Термическая обработка изделий

Термическая обработка металлических изделий, в том числе сварных швов, является важным этапом в производстве стальных сосудов и аппаратов, используемых в нефтегазовой и химической отраслях промышленности. Почему необходимо проводить обработку сталей высокими или низкими температурами?

Сначала разберемся в самой сути данного процесса.

Понятие

Использование сосудов и аппаратов с агрессивными средами и под высоким давлением негативно влияет на поверхность детали, что может привести к его разрушению, сокращению срока эксплуатации и другим последствиям.

Термическая обработка стали - это совокупность технологических процессов, таких как нагрев, выдержка и охлаждение, которым подвергаются швы (местная) или все изделие целиком (объемная). При этом происходит улучшение физико-механических свойств металла без изменения его химических характеристик. В результате последовательных операций при критических температурах (низких или высоких) происходит деформация структуры и внутреннего строения стали. За счет этого снижается напряжение, достигаются заданные характеристики, уменьшается хрупкость, увеличивается его прочность и резистентность к воздействию агрессивных рабочих сред или внешних факторов. Кроме этого, термическая обработка может являться промежуточным этапом, улучшающим и упрощающим, например, резание или сварку металлопроката.

Термообработка уменьшает последствия неравномерного нагрева участков во время сварки, что может привести к снижению прочностных характеристик места соединения по сравнению с остальными участками и разрыву шва.

Объемная термическая обработка всего изделия выполняется в печи. В случае, если сосуд или аппарат не помещается, допускается поочередный нагрев его частей. При местном нагреве производится на выбранные участки сварных соединений для улучшения их качества. Также существует внепечная термообработка, характеризующаяся нагревом емкости изнутри при помощи теплоносителя.

Этапы

Основными показателями термической обработки является скорость, температура и время термообработки, выдержки и охлаждения. За счет изменения и регулирования данных показателей достигаются различные свойства металлов и сплавов.

Процесс проходит в несколько этапов:

• отжиг 1 и 2 типов происходит в печи, в которой происходит нагревание до заданной температуры (до 1050-1150°С*) и затем медленно остывает естественным путем в печи (до 500-550°С*). Первый тип отжига не связан со сменой агрегатного состояния металла, в то время как 2-ой тип изменяет фазовое состояние стали. Отжиг позволяет снизить жесткость, повысить его вязкость, достичь однородность и снять внутреннее напряжение
• нормализация характеризуется нагревом стали, ее выдержкой при заданной температуре в течение определенного времени, а затем постепенным охлаждением на воздухе. Способствует формированию мелкозернистой структуры, повышению прочности связей, увеличению вязкости, уменьшению жесткости, например, для последующего резания заготовки или закалки
• закалка осуществляется также в печи: изделие нагревается до критической температуры (до 900°С*), после чего резко остужается с использованием специальных ванн с водой, термическим маслом, солевыми растворами, щелочными веществами
• отпуск определяет конечную структуру, уменьшает напряжение, повышает ударную вязкость, увеличивает жесткость и снижает хрупкость за счет нагрева ниже критической температуры (от 150-250°С до 500-650°С*) и последующего плавного охлаждения
• естественное и искусственное старение увеличивает предел твёрдости, текучести и прочности

Также выделяется криогенная обработка, то есть обработка холодом в криогенных камерах при низких температурах. Криообработка стальных заготовок и деталей позволяет увеличить прочность и износостойкость и стойкость к коррозионному воздействию на внутреннюю и внешнюю поверхности.

Обработка может осуществляться как только термически, так и термо-механическим и химико-термическим способами. Во втором случае изделие дополнительно подвергается механическому воздействию. В последнем случае поверхность обрабатывается углеродом, азотом или другими газами.

Термическая обработка днищ на ООО "СП Бомбе"

На нашем Заводе термообработка днищ выполняется в соответствие с требованиями следующих нормативных документов:

• ГОСТ 12.3.004-75 "Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Термическая обработка металлов. Общие требования безопасности (с Изм. № 1)"
• РД 26-17-086-88 "Соединения сварные. Контроль качества термической обработки аппаратуры"
• ГОСТ 19905-74 "Упрочнение металлических изделий поверхностной химико-термической обработкой. Состав общих требований"
• СТО 00220368-019-2017 "Термическая обработка нефтехимической аппаратуры и элементов"

Преимущества изделий, подвергшихся термической обработке

• увеличивается срок эксплуатации за счет повышения его износостойкости, прочности и улучшения характеристик
• высокое качество выполненных сварных швов после термообработки обеспечивает герметичность соединений
• позволяет упростить некоторые технологические процессы, например, резку

* температура и время нагрева и охлаждения зависит от выбранного режима, марки стали, размера