در فرآیند جوشکاری لوله های فولادی مقاوم در برابر حرارت به چه نکاتی باید توجه کرد

ویژگی های اساسی جوشکاری لوله های فولادی مقاوم در برابر حرارت
لوله های فولادی مقاوم در برابر حرارت به طور گسترده در محیط های با دمای بالا مانند بویلرها، مبدل های حرارتی و تجهیزات شیمیایی استفاده می شود. الزامات جوشکاری آنها با فولاد کربن معمولی متفاوت است. لوله های فولادی مقاوم در برابر حرارت معمولاً حاوی مقادیر بالایی از عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل و مولیبدن هستند. این عناصر استحکام و مقاومت در برابر اکسیداسیون خود را در دماهای بالا افزایش می‌دهند، اما بر حساسیت ترک داغ، پایداری ریزساختار و پنجره فرآیند در حین جوشکاری تأثیر می‌گذارند. بنابراین، در حین جوشکاری، درک کامل ریزساختار و دینامیک تنش ماده برای جلوگیری از شکست اتصالات یا کاهش مقاومت حرارتی به دلیل جابجایی نامناسب ضروری است.

آماده سازی قبل از جوشکاری و الزامات پیش گرمایش
قبل از جوشکاری لوله های فولادی مقاوم در برابر حرارت، تمیز کردن کامل برای اطمینان از عاری بودن شیار جوش و نواحی اطراف آن از روغن، زنگ زدگی و ناخالصی ضروری است تا از تشکیل منافذ و سرباره در حین جوشکاری جلوگیری شود. پیش گرم کردن به ویژه برای جوشکاری فولادهای مقاوم در برابر حرارت، به ویژه آنهایی که حاوی عناصر آلیاژی بالا هستند، مهم است. پیش گرم کردن سرعت خنک شدن را کاهش می دهد، تمایل به سخت شدن در ناحیه جوش را کاهش می دهد و خطر ترک خوردگی را به حداقل می رساند. بسته به نوع فولاد و ضخامت دیواره، دمای پیش گرم به طور کلی از 150 درجه سانتی گراد تا 350 درجه سانتی گراد متغیر است. قبل از جوشکاری، باید از ابزار اندازه گیری دما برای تأیید اینکه دمای پیش گرم مطابق با استانداردهای مشخص شده است استفاده شود.

انتخاب و تطبیق مواد جوشکاری
انتخاب مواد جوش مناسب برای اطمینان از کیفیت جوش بسیار مهم است. در جوشکاری لوله های فولادی مقاوم در برابر حرارت معمولاً از الکترودها یا سیم هایی استفاده می شود که با ترکیب مواد پایه مطابقت دارند تا استحکام اتصال و مقاومت در برابر خوردگی را در محیط های با دمای بالا حفظ کنند. به عنوان مثال، فولاد مقاوم در برابر حرارت Cr-Mo به الکترودهای کم هیدروژن نیاز دارد، در حالی که فولاد مقاوم در برابر حرارت آستنیتی به مواد مصرفی مقاوم در برابر حرارت حاوی نیکل و کروم نیاز دارد. محتوای هیدروژن قابل انتشار مواد مصرفی نیز باید در نظر گرفته شود. الکترودهای کم هیدروژن باید قبل از استفاده خشک شوند تا از ترک خوردن ناشی از هیدروژن جلوگیری شود.

کنترل پارامترهای فرآیند جوشکاری
گرمای ورودی جوش لوله فولادی مقاوم در برابر حرارت باید به درستی کنترل شود. گرمای بیش از حد ورودی می تواند منجر به درشت شدن دانه ها و افزایش تنش جوش شود و در نتیجه چقرمگی و مقاومت حرارتی اتصال را کاهش دهد. گرمای بیش از حد ورودی می تواند منجر به همجوشی ناقص یا نقص جوش شود. جوشکاری چند پاس معمولاً برای به حداقل رساندن اثرات حرارتی یک جوش استفاده می شود. پارامترهایی مانند جریان، ولتاژ و سرعت جوشکاری باید با توجه به مواد، ضخامت و موقعیت جوشکاری لوله تنظیم شود تا از تمرکز تنش و ترک احتمالی جلوگیری شود.

کنترل تغییر شکل و تنش در حین جوشکاری
فولاد مقاوم در برابر حرارت در حین جوشکاری تنش جوشکاری قابل توجهی ایجاد می کند. کنترل نادرست می تواند منجر به تغییر شکل یا حتی ترک شود. بنابراین، جوش متقارن یا جوش پرشی اغلب برای توزیع تنش در حین جوشکاری استفاده می شود. همچنین برای جلوگیری از جابجایی بیش از حد اجزای جوش داده شده از فیکسچرها و فیکسچرهای مناسب استفاده می شود. برای لوله‌های فولادی ضخیم‌تر، گرمایش موضعی را می‌توان در بخش‌هایی در حین جوشکاری اعمال کرد تا غلظت تنش کاهش یابد و ثبات ابعادی پس از جوشکاری تضمین شود.

اهمیت عملیات حرارتی پس از جوشکاری
اتصالات جوش داده شده لوله های فولادی مقاوم در برابر حرارت، تنش پسماند قابل توجهی را در طول خنک شدن ایجاد می کنند، و برخی از گریدهای فولادی حتی می توانند یک ریزساختار شکننده ایجاد کنند، که برای لوله هایی که در معرض عملیات طولانی مدت در دمای بالا قرار دارند مضر است. بنابراین عملیات حرارتی پس از جوشکاری ضروری است. تمپر کردن یا نرمال کردن می تواند استرس باقیمانده را کاهش دهد، ریزساختار را اصلاح کند و عملکرد کلی مفصل را بهبود بخشد. دمای عملیات حرارتی و زمان نگهداری باید متناسب با مواد لوله و ضخامت دیواره باشد تا از عملکرد خوب اتصال جوش داده شده در دمای بالا اطمینان حاصل شود.

بازرسی و تعمیر عیوب جوشکاری
پس از جوشکاری، کیفیت جوش باید از طریق بازرسی بصری، آزمایش رادیوگرافی، آزمایش اولتراسونیک و سایر روش ها به طور کامل ارزیابی شود تا از عدم وجود عیوب مانند ترک، منافذ، و آخال سرباره اطمینان حاصل شود. پس از کشف عیوب، باید طبق الزامات فرآیند تعمیر شوند. هنگام تعمیر نواحی جوش داده شده نیز باید پیش گرمایش و عملیات پس از حرارت انجام شود تا از بروز عیوب جدید جلوگیری شود. تمام فرآیندهای تعمیر باید برای قابلیت ردیابی کیفی بعدی مستند شوند.

مقایسه اقدامات احتیاطی جوش برای انواع مختلف لوله های فولادی مقاوم در برابر حرارت
اقدامات احتیاطی جوشکاری بسته به نوع فولاد مقاوم در برابر حرارت متفاوت است. به عنوان مثال، پیش گرم کردن، انتخاب مواد جوشکاری و عملیات پس از جوش برای فولادهای مقاوم در برابر حرارت مارتنزیتی، آستنیتی و دوبلکس متفاوت است. جدول زیر اقدامات احتیاطی کلیدی برای جوشکاری چند نوع رایج فولاد مقاوم در برابر حرارت را مقایسه می کند:

محیط جوشکاری و اقدامات ایمنی
جوشکاری فولاد مقاوم در برابر حرارت معمولاً در شرایط کاری با دمای بالا و با شدت بالا انجام می شود، بنابراین اقدامات احتیاطی ایمنی باید انجام شود. تهویه مناسب باید در محل ساخت و ساز حفظ شود تا از دود جوش و گازهای مضر بر اپراتورها جلوگیری شود. جوشکاران باید از لباس های محافظ، ماسک و دستکش های مقاوم در برابر دمای بالا استفاده کنند تا از آسیب ناشی از پاشش جوش جلوگیری شود. تجهیزات آتش نشانی مناسب نیز باید برای جلوگیری از آتش سوزی ناشی از جرقه جوش در دسترس باشد.