1. Введение водорода во время сварки.
1.1 Контроль сварочного флюса и влажности
Процесс сварки под флюсом, используемый при формировании сварных труб LSAW, основан на покрытии флюсом для защиты и стабильности сварочной ванны. Если сварочный флюс или электрод поглощают влажность окружающей среды -, особенно на открытых участках хранения, - водород образуется в ванне расплава и становится диффузионным водородом внутри сварного шва и ЗТВ. Контроль влажности необходимо начинать задолго до формирования трубы. Сушка флюса перед сваркой и защита сварочной канавки от промышленных загрязнений являются одними из первых переменных процесса, связанных с отказами HIC.
1.2 Источники загрязнения: масло, вода и остатки обработки.
Внешнее загрязнение -, например остатки кранового масла, влага при работе с пластинами или пленка на поверхности канавок -, является распространенным косвенным источником водорода во время сварки. Эти источники водорода позже диффундируют в продольные сварные швы.
1.3 Предварительный-нагрев и меж-термическое секвенирование
Предварительный-нагрев стальных пластин с большей толщиной стенок перед изготовлением LSAW выполняет двойную функцию: снижает скорость охлаждения, чтобы избежать закалки-закаленных структур ЗТВ, и позволяет водороду диффундировать во время сварки, а не фиксироваться внутри корня сварного шва. Меж-термическое последовательность проходов обеспечивает равномерное сохранение тепла, уменьшая колебания концентрации водорода в зависимости от направления сварки.
Таблица 1. Сварочная переменная в зависимости от вклада водорода
| Сварочная переменная | Уровень вклада водорода | Увеличение риска взлома | Метод управления |
|---|---|---|---|
| Невысушенный флюс | Высокий | Очень высокий | Выпекание в духовке 300–350 градусов. |
| масляная пленка с канавками | Середина | Высокий | Промышленная очистка растворителями |
| Низкий предварительный-нагрев | Середина | Высокий | предварительный-нагрев до 150–250 градусов |
| Быстрое охлаждение | Косвенный | Очень высокий | Управление охлаждением изоляции |
Таблица 2: Рекомендуемые параметры сушки флюса
| Состояние потока | Температура сушки | Время высыхания | Ожидаемое снижение содержания водорода |
|---|---|---|---|
| Окружающий влажный поток | 300 градусов | 2–4 h | Сокращение на 80–90% |
| Флюс для холодного зимнего хранения | 350 градусов | 4–6 h | 90% или более |
2. Термические эффекты и эффекты геометрии бортов.
2.1 Проникновение сварного шва и форма корня
2.1.1 Глубокое проникновение в сравнении с направлением давления водорода-
Корень сварного шва является предпочтительным местом скопления водорода при продольной геометрии валика LSAW. Чрезмерно глубокое проникновение может вытолкнуть водород к верхним линиям сплавления, тогда как недостаточное проникновение приводит к образованию пустот с концентрацией напряжений у корней. Морфология корня должна сбалансировать проникновение и плавность перехода напряжений.
2.1.2 Эффект корневого выреза
Если геометрия корня имеет острые края надрезов или зоны разрушения валика, -концентрация напряжений ускоряет водородное-зарождение хрупкости. Отказы HIC в промышленных образцах часто показывают распространение корневой трещины, а не возникновение трещин в середине-стенки.
2.2 Градиент охлаждения и температурный дифференциал
Диффузия водорода чувствительна к температуре. Градиенты охлаждения большого диаметраLSAW трубыулавливать водород раньше в более холодных пластах. Обеспечение изоляции больших сварных швов- помогает поддерживать равномерную диффузию водорода до окончательного затвердевания.
3. Вклад напряжений от сварочных прогонов
3.1 Остаточные напряжения при продольной сварке
3.1.1 Растягивающее напряжение вдоль направления шва
Длинные сварные швы на трубах LSAW создают направленные остаточные напряжения растяжения, совмещенные с продольными швами. Одного остаточного напряжения может быть достаточно для активации HIC, если достигнут порог диффузионного водорода.
3.1.2 Накопленное напряжение за несколько проходов-
Трубы LSAW часто требуют многопроходной сварки. - При каждом проходе может накапливаться напряжение и задерживаться больше диффундирующего водорода, если не обеспечивается строгий контроль термической последовательности, сушки флюсом или контроля охлаждения между-проходами.
3.2 Формирующее напряжение, добавленное к сварочному напряжению
Формирующее напряжение стали из-за изгиба пластины плюс остаточные напряжения продольного сварного шва часто вместе создают зоны пиковых растягивающих напряжений на линиях швов -, общих точках возникновения HIC в цепях LSAW.
4. Рекомендации по производственному процессу
4.1 Удаление водорода после сварки
Термическое выпекание-водорода, или "удаление-гидрирования" после заключительного прохода сварки — это хорошо-задокументированный промышленный этап снижения риска для водородных трубопроводов LSAW -, особенно когда большая толщина стенок приводит к увеличению задержки диффузии водорода.
4.2 Контрольный список контроля процесса для сварных швов LSAW
Базовый контрольный список промышленного процесса включает в себя: подтверждение сухости флюса → очистку канавок → пред-тепловую проверку → меж-проходную изоляцию → соответствие геометрии корня → после-сварочный водородный обжиг → карту градиента твердости → окончательное сканирование изображения сварного шва.
4.3 Практические результаты корректировки процесса
На многих промышленных производственных линиях после устранения сухости флюса, загрязнения масляной-пленкой и проблем с геометрией сварных-надрезов количество подобных дефектов водородного растрескивания резко снижается при окончательных проверках труб.
