CS266979B1 - Spdsob skúšania studenej praskavosti ocele - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká spůsobu skúšania studenej praskavosti ocele v podhúsenicovej oblasti za účelom stanovenia počtu povolitelných opakovaní opráv poškodených zvarových spojov. Podstata tohoto spůsobu spočívá v modifikačnom rozšíření známej skúšky studenej praskavosti ocelí zváraných metodami elektrického oblúka obalenom elektrodou s automatickým podáváním zváracieho drůtu v ochraně plynu, netaviacou sa elektrodou v ochraně Ar, resp. aj metodou zvárania pod tavivom uhlíkatých nízkolegovaných a mikrolegovaných ocelí. Podía tohoto spůsobu rozdělí sa, v dvoch samostatných zvarových húseniciach, na každý diel dvojdielnej vzorky, zváracím procesom privádzané teplo na dve časti: časť tepla na diel s tvarom zvarového úkosu 1/2 X v hodnotě 36 až 50 % a časť tepla na diel s planárnou, šikmou plochou zvarového úkosu v hodnotě 88 až 50 %, pričom súčet oboch hodnůt vneseného tepla dává hodnotu 100 %. Počet únosných a bezpečných opakovaní opráv studenými prasklinami poškodeného zvarového spoja sa zisťuje počtom skúšobných opakovaní na predpísanej vzorke tak, že po určenom počte samostatných dielčích húseníc a po odstránení ich prevýšenia a úpravě na původný tvar a rozměry, vykoná sa kritický koreňový zvarový spoj a sleduje sa výskyt prvej podhúsenicovej praskliny známými metodami.

Description

Vynález sa týká spůsobu skúšania studenej praskavosti ocele zaťaženej postupným vrstveným zváraním elektrickým oblúkom ručně obalenými zváracími elektrodami, poloautomaticky, alebo automaticky v ochraně plynom, ručně, alebo automaticky netaviacou sa elektrodou v ochrane argonu, alebo na predlženej vzorke automaticky pod tavivom za účelom určenia maximálneho přípustného počtu únosných a bezpečných, na to isté miesto opakovaných zvarov, alebo návarov, bez výskytu prasklin v teplom ovplyvnenej oblasti, alebo v jej najbližšej tesnej vzdialenosti smerom do základného materiálu.

Doposial sa neustále opakujú případy výskytu zvarových spojov nevyhovujúcej kvality na uhlíkatých, nízkolegovaných a mikrolegovaných oceliach. V únosných případech sa tieto zvarové spoje opravujú odstránením chybného úseku spoja a jeho opětovným, niekedy viacnásobným zváraním. Je známe, že vrstvené, na to isté miesto, vnášané teplo, podlá štruktúry základného materiálu a podmienok zvárania osamotene, alebo spolu s dalšími činitelmi, akým je napr. vodík a dalšie, mění vlastnosti základného materiálu, často ho degraduje v neúnosnéj miere.

Doposial sa na zachytenie a hodnotenie dosiahnutia nepřípustného stupfta degradácie základného materiálu, ako je napr. posun, alebo porucha z mechanických vlastností, posun, alebo porucha odolnosti voči vzniku studených prasklin a pod., používajú nepriame metody. Sem patří najma meranie tvrdosti, skúška rázom v ohybe, lámavosti, skúška ťahom, lomovej húževnatosti statickej a dynamickéj, metalografické hodnotenia a pod. V praxi sa ukázalo, že ani jedna z doteraz používaných metod nie je schopná překonat poznanie o stave v štruktúre kovu zvarku, odpovedajúce problému ovplyvnenia zváraním, alebo naváraním, za podmienky jediného vykonaného tepelného ovplyvnenia. Ani jedna z nich nie je schopná za súčasných podmienok prognózovat stavy po viacnásobnom tepelnom a ostatnom ovplyvnení, ak nebolo vykonané. Odvodzovanie exaktných, alebo přijatelné přesných závislostí a relácií medzi náchylnosťou materiálu ku vzniku podhúsenicových trhlin a porúch, a medzi podmienkami reálného zaťaženia zvarového spoja, je stále problematické najmá čo do metodickej výbavy a přístupnosti. Celú oblast komplikujú ešte nekonštantné vztahy medzi různými druhmi materiálov a vlastnými podmienkami, v ktorých boli skúšky vykonané. Cena skúšok je vysoká.

Podstata skúšania studenej praskavosti ocele zaťaženej postupným, vrstveným zváraním, různými zváracími metodami, spočívá v tom, že na základný materiál dvojdielnej vzorky pre skúšanie studenej praskavosti sa navaria dve samostatné, prvé húsenice, každá zvlášť na prvý a druhý diel, každá svojimi rovnakými zváracími parametrami, ktoré sa odvodia z běžných zváracích parametrov pre koreňovú húsenicu znížením hodnoty vnášaného tepla na 36 až 88 % pre každú samostatná hásenicu. Potom sa diely skášobnej vzorky ochladia volné na vzduchu, na teplotu okolia, pričom po vychladnutí a po uplynutí min. 16 hodin sa prevýšenia háseníc opracujú na původné hodnoty tvaru a rozmerov zvarového ákosu, opakuje sa druhá a dalšie hásenice v potrebnom počte rovnakým postupom a rovnakými svojimi parametrami, každý cyklus samostatnej húsenice bez prerušenia, so začiatkom a koncom na rovnakom mieste, a opakuje sa tiež druhé až posledně opracovanie prevýšenia húseníc. Potom sa oba diely vzorky na oboch koncoch spoja vo zvarovom spoji tvaru X a navaří sa posledná, kritická húsenica, spájajúca koreňovú časť oboch dielov vzorky, a po vychladení volné na vzduchu a uplynutí min. 16 hodin sa posúdi výskyt prvých prasklin, pričom platí, že počet húseníc do výskytu prvej praskliny, včítane poslednej, kritickej húsenice, znížený o jeden, je rovný počtu únosných, bezpečných opakovaní koreňových a nosných zvarov, alebo návarov. Přitom zníženie hodnoty vnášaného tepla mierou 36 až 88 % sa dosiahne napr. změnou zváracej, alebo naváracej rýchlosti, pričom hodnůt 36 až 50 % množstva vneseného tepla sa použije na diel vzorky s tvarom úkosu 1/2 X, a hodnůt 88 až 50 % na diel vzorky s planárnou, šikmou plochou úkosu, a jednotlivé navárové zvarové húsenice sa realizujú svojimi rovnakými zvolenými parametrami tak, aby súčet dielčích hodnůt množstva vneseného tepla príbuznej dvojice húseníc dával hodnotu 100 %-nú.

Hlavně výhody tohoto spůsobu skúšania praskavosti ocele zaťaženej postupným vrstveným zváraním,' spočívájú v priamom zistení, alebo overení bud přesného konečného počtu únosných

CS 266 979 Bl 3 a bezpečných možných opakovaní zvárania na tom istom mieste, napr. za účelom opakovanéj opravy zvarového spoja, alebo v priamom a presnom overení istoty, že určitý daný počet opakovaného zvárania na tom istom mieste nepřekročí kritický počet opakovaní, spojený s výskytem podhúsenicových studených trhlin a porúch.

Spósob je rovnocenné použitelný tiež v případech overenia vhodnosti aplikácie zváracieho procesu na spoje základného materiálu ovplyvneného tlakom a teplom iných procesov, napr. konštrukcií chemických a iných reaktorov, výmeníkov a pod., na zvarové spoje konštrukcií a dielov kotlových sústav a pod., na zvarové spoje základného materiálu už ovplyvneného predchádzajúcimi tepelnými procesmi, napr. kyslíkovým řezáním a pod. Tento spósob umožňuje lepšie využitie vlastností materiálu, resp. úsporu materiálu v prípadoch, ktoré pri existujúcej metodickej výbavě viedli k vylúčeniu dalšieho použitia pre neisté výsledky testov.

Týmto spósobom sú, pre daný účel, úplné překonané doteraz používané nepriame metody. Cena skúšky, alebo overenia podlá tohoto spósobu je značné nižšia.

Skúška, v jednom z mnohých prípadov overovania náchylnosti základného materiálu na vznik podhúsenicových, studených prasklin, bola vykonaná za účelom definovania přípustného počtu opakovaní zvarových spojov v případe nevyhovujúceho prvého až n-tého zvarového spoja potrubia produktovodu z ocele St E 480.7 TM, s hrúbkou steny 15,9 až 16,1 mm, pri teplote prostredia +1, +20 a +70 °C, a to dvomi spósobmi za použitia metody zvárania elektrickým oblúkom. Prvý, laboratórny, bol založený na vyhladaní optimálnych zváracích parametrov a to na dvojdielnej vzorke vyrezanej z reálnej rúry. Vzorka, každý diel, bola upravená predpísaným spósobom. Do stredného úseku jedného dielu vzorky, s tvarom zvarového úkosu 1/2 X bola uložená prvá húsenica s vynecháním volných miest o dížke 2 až 3 mm na začiatku a na konci zvarového úkosu, a to zváracími parametrami pre tepelný výkon o velkosti 42 % celkovej hodnoty normálnych zváracích parametrov (zvýšením rýchlosti na 2,38 - násobok), zatial čo do protiúseku druhého dielu vzorky, s tvarom planárnej, šikmej plochy, bola uložená tiež prvá húsenica, rovnakým spósobom, a to zváracími parametrami pre tepelný výkov o velkosti 58 % celkovej hodnoty normálnych zváracích parametrov (zvýšením rýchlosti na 1,92 - násobok), takže súčet oboch tepelných výkonov/príkonov bol 100 %, ergo totožný s pomerami na nedelenej zvarovéj (koreňovej) húsenici. Potom sa húsenicové prevýšenie oboch dielov vzorky spracovalo na úroveň východzích tvarov a rozmerov. Následovali dalšie húsenice a opracovania rovnakými parametrami po predchádzajúcom min. 16-hodinovom přerušení, na tie isté miesta, v rovnakom smere. Po určenom počte (3,5,7x) sa oba diely spojili zváraním predpísaným a známým spósobom na oboch koncoch na quázituhý celok a potom sa uložila posledná (4,6, resp. 8-ma), kritická húsenica normálnymi parametrami. Přitom sa vzorky vždy po uložení húseníc nechali vychladnúť volné na vzduchu, pri teplote prostredia. Pri zchladnění teplót okolia a tiež materiálu vzoriek po 20-hodinovej kludovej prestávke, bol konštatovaný výskyt trhlin po 4 zváraní. Pre daný materiál, zváracie parametre a metodu, přídavný materiál (kořeň E-B 122 0 2,5 mm) a pre použitů zváraciu metodu je odporúčaný maximálny počet na tom istom mieste opakovaných zvarových spojov do počtu 3, ktorý počet sa nesmie překročit a je počtom únosných a bezpečných opakovaní koreňových a nosných zvarov, včítane prvého, závadného zvarového spoja.

V priebehu týchto skúšok sa ukázalo, že nie je možné vylúčiť poruchy materiálu, z toho niektoré v teplom ovplyvnenej podhúsenicovej oblasti. Potvrdilo sa, že pri zachovaní parametrov a podmienok póvodnej skúšky odolnosti zvarových spojov proti studenej praskavosti, a parametrov a podmienok podlá tohoto vynálezu, nepójde zásadné, pri kvalitikovanom určení počtu únosných opakovaní opráv zvarových spojov - o poruchy studenej praskavosti, ale o dalšie poruchy, ktoré majú iné příčiny. Tieto poruchy sa identifikujú příslušnými známými metodami a ich příčiny je potřebné vyhladat zvlášť. Platí teda, že případný výskyt prasklin z iných příčin, ako z podmienok studenej praskavosti sa dokazuje dalšími příslušnými metodami, resp. obrana proti ich vzniku bude mať iný základ, ako je popísaný v tomto vynáleze. _t pokračujúca dalšia skúška zohladňovala praktické operativně podmienky. Modifikovaná skúška v reálnom tvare zohladňovala úplné zvarenie potrubia o 0 1 220 mm, so stěnou hrůbky 15,9 až 16,1 mm, pričom postupné vrstvenie ukládaného tepla zváracím procesom bolo definované

CS 266 979 Bl rozrušením zvarového spoja a následným nosným zvarom. Koreňové húsenice bolí robené obalenou elektrodou E-B 122, 0 2,5 mm, nosné zvary elektrodou E-B 242, 0 3,15 mm, původný zvar bez predohrevu, teplota prostredia +1 a +20 °C v případe opráv však už zvarok s teplotou predohrevu a inderpass po celom obvode rúry min. 70, max. 150 °C, v páse šířky 150 až 200 mm. Chladnutie vždy po skončení celého zváracieho cyklu prebehlo vždy na vzduchu, volné s přestávkou 20 hod. Skúšky boli robené s nepodloženým koreňom, ako nepriaznivejšie. Rozrušenie, resp. delenie zvarového spoja sa robilo elektrickým oblúkom, uhlíkovou elektrodou, tvarovanie zvarového úkosu ručně brúskou. Vo všetkých případech boli použité běžné zváracie parametre. Skúška v operatívnych podmienkach na materiáli St E 480.7 TM potvrdila možnost 3-násobného zvarového spoja na tom istom mieste zvarku (prvý originálny a dve opravy). Opravované miesto sa musí označit s vyznačením počtu opráv. Pri vyčerpaní odporúčaného únosného počtu opakovaní z titulu studenej praskavosti zvarových spojov na tom istom mieste zvarku, pre další (hadpočetný) zvarový spoj je potřebné úplné odstrániť starý zvarový spoj a podhúsenicový objem teplom ovplyvnenej oblasti s určitou rezervou do teplom neovplyvneného základného materiálu.

Vynález je využitelný pri stavbě plynovodov, produktovodov, vodovodov a rozvodov energetických a chemických prevádzok, jádrových blokov a pod., konstruovaných z uhlíkatých, nízkolegovaných a mikrolegovaných ocelí.

Claims (2)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Spůsob skúšania studenej praskavosti ocele zataženéj postupným vrstveným tepelným ovplyvnením zváracím procesom, pri zváraní elektrickým oblúkom obalenou elektrodou, s automatickým podáváním zváracieho drůtu v ochraně plynu, netaviacou sa elektrodou v ochraně Ar, resp. aj metodou zvárania pod tavivom uhlíkatých, nízkolegovaných a mikrolegovaných ocelí, vyznačujúci sa tým, že na základný materiál dvojdielnej vzorky pre skúšanie studenej praskavosti sa navaria dve samostatné húsenice, zvlášť na prvý a na druhý diel, každá svejimi, rovnakými zváracími parametrami, ktoré sa odvodia z běžných zváracích parametrov pre koreňovú húsenicu, znížením hodnoty vnášaného tepla na 36 až 88 % pre každú samostatnú húsenicu, potom sa diely skúšobnej vzorky ochladia volné na vzduchu na teplotu okolia, a po ochladení sa prevýšenie húseníc opracuje na původně hodnoty tvaru a rozmerov zvarového úkosu, opakujú sa druhá a áalšie húsenice v potrebnom počte, rovnakým postupom a rovnakými parametrami, každý cyklus samostatnej húsenice bez prerušenia, so začiatkom a koncom na rovnakom mieste, a opakuje sa tiež druhé až posledné opracovanie prevýšenia húseníc, potom sa oba diely vzorky na oboch koncoch spoja zvarovým spojom tvaru X, navaří sa posledná, kritická húsenica, spájajúca koreňovú část oboch dielov vzorky, a po vychladení volné na vzduchu sa posúdi výskyt prvých prasklin, pričom platí, že počet húseníc do výskytu prvej praskliny, včítane poslednej, kritickéj húsenice, znížený o jednu, je rovný počtu únosných a bezpečných opakovaní koreňových a nosných zvarov, alebo návarov, pričom skúšobná vzorka sa vždy po navaření jednotlivých húseníc a před vyhladaním porúch ponechá v klude minimálně 16 hodin.
2. 2. Spůsob podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým, že zníženie hodnoty vnášaného tepla mierou 36 až 88 % sa dosiahne napr. změnou zváracej alebo naváracej rýohlosti, pričom hodnůt 36 až 50 % množstva vneseného tepla sa použije na húsenicu uloženú na diel vzorky s tvarom zvarového úkosu 1/2 ”X, a hodnůt 88 až 50 % množstva vneseného tepla sa použije na húsenicu uloženú na diel vzorky s planárnou, šikmou plochou zvarového úkosu, a jednotlivé zvarové (návarové) húsenice sa realizujú rovnakými svojimi zvolenými parametrami tak, aby sůčet dielčích hodnůt množstva vneseného tepla príbuznej dvojice húseníc dával hodnotu 100 %.