Cần chú ý những gì trong quá trình hàn ống thép chịu nhiệt

Đặc tính cơ bản của hàn ống thép chịu nhiệt
Ống thép chịu nhiệt được sử dụng rộng rãi trong môi trường nhiệt độ cao như nồi hơi, bộ trao đổi nhiệt và thiết bị hóa học. Yêu cầu hàn của chúng khác với yêu cầu của thép cacbon thông thường. Ống thép chịu nhiệt thường chứa tỷ lệ cao các nguyên tố hợp kim như crom, niken và molypden. Các nguyên tố này tăng cường độ bền và khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao, nhưng chúng cũng ảnh hưởng đến tính nhạy cảm với vết nứt nóng, độ ổn định cấu trúc vi mô và cửa sổ xử lý trong quá trình hàn. Do đó, trong quá trình hàn, sự hiểu biết thấu đáo về cấu trúc vi mô và động lực ứng suất của vật liệu là điều cần thiết để tránh hỏng khớp hoặc suy giảm khả năng chịu nhiệt do xử lý không đúng cách.

Yêu cầu chuẩn bị trước khi hàn và làm nóng trước
Trước khi hàn ống thép chịu nhiệt, việc vệ sinh kỹ lưỡng là cần thiết để đảm bảo rãnh hàn và các khu vực xung quanh không có dầu, rỉ sét và các tạp chất nhằm ngăn ngừa sự hình thành các lỗ rỗng, cặn xỉ trong quá trình hàn. Gia nhiệt trước đặc biệt quan trọng khi hàn thép chịu nhiệt, đặc biệt là những thép có chứa nguyên tố hợp kim cao. Gia nhiệt trước làm chậm tốc độ làm nguội, giảm xu hướng đông cứng ở khu vực mối hàn và giảm thiểu nguy cơ nứt. Tùy thuộc vào loại thép và độ dày thành, nhiệt độ nung nóng trước thường dao động từ 150°C đến 350°C. Trước khi hàn phải sử dụng dụng cụ đo nhiệt độ để xác nhận nhiệt độ nung nóng trước đạt tiêu chuẩn quy định.

Lựa chọn và kết hợp vật liệu hàn
Việc lựa chọn vật liệu hàn phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng mối hàn. Hàn ống thép chịu nhiệt thường sử dụng các điện cực hoặc dây phù hợp với thành phần của vật liệu cơ bản để duy trì độ bền của mối nối và khả năng chống ăn mòn trong môi trường nhiệt độ cao. Ví dụ, thép chịu nhiệt Cr-Mo yêu cầu điện cực có hàm lượng hydro thấp, trong khi thép chịu nhiệt austenit yêu cầu vật liệu chịu nhiệt có chứa niken và crom. Hàm lượng hydro khuếch tán của vật tư tiêu hao cũng phải được xem xét. Các điện cực có hàm lượng hydro thấp phải được sấy khô trước khi sử dụng để tránh hiện tượng nứt do hydro gây ra.

Kiểm soát các thông số quá trình hàn
Nhiệt lượng đầu vào khi hàn ống thép chịu nhiệt phải được kiểm soát hợp lý. Nhiệt lượng đầu vào quá mức có thể dẫn đến sự thô của các hạt và tăng ứng suất mối hàn, do đó làm giảm độ bền và khả năng chịu nhiệt của mối nối. Đầu vào nhiệt quá mức có thể dẫn đến phản ứng tổng hợp không hoàn toàn hoặc khuyết tật mối hàn. Hàn nhiều đường thường được sử dụng để giảm thiểu tác động nhiệt của một mối hàn. Các thông số như dòng điện hàn, điện áp và tốc độ phải được điều chỉnh theo vật liệu, độ dày và vị trí hàn của ống để tránh sự tập trung ứng suất và khả năng nứt.

Kiểm soát biến dạng và ứng suất trong quá trình hàn
Thép chịu nhiệt tạo ra ứng suất hàn đáng kể trong quá trình hàn. Kiểm soát không đúng cách có thể dẫn đến biến dạng hoặc thậm chí là nứt. Vì vậy, hàn đối xứng hay hàn bỏ qua thường được sử dụng để phân bổ ứng suất trong quá trình hàn. Các đồ gá và đồ gá thích hợp cũng được sử dụng để ngăn chặn sự dịch chuyển quá mức của các bộ phận hàn. Đối với các ống thép dày hơn, có thể áp dụng gia nhiệt cục bộ trên các phần trong quá trình hàn để giảm bớt sự tập trung ứng suất và đảm bảo ổn định kích thước sau khi hàn.

Tầm quan trọng của xử lý nhiệt sau hàn
Các mối hàn ống thép chịu nhiệt tạo ra ứng suất dư đáng kể trong quá trình làm mát, và một số loại thép thậm chí có thể phát triển cấu trúc vi mô giòn, gây bất lợi cho các đường ống chịu hoạt động ở nhiệt độ cao trong thời gian dài. Vì vậy việc xử lý nhiệt sau hàn là cần thiết. Quá trình ủ hoặc chuẩn hóa có thể làm giảm ứng suất dư, tinh chỉnh cấu trúc vi mô và cải thiện hiệu suất tổng thể của mối nối. Nhiệt độ xử lý nhiệt và thời gian giữ phải được điều chỉnh phù hợp với vật liệu ống và độ dày thành ống để đảm bảo mối hàn hoạt động tốt ở nhiệt độ cao.

Kiểm tra và sửa chữa các khuyết tật hàn
Sau khi hàn, chất lượng mối hàn phải được đánh giá kỹ lưỡng thông qua kiểm tra trực quan, kiểm tra chụp ảnh phóng xạ, kiểm tra siêu âm và các phương pháp khác để đảm bảo không có khuyết tật như vết nứt, lỗ chân lông và cặn xỉ. Một khi các khiếm khuyết được phát hiện, chúng cần được sửa chữa theo yêu cầu của quy trình. Việc gia nhiệt trước và xử lý sau nhiệt cũng cần được thực hiện khi sửa chữa các khu vực hàn để ngăn ngừa các khuyết tật mới. Tất cả các quy trình sửa chữa phải được ghi lại để truy xuất nguồn gốc chất lượng sau này.

So sánh các biện pháp phòng ngừa khi hàn đối với các loại ống thép chịu nhiệt khác nhau
Các biện pháp phòng ngừa hàn khác nhau tùy thuộc vào loại thép chịu nhiệt. Ví dụ, gia nhiệt trước, lựa chọn vật liệu hàn và xử lý sau hàn là khác nhau đối với thép chịu nhiệt martensitic, austenit và duplex. Bảng sau đây so sánh các biện pháp phòng ngừa chính khi hàn một số loại thép chịu nhiệt phổ biến:

Môi trường hàn và các biện pháp an toàn
Hàn thép chịu nhiệt thường xảy ra trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao và cường độ cao, vì vậy phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa an toàn. Cần duy trì thông gió tốt tại công trường để tránh khói hàn và khí độc hại ảnh hưởng đến người vận hành. Thợ hàn nên mặc quần áo bảo hộ, đeo khẩu trang và đeo găng tay chịu nhiệt độ cao để tránh bị thương do tia hàn. Cần có sẵn thiết bị chữa cháy phù hợp để ngăn chặn hỏa hoạn do tia lửa hàn gây ra.