Термообработка сосудов под давлением
Версия для печати
09 Ноября 2017 г.
Наши заказчики часто спрашивают нас, какие есть способы продления срока службы резервуаров различного назначения, используемых как с нейтральными рабочими средами, так и с агрессивными на химических и нефтяных предприятиях.
Все производимые на Заводе изделия имеют стандартные сроки службы от 10 до 20 лет в зависимости от стали, из которой изготовлена емкость, и условий эксплуатации (температурный режим, давление, свойства рабочей среды и т.д.).
Увеличить срок эксплуатации оборудования позволяет соблюдение правил эксплуатации, проведение регулярных технических обслуживаний и осмотров.
С нашей стороны мы предлагаем термообработку емкостей и сосудов различного назначения. Например, типовые подземные резервуары имеют пятилетний срок службы. Но если их подвергнуть термообработке, срок службы увеличивается до 20-30 лет.
Что же это такое – термическая обработка резервуаров? Для чего она нужна?
Термообработка – это нагрев и охлаждение металла и сплавов для увеличения прочности, жесткости, твердости и износостойкости изделий в тяжелых эксплуатационных условиях. Применяемые для производства резервуаров марки стали зачастую не обладают необходимыми характеристиками, например, для хранения агрессивных жидкостей, щелочей и кислот. Изменить химический состав уже поставленного на Завод листового металлопроката невозможно. Зато можно улучшить качественные показатели, скорректировать и добиться нужных механических и физических характеристик при помощи термической обработки. За счет этого убирается внутреннее напряжение металлов и различных сплавов.
Применение различных режимов термообработки позволяет получать на выходе металлоконструкции, обладающие различными механическими свойствами в зависимости от условий их дальнейшей эксплуатации. Благодаря различной температуре нагрева, его продолжительности и последующего охлаждения достигаются такие параметры, которые необходимы Заказчику.
Термообработке подвергается как непосредственно весь корпус целиком, стенки и днища, так и сварные соединения (локально), так как именно в сварных швах происходит максимальное изменение структуры металла.
Режимы термообработки сталей и сплавов
С разными металлами и сплавами и для придания им необходимых свойств в промышленности используются различные режимы: отжиг, закалка, отпуск и нормализация.
В процессе отжига осуществляется нагрев изделия при температуре до +900°С в течение до 2-х часов и последовательное его медленное охлаждение на разных скоростях в промышленных печах.
Процесс закалки заключается в нагреве выше критической температуры того металла, из которого сделано изделие. Максимальная температура закалки – +1300°С. Металлоконструкции выдерживаются при критической температуре, а затем резко охлаждаются в печи.
В результате закалки структура закаленной стали получается неравновесной, поэтому по окончании закалки проводится отпуск, характеризующийся нагревом до +650°С и последующим его медленным охлаждением. Отпуск приводит к снижению остаточных напряжений, повышению вязкости стали, уменьшению ее твердости и хрупкости.
Процесс охлаждения стали на воздухе после отжига называется нормализацией.
Виды термообработки резервуаров: печная и внепечная термическая обработка
Оба вида позволяют достичь одинаковые цели и отличаются лишь способом проведения.
Так, печная термическая обработка осуществляется в заводских условиях, где имеются промышленные печи (вакуумные, шахтные, дуговые, камерные, с выкатным поддоном и др.) и теплогенераторные агрегаты большого объема, внутрь которых помещается готовое изделие. Способ нагрева может быть разным в зависимости от источника тепла. Так, наиболее распространенными являются газовые и электрические печи. Газовые печи позволяют обрабатывать металлоконструкции размерами до 4000х4000х14 000 мм. В электропечах проводится термобработка деталей размерами до 4000х850х4000 мм.
Внепечная термообработка – это так называемая “выездная” услуга и проводится на месте эксплуатации оборудования. В процессе такого способа осуществляется нагрев внутреннего объема сосуда за счет подачи внутрь емкости продуктов сгорания топлива, сжигаемого в специальных теплогенерирующих устройствах. Также существуют электрические теплогенерирующие устройства, в которых тепловая энергия образуется из электрической.
Для уменьшения теплопотерь через корпус термообрабатываемого изделия, оно теплоизолируется с внутренней стороны (печная термообработка) или с внешней (внепечная термообработка). Теплоизоляция выполняется из специальных материалов, выдерживающих температуру до +1300°С.
Криогенная обработка металлоконструкций
Данный вид воздействия на металл является перспективным направлением в металлургии и машиностроении.
Получение необходимых показателей сталей и сплавов при криогенной обработке достигается за счет низкотемпературного воздействия путем охлаждения изделий до температуры жидкого азота (-196°С) и их выдержкой в течение 24-36 часов.
В результате криообработки емкостей повышается их коррозионная, эрозионная и абразивная износостойкость, а также улучшаются механические свойства материала.
Результаты термической обработки резервуаров и емкостей
Таким образом, термообработка изготавливаемых на нашем Заводе резервуаров и емкостей:
- улучшает эксплуатационные и механические показатели поставляемых металлоконструкций
- снижает вероятность хрупкого разрушения сосудов в результате остаточной деформации металла и изменения структуры металла в местах выполнения сварных монтажных швов
- увеличивает межремонтный цикл резервуаров и емкостей
- уменьшает массу готовых изделий
- повышает надежность и долговечность эксплуатации оборудования
- повышает сопротивляемость металлоконструкций химическому и механическому воздействию
Для получения подробной информации о способах печной и внепечной термообработки, а также преимуществах термически обработанных резервуаров и емкостей, звоните на Завод по телефонам:
- 8-800-555-9480
- 8(8452)250-288 (для Саратова и области).
Источник
4.4.1. Термическая обработка элементов сосудов производится для обеспечения соответствия свойств металла и сварных соединений показателям, принятым в НД на металл и сварку, а также для снижения остаточных напряжений, возникающих при выполнении технологических операций (сварки, гибки, штамповки и др.).
4.4.2. К проведению работ по термической обработке допускаются термисты-операторы, прошедшие специальную подготовку, соответствующие испытания и имеющие удостоверение на право производства работ.
4.4.3. Термической обработке подлежат сосуды, в стенках которых после изготовления (при вальцовке, штамповке, сварке и т.д.) возможно появление недопустимых остаточных напряжений, а также сосуды, прочность которых достигается термообработкой.
4.4.4. Сосуды и их элементы из углеродистых, а также низколегированных марганцовистых и марганцово-кремнистых сталей, изготовленные с применением сварки, штамповки или вальцовки, подлежат обязательной термообработке, если:
толщина стенки цилиндрического или конического элемента днища, фланца или патрубка сосуда в месте их сварного соединения более 36 мм для углеродистых сталей и более 30 мм для сталей низколегированных марганцовистых, марганцово-кремнистых;
номинальная толщина стенки цилиндрических или конических элементов сосуда (патрубка), изготовленных из листовой стали вальцовкой (штамповкой), превышает величину, вычисленную по формуле
s = 0,009(D + 1200),
где D – минимальный внутренний диаметр, мм. Данные требования не распространяются на отбортованные рубашки;
они предназначены для эксплуатации в средах, вызывающих коррозионное растрескивание;
днища и другие элементы штампуются (вальцуются) при температуре окончания штамповки (вальцовки) ниже 700 °С;
днища сосудов и их элементы независимо от толщины изготовлены холодной штамповкой или холодным фланжированием.
4.4.5. Гнутые участки труб из углеродистых и низколегированных сталей с наружным диаметром более 36 мм подлежат термообработке, если отношение среднего радиуса гиба к номинальному наружному диаметру труб составляет менее 3,5, а отношение номинальной толщины стенки трубы к ее номинальному диаметру превышает 0,05.
4.4.6. Сосуды и их элементы из сталей низколегированных хромомолибденовых, хромомолибденованадиевых, сталей мартенситного класса и двухслойных с основным слоем из сталей этого типа и класса, изготовленные с применением сварки, должны быть термообработаны независимо от диаметра и толщины стенки.
4.4.7. Необходимость термообработки сосудов и их элементов из сталей аустенитного класса и двухслойных сталей с основным слоем из сталей углеродистого и низколегированного марганцовистого и марганцово-кремнистого типа с коррозионностойким слоем из сталей аустенитного класса устанавливается в НД.
4.4.8. Днища сосудов, изготовленные из аустенитных сталей холодной штамповкой или фланжированием, должны подвергаться термообработке.
4.4.9. Для днищ и деталей из аустенитных хромоникелевых сталей, штампуемых (вальцуемых) при температуре не ниже 850 °С, термическая обработка не требуется.
Допускается не подвергать термической обработке горячедеформированные днища из аустенитных сталей с отношением внутреннего диаметра к толщине стенки более 28, если они не предназначены для работы в средах, вызывающих коррозионное растрескивание.
4.4.10. Вид термической обработки (отпуск, нормализация или закалка с последующим отпуском, аустенизация и др.) и ее режимы (скорость нагрева, температура и время выдержки, условия охлаждения и др.) принимаются по НДи указываются в техническом проекте.
4.4.11. Допускается термическая обработка сосудов по частям с последующей местной термообработкой замыкающего шва. При местной термообработке должны быть обеспечены равномерный нагрев и охлаждение в соответствии с технологией, согласованной со специализированной организацией.
При наличии требования по стойкости к коррозионному растрескиванию возможность применения местной термообработки сосуда должна быть согласована со специализированной организацией.
4.4.12. В процессе термообработки в печи температура нагрева в любой точке сосуда (элемента) не должна выходить за пределы максимальной и минимальной температуры, предусмотренной режимом термообработки.
Среда в печи не должна оказывать вредного влияния на термообрабатываемый сосуд (элемент).
4.4.13. Свойства металла сосудов и их элементов после всех циклов термической обработки должны соответствовать требованиям Правил, стандартов, технических условий.
4.4.14. Термическая обработка должна производиться таким образом, чтобы были обеспечены равномерный нагрев металла изделий, их свободное тепловое расширение и отсутствие пластических деформаций. Режимы нагрева, выдержки и охлаждения при термообработке изделий должны регистрироваться самопишущими приборами.
4.4.15. Для снятия остаточных напряжений в соответствии с требованиями п. 4.4.4 Правил допускается вместо термической обработки применять другие методы, предусмотренные в нормативной документации, согласованной в установленном порядке.
4.5. Контроль сварных соединений
4.5.1. Организация-изготовитель (доизготовитель), монтажная или ремонтная организация обязаны применять такие виды и объемы контроля своей продукции, которые гарантировали бы выявление недопустимых дефектов, ее высокое качество и надежность в эксплуатации.
Контроль качества сварки и сварных соединений включает:
проверку аттестации персонала;
проверку сборочно-сварочного, термического и контрольного оборудования, аппаратуры, приборов и инструментов;
контроль качества основных материалов;
контроль качества сварочных материалов и материалов для дефектоскопии;
операционный контроль технологии сварки;
неразрушающий контроль качества сварных соединений;
разрушающий контроль качества сварных соединений;
контроль исправления дефектов.
Виды контроля определяются конструкторской организацией в соответствии с требованиями Правил, НД на изделия и сварку и указываются в конструкторской документации сосудов.
4.5.2. Для установления методов и объемов контроля сварных соединений необходимо определить группу сосуда в зависимости от расчетного давления, температуры стенки и характера среды по табл. 5.
Таблица 5
| Группа сосудов | Расчетное давление, МПа (кгс/см2) | Температура стенки, °С | Рабочая среда |
| 1 | Свыше 0,07 (0,7) | Независимо | Взрывоопасная или пожароопасная, или 1-го, 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007 |
| 2 | До 2,5 (25) | Ниже -70, выше 400 | Любая, за исключением указанной для 1-й группы сосудов |
| Свыше 2,5 (25) до 4 (40) | Ниже -70, выше 200 | ||
| Свыше 4 (40) до 5 (50) | Ниже -40, выше 200 | ||
| Свыше 5 (50) | Независимо | ||
| До 1,6 (16) | От -70 до -20 От 200 до 400 | ||
| 3 | Свыше 1,6 (16) до 2,5 (25) | От -70 до 400 | |
| Свыше 2,5 (25) до 4 (40) | От -70 до 200 | ||
| Свыше 4 (40) до 5 (50) | От -40 до 200 | ||
| 4 | До 1,6 (16) | От -20 до 200 |
В тех случаях, когда в табл. 5 отсутствуют указанные сочетания параметров по давлению и температуре, для определения группы следует руководствоваться максимальным параметром.
Температура стенки определяется на основании теплотехнического расчета или результатов измерений, а при отсутствии этих данных принимается равной температуре среды, соприкасающейся со стенкой сосуда.
4.5.3. Объем контроля должен быть не менее предусмотренного Правилами.
4.5.4. В процессе изготовления сосудов должны проверяться:
соответствие металла свариваемых деталей и сварочных материалов требованиям НД;
соответствие качества подготовки кромок и сборки под сварку требованиям действующих стандартов и чертежей;
соблюдение технологического процесса сварки и термической обработки, разработанных в соответствии с требованиями НД.
4.5.5. Основными видами неразрушающего контроля металла и сварных соединений являются:
визуальный и измерительный;
радиографический;
ультразвуковой;
радиоскопический (допускается применять только по инструкции, согласованной с Госгортехнадзором России);
стилоскопирование;
измерение твердости;
гидравлические испытания;
пневматические испытания.
Кроме этого могут применяться другие методы (акустическая эмиссия, магнитография, цветная дефектоскопия, определение содержания в металле шва ферритной фазы и др.) в соответствии с ТУ организации-изготовителя в объеме, предусмотренном НД.
4.5.6. При разрушающем контроле должны проводиться испытания механических свойств, металлографические исследования и испытания на стойкость против межкристаллитной коррозии.
4.5.7. Приемочный контроль изделия, сборочных единиц и сварных соединений должен выполняться после окончания всех технологических операций, связанных с термической обработкой, деформированием и наклепом металла.
Последовательность контроля отдельными методами должна соответствовать требованиям НД. Визуальный и измерительный контроль, а также стилоскопирование должны предшествовать контролю другими методами.
4.5.8. Контроль качества сварных соединений должен производиться по НД, согласованной в установленном порядке.
4.5.9. В процессе производства работ персоналом организации-производителя работ должен осуществляться операционный контроль технологических процессов подготовки и сборки деталей под сварку, сварки и термической обработки сварных соединений, исправления дефектов сварных соединений.
При операционном контроле проверяется соблюдение исполнителями требований настоящих Правил, НД и чертежей. Объемы операционного контроля при подготовке, сборке, сварке и термической обработке и исправлении дефектов должны указываться в НД.
4.5.10. Результаты по каждому виду контроля (в том числе и операционного) должны фиксироваться в отчетной документации (журналах, формулярах, протоколах, маршрутных паспортах и т.д.).
4.5.11. Средства контроля должны проходить метрологическую проверку.
4.5.12. Каждая партия материалов для дефектоскопии (пенетранты, порошок, суспензии, радиографическая пленка, химические реактивы и т.д.) до начала их использования должна быть подвергнута входному контролю.
4.5.13. Объем разрушающего и неразрушающего контроля, предусмотренный Правилами, может быть уменьшен по согласованию с Госгортехнадзором России в случае массового изготовления, в том числе при неизменном технологическом процессе, специализации сварщиков на отдельных видах работ и высоком их качестве, подтвержденном результатами контроля за период не менее 6 месяцев. Копия разрешения вкладывается в паспорт сосуда.
4.5.14. Методы и объемы контроля сварных соединений приварных деталей, не работающих под внутренним давлением, должны устанавливаться НД на изделие и сварку.
4.5.15. Изделие признается годным, если при контроле в нем не будут обнаружены внутренние и наружные дефекты, выходящие за пределы допустимых норм, установленных Правилами и НД на изделие и сварку.
4.5.16. Сведения о контроле сварных соединений основных элементов сосудов, работающих под давлением, должны заноситься в паспорт сосуда.
4.5.17. Визуальному и измерительному контролю подлежат все сварные соединения сосудов и их элементов в целях выявления в них следующих дефектов:
трещин всех видов и направлений;
свищей и пористости наружной поверхности шва;
подрезов;
наплывов, прожогов, незаплавленных кратеров;
смещения и совместного увода кромок свариваемых элементов свыше норм, предусмотренных Правилами;
непрямолинейность соединяемых элементов;
несоответствие формы и размеров швов требованиям технической документации.
4.5.18. Перед визуальным осмотром поверхность сварного шва и прилегающие к нему участки основного металла шириной не менее 20 мм в обе стороны от шва должны быть зачищены от шлака и других загрязнений, при электрошлаковой сварке это расстояние должно быть не менее 100 мм.
4.5.19. Осмотр и измерения сварных соединений должны производиться с наружной и внутренней сторон по всей протяженности швов. В случае невозможности осмотра и измерения сварного соединения с двух сторон его контроль должен производиться в порядке, предусмотренном автором проекта.
4.5.20. Ультразвуковая дефектоскопия и радиографический контроль производятся в целях выявления в сварных соединениях внутренних дефектов (трещин, непроваров, пор, шлаковых включений и др.).
4.5.21. К контролю сварных соединений сосудов физическими методами допускаются специалисты, прошедшие специальную теоретическую подготовку, практическое обучение и аттестацию в соответствии с Правилами аттестации персонала в области неразрушающего контроля (ПБ 03-440-02), утвержденными постановлением Госгортехнадзора России от 23.01.02 № 3 и зарегистрированными Минюстом России 17.04.02 рег. № 3378.
4.5.22. Ультразвуковая дефектоскопия и радиографический контроль сварных соединений должны производиться в соответствии с требованиями НД.
4.5.23. Метод контроля (ультразвуковая дефектоскопия, радиографический контроль, оба метода в сочетании) выбирается исходя из возможности обеспечения более полного и точного выявления недопустимых дефектов с учетом особенностей физических свойств металла, а также освоенности данного метода контроля для конкретного вида сварных соединений.
4.5.24. Объем контроля ультразвуковой дефектоскопией или радиографическим методом стыковых, угловых, тавровых и других сварных соединений сосудов и их элементов (днищ, обечаек, штуцеров, люков, фланцев и др.), включая соединения люков и штуцеров с корпусом сосуда, должен соответствовать указанному в табл. 6.
Таблица 6
| Группа сосудов (см. табл. 5) | Длина контролируемого участка швов от длины каждого шва, % |
| 1 | 100 |
| 2 | 100 |
| 3 | Не менее 50 |
| 4 | Не менее 25 |
Указанный объем контроля относится к каждому сварному соединению. Места сопряжений (пересечений) сварных соединений подлежат обязательному контролю ультразвуковой дефектоскопией или радиографическим методом.
Ультразвуковая дефектоскопия или радиографический контроль швов приварки внутренних и наружных устройств к корпусу сосуда должны производиться при наличии требования в технической документации.
4.5.25. Сварные соединения сосудов, снабженных быстросъемными крышками, подлежат контролю ультразвуковой дефектоскопией или радиографическим методом в объеме 100 %.
4.5.26. Для сосудов 3-й и 4-й групп места радиографического или ультразвукового контроля устанавливаются отделом технического контроля организации-изготовителя после окончания сварочных работ по результатам внешнего осмотра.
4.5.27. Перед контролем соответствующего участка сварные соединения должны быть так замаркированы, чтобы их можно было легко обнаружить на картах контроля и радиографических снимках.
4.5.28. При выявлении недопустимых дефектов в сварных соединениях, подвергаемых ультразвуковой дефектоскопии или контролю радиографическим методом в объеме менее 100 %, обязательному контролю тем же методом подлежат однотипные швы этого изделия, выполненные данным сварщиком, по всей длине соединения.
4.5.29. При невозможности осуществления ультразвуковой дефектоскопии или радиографического контроля из-за недоступности отдельных сварных соединений или при неэффективности этих методов контроля (в частности, швов приварки штуцеров и труб внутренним диаметром менее 100 мм) контроль качества этих сварных соединений должен производиться другими методами в соответствии с инструкцией, согласованной в установленном порядке. Указания об использованном методе контроля заносятся в паспорт сосуда.
4.5.30. Ультразвуковая дефектоскопия и радиографический контроль стыковых сварных соединений по согласованию с Госгортехнадзором России могут быть заменены другим эффективным методом неразрушающего контроля.
4.5.31. Капиллярный и магнитопорошковый контроль сварных соединений и изделий являются дополнительными методами контроля, устанавливаемыми чертежами и НД в целях определения поверхностных или подповерхностных дефектов.
4.5.32. Капиллярный контроль должен производиться в соответствии с методиками контроля, согласованными в установленном порядке.
4.5.33. Класс и уровень чувствительности капиллярного и магнитопорошкового контроля должны устанавливаться чертежами и НД.
4.5.34. Контроль стилоскопированием должен проводиться в целях подтверждения соответствия легирования металла деталей и сварных швов требованиям чертежей и НД.
4.5.35. Стилоскопированию подвергаются:
все свариваемые детали (части конструкций), которые по чертежу должны изготавливаться из легированной стали;
металл шва всех сварных соединений труб, которые согласно НД должны выполняться легированным присадочным материалом;
сварочные материалы согласно ст.
Источник