сварных швов.
При этом скорость TIG-сварки невысока и, поэтому, цена готовой трубы будет выше, чем при использовании других видов сварки.
Шов, полученный методом TIG плотный, однородный, без пустот и раковин. Прочность сварного шва соответствует прочности основного материала трубы.
В директиве ЕС по оборудованию, работающему под давлением (PED – Pressure Equipment Directive), совершенно однозначно указано, что для оборудования, работающего под давлением свыше 0.5 бар могут применяться нержавеющие сварные трубы, произведенные только способом TIG (см. табл. 1).


Высокочастотная сварка (HF)


На первый взгляд, особенно с точки зрения микроструктуры, высокочастотная сварка (HF) имеет весьма интересные характеристики, благодаря тому, что зона плавления резко ограничена, а зона термического раздражения (прилегает к зоне плавления) практически отсутствует. Разогрев краев происходит равномерно по всей толщине, а скорость достижения температуры плавки – около одной сотой в секунду. С геометрической точки зрения высадка шва как внутри, так и снаружи оказывается прочной и прямой. 
Применение высокочастотной сварки в настоящее время находит все более широкое распостранение, в особенности в областях, связанных с декорированием, строительными конструкциями, промышленным машиностроением. В основном это связано с высокими скоростями, достигаемыми при сварке.
Производительность сварки до 20 раз выше, чем при использовании сварки TIG.
На первый взгляд может показаться, что технология HF выигрывает как с точки зрения качества, так и с точки зрения производственных затрат.
Что касается затрат – тут сомнений нет. Цена труб, произведенных сваркой HF на 10% ниже чем у труб, изготовленных с применением сварки TIG.
В отношении качества, однако, необходимо отметить, что наиболее ценное свойство, такое как сжатость зоны плавки, в действительности проявляет себя как слабый пункт, когда речь идет о продукции, требующей высокой надежности, такой как, например, химическое и нефтехимическое оборудование, оборудование для пищевой промышленности, теплообменники и т.д.
Действительно, совершенно очевидно, что необходимые свойства сварного шва могут быть достигнуты только при наличии гарантии сохранения условий и параметров процесса, которые не так легко достигаемы в высокоскоростном процессе HF-сварки. Более того, при недостаточной обработке кромок и ввиду контактного процесса сварки в сварном шве могут образовываться раковины и непровары. 
Сварной шов, полученный методом HF неплотный, в нем присутствуют пустоты, которые самым отрицательным образом сказываются на прочности сварного соединения.
Симптоматичен тот факт, что сферы применения техники высокочастотной сварки весьма ограничены и сведены к производству труб декоративного, структурного или механического назначения при полном исключении их применения в термоустановках, оборудовании пищевой, химической и нефтехимической, фармацевтической промышленности.


КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ, ФИНИШНАЯ ОБРАБОТКА


Качество наружной и внутренней поверхности является одним из самых существенных свойств трубной продукции, определяющей область ее применения, цену, сроки изготовления.
Сварные трубы производятся из холоднокатаного или из горячекатаного рулонного проката. Для нужд пищевой промышленности на финишной стадии производства трубы могут подвергаться термической обработке (например, светлый отжиг), химической обработке (травление) и механической обработке (шлифование внутренней поверхности до чистоты поверхности 0.5-0.8 мкм в области основного материала трубы и до 1.6 мкм в области сварного шва, шлифование наружной поверхности до чистоты менее 1.0 мкм).
Для каждого способа применения трубы может быть подобран оптимальный список финишных операций, который обеспечит наиболее полный набор полезных свойств трубы. Например, если при применении сварных труб необходимо их формоизменение (гибка, сплющивание и т.д.), то рекомендуется заказывать нержавеющие трубы с термической обработкой.
Весь набор финишных операций условно обозначается в маркировке, которая должна быть нанесена на каждую трубу (см. табл. 1).


Ниже показан пример маркировки пищевой сварной нержавеющей трубы:
ММ 52х1 No.541854 1.4301 DIN 17457/11850 CC PK1,
где ММ – торговый знак завода-производителя «Marcegaglia», Италия;
52х1 – диаметр (52) и толщина стенки (1) трубы в мм;
1.4301 – обозначение марки стали (AISI 304);
DIN 17457/11850 – обозначение стандартов, в соответствии с которыми произведена данная труба,
СС – обозначение качества поверхности трубы (по DIN 17457 и DIN 11850):
Труба изготовлена из холоднокатаного рулона с повышенным качеством поверхности, снаружи шов почти неразличим, поверхности протравлена. Изнутри труба протравлена, отшлифована до чистоты поверхности менее 0.8 м область сварного шва отшлифована до чистоты поверхности менее 1.6 мкм, шов ламинирован;
РК1 – труба испытана в соответствии с классом испытаний 1.


Таблица 2. Исполнение и обозначение видов обработки поверхности сварных нержавеющих труб для пищевой промышленности (DIN 11850).

 

Технология произв-ва

Наличие термической обработки

Качество поверхности

Сокращенное обозначение исполнения

Технология произв-ва

Сварные по стандарту ДИН 17457 (Технические условия поставки)

Термически обработанные

Гладкая металлическая.

Гладкая металлическая по классу исполнения „k 2“ или „k 3“ по стандарту ДИН 17 457

ВА

Термически не обработанные

Сварной шов, начиная с номинального диаметра ДН 25, выровнен заподлицо со стенками; среднее значение шерохо­ватости Ra = 2,5 мкм кроме зоны сварного шва

Гладкая металлическая по классу исполнения „k 0“ или „k 1“ по стандарту ДИН 17457

СА

Термически обработанные

 

Шлифованная абразивом с зернистостью 400 или полированная

ВВ

Термически не обработанные

 

СВ

Термически обработанные

Гладкая металлическая.

Гладкая металлическая по классу исполнения „k3“, „“l 1“ или „l 2“ по стандарту ДИН 17457

ВС

Термически не обработанные

Среднее значение шерохо­ватости  Ra = 0,5 мкм Зона сварного шва Ra = 1,6 мкм

Гладкая металлическая по классу исполнения „k 0“ или „k 1“ по стандарту ДИН 17457

СС

Термически обработанные

 

Шлифованная абразивом с зернистостью 400 или полированная

BD

Термически не обработанные

 

CD

 

ПОКАЗАНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТРУБ


Показания максимального давления, которое выдерживают нержавеющие стальные трубы при температуре 20°С в соответствии со стандартами DIN 17457, 11850

Диаметр

Толщина стенки

Aisi 304-321 316 Ti

Aisi 304L-316L

кг/см2

кг/см2

15

1

116

96

16

1

109

90

16

1,5

163

135

17,2

1,65

167

139

17,2

2

203

168

18

1

97

80

18

1,5

145

120

19,05

1

91

76

19,05

1,25

114

95

19,05

1,65

151

125

20

1

87

72

20

1,5

131

108

21,3

1,65

135

112

21,3

2

164

136

21,3

2,6

213

176

22

1

79

66

22

1,5

119

99

25,4

1

69

57

25,4

1,25

86

71

25,4

1,65

107

89

26,9

1,65

130

107

26,9

2

168

140

26,9

2,6

62

52

28

1

93

77

28

1,5

58

48

30

1

87

72

30

1,5

54

45

32

1,65

82

68

32

2

85

71

33,7

2,9

103

86

33,7

3,2

150

124

33,7

1

165

137

33,7

1,5

51

43

34

1

77

64

34

1,5

46

38

38

1

69

57

38

1,5

44

36

40

1

107

89

40

1,5

66

54

42,4

1,65

68

56

42,4

2

82

68

42,4

2,6

107

89

42,4

2,9

119

99

42,4

3,2

132

109

44,5

1,5

59

49

44,5

2

78

65

48,3

1,65

60

49

48,3

2

72

60

48,3

2,6

94

78

48,3

2,9

105

87

48,3

3,2

115

96

50

1,5

52

43

50

2

70

58

53

1,5

49

41

54

2

65

54

60,3

1,65

48

40

60,3

2

58

48

60,3

2,6

75

62

60,3

2,9

84

69

60,3

3,2

92

77

60,3

03.июн

104

86

70

1,5

37

31

70

2

50

41

76,1

1,65

38

31

76,1

2

46

38

76,1

2,6

60

49

76,1

2,9

66

55

76,1

3,2

73

61

76,1

3,6

82

68

80

1,5

31

26

84

2

41

34

88,9

1,65

32

27

88,9

2

39

33

88,9

2,6

51

42

88,9

2,9

57

47

88,9

3,2

63

52

88,9

3,6

71

59

88,9

4

78

56

101,6

1,65

28

23

101,6

2

34

28

101,6

3

51

43

103

1,5

25

21

104

2

34

28

114,3

1,65

25

21

114,3

2

30

25

114,3

2,6

40

33

114,3

2,9

44

37

114,3

3,2

49

40

114,3

3,6

55

46

114,3

4

61

51

129

2

27

22

139,7

2

25

21

139,7

2,6

32

27

139,7

3

37

31

139,7

4

50

41

154

2

23

19

156

3

34

28

168,3

2

21

17

168,3

2,6

27

22

168,3

3

31

26

168,3

3,6

37

31

168,3

4

41

34

204

2

17

14

205

2,5

21

18

206

3

25

21

219,1

2

16

13

219,1

2,6

21

17

219,1

3

24

20

219,1

3,6

29

24

219,1

4

32

26

254

2

4

11

256

З

20

17

273

2

13

11

273

2,6

17

14

273

3

19

16

273

3,6

23

19

273

4

26

21

Яндекс.Метрика