Термическая обработка сварных конструкций
Отпуск сварных узлов для снятия остаточных напряжений проводим в вакуумной печи — до механической обработки или после сварки.
Узел должен поместиться в рабочую камеру 600 × 400 × 400 мм, садка до 200 кг.
- Вакуумная электропечь с конвекционным нагревом
- Режим по марке материала и требованиям чертежа
- Механическая обработка до и после термообработки — в цехе той же площадки
Зачем нужна термообработка сварных соединений
Термический участок технопарка, Челябинск. Режим обработки технолог назначает по марке стали и требованиям чертежа.
В процессе сварки металл у шва нагревается до высокой температуры неравномерно, а затем следует быстрое охлаждение. После сварки в сварном соединении остаются внутренние сварочные напряжения, а зона термического влияния — металл рядом со швом — частично закаливается: в ней появляются хрупкие структуры и крупное зерно.
Такой узел может повести после механической обработки, а у закаливающихся легированных сталей рядом со швом со временем появляются трещины. Термическая обработка сварных соединений снимает напряжения, выравнивает структуру металла и возвращает механические свойства: прочность и вязкость шва и основного металла.
Что даёт термообработка сварного узла
- Снятие остаточных напряжений — при нагреве металл немного течёт, и пиковые напряжения в сварном шве снижаются.
- Отпуск зоны термического влияния — твёрдость у шва снижается, хрупкие закалочные структуры распадаются на более пластичные.
- Удаление водорода — водород, попавший в шов из сварочных материалов — электродов или флюса, выходит из металла, и риск холодных трещин падает.
- Стабильные размеры — узел не ведёт после чистовой механической обработки: напряжения сняты до неё.
- Коррозионная стойкость — у нержавеющих сталей после сварки восстанавливается стойкость к межкристаллитной коррозии.
Применение: чаще всего термообработку сварных соединений назначают корпусам, рамам и кронштейнам, которые потом обрабатывают на станках в размер, узлам из закаливающихся сталей и деталям оснастки.
Виды термической обработки сварных соединений
| Вид обработки | Температура | Что даёт | Когда применяют |
|---|---|---|---|
| Высокий отпуск | 580–680 °C, ниже точки превращения | снижение напряжений, отпуск зоны у шва | самый распространённый способ для углеродистых и низколегированных сталей |
| Низкотемпературный отпуск («отдых») | 250–350 °C | удаление водорода, частичное снятие напряжений | сразу после сварки закаливающихся сталей |
| Нормализация | 850–950 °C, нагрев выше точки превращения с последующим охлаждением на воздухе | мелкое зерно и однородная структура шва | после сварки с сильным перегревом металла |
| Стабилизирующий отжиг (аустенизация) | около 1050 °C | растворение карбидов хрома, защита от межкристаллитной коррозии | сварные узлы из аустенитных нержавеющих сталей |
Метод выбирают по марке стали и материалу шва, толщине и назначению изделия: высокий отпуск снимает напряжения, отжиг и нормализация меняют структуру. Если вид обработки не указан в чертеже или технологии сварки, технолог предложит его сам.
Режимы отпуска сварных соединений по маркам стали
| Сталь | Марки | Температура отпуска |
|---|---|---|
| Углеродистые и низколегированные | Ст3, 20, 09Г2С | 580–650 °C |
| Закаливающиеся легированные | 30ХГСА, 40Х | по режиму чертежа, ниже температуры предыдущего отпуска заготовки |
| Теплоустойчивые хромомолибденовые | 12ХМ, 15Х5М | 680–740 °C |
- Выдержка — считают по наибольшей толщине свариваемых элементов — ориентир 2–2,5 минуты на миллиметр, но не меньше часа.
- Скорость нагрева и охлаждения — для толстых сечений — не выше 100–150 °C в час, охлаждение вместе с печью: иначе в узле появятся новые напряжения.
- Заготовки после улучшения — если элементы узла уже закалены и отпущены, отпуск после сварки ведут ниже температуры их прежнего отпуска, чтобы не потерять прочность.
Объёмная и местная термообработка сварных соединений
Способ нагрева выбирают по размеру изделия. Небольшие сварные узлы обрабатывают в печи целиком, а сварные соединения трубопроводов, резервуаров и крупных металлоконструкций, которые в печь не помещаются, нагревают местно — только зону шва.
| Метод | Оборудование | Применение |
|---|---|---|
| Объёмный нагрев в печи | камерные и вакуумные печи | сварные узлы, корпуса, рамы, кронштейны — равномерное снижение напряжений по всему изделию |
| Местный нагрев гибкими нагревателями | гибкие керамические нагреватели и установка с контролем температуры по термопарам | кольцевые швы труб и трубопроводов на монтаже |
| Индукционный нагрев | индуктор и генератор | швы труб большого диаметра, быстрый нагрев зоны шва |
| Газопламенный нагрев | горелки | предварительный подогрев перед сваркой и простые узлы без жёстких требований к режиму |
Местный нагрев требует контроля температуры по нескольким термопарам и теплоизоляции зоны шва: иначе на границе нагрева появятся новые напряжения. Качество обработки подтверждают диаграммой температуры и замером твёрдости шва и зоны термического влияния.
Объёмная термообработка сварных узлов в вакуумной печи
Объёмная термообработка равномерно снимает напряжения во всём узле, без перепадов температуры между зонами, а параметры процесса — скорость нагрева, температуру и время выдержки, скорость охлаждения — печь ведёт по программе.
Оборудование термического участка технопарка для сварных узлов — вакуумная электропечь с конвекционным нагревом:
- Рабочая камера — 600 × 400 × 400 мм, садка до 200 кг.
- Нагрев — конвекционный, мощность 85 кВт — равномерный прогрев узлов сложной формы.
- Среда — вакуум: на поверхности шва и основного металла не образуется окалина, узел после печи не нужно чистить.
Этапы термообработки сварного узла
- Разбор чертежа — технолог проверяет материал и марку стали, толщины сварных соединений и требования к обработке и назначает режим процесса.
- Загрузка — узлы укладывают в садку так, чтобы они не деформировались под собственным весом.
- Нагрев и выдержка — печь поднимает температуру по программе с заданной скоростью и держит её расчётное время.
- Охлаждение — медленно, вместе с печью, до безопасной температуры — без закалки и новых напряжений.
- Контроль — проверка твёрдости и внешнего вида, затем отгрузка или передача на механическую обработку.
Если после термообработки узел нужно обработать в размер, это делает механообрабатывающий цех той же площадки.
Документы и контроль качества термообработки сварных соединений
- Технология сварки — в ней конструктор и сварщик указывают, нужна ли термообработка и по какому режиму. Если документ есть, приложите его к чертежу.
- Диаграмма температуры — запись нагрева, выдержки и охлаждения по времени — подтверждает, что режим соблюдён.
- Замер твёрдости — твёрдость шва и зоны термического влияния после отпуска должна снизиться до значения из требований — так проверяют результат обработки.
Для сварных соединений трубопроводов и сосудов под давлением режим и объём контроля задают отраслевые правила; требования к узлу технолог сверяет по чертежу до начала работ.
Как заказать термообработку сварных конструкций
-
1
Чертёж и требования
Пришлите чертёж узла с маркой стали, требованиями к термообработке и количеством; если есть технология сварки с режимом — приложите её.
-
2
Режим, цена и срок
Технолог проверяет, помещается ли узел в камеру, назначает режим и называет стоимость и срок.
-
3
Термообработка
Обработка в вакуумной печи по согласованному режиму.
-
4
Контроль и отгрузка
Контроль твёрдости и внешнего вида, упаковка и отгрузка.
Доставка готовых деталей и оплата заказа
Доставка
Готовую партию отгружаем транспортной компанией «Деловые Линии». Работаем в первую очередь с предприятиями Уральского федерального округа. Забрать детали можно и самостоятельно — с площадки технопарка в Челябинске, ул. Машиностроителей, 7.
Оплата и документы
- Работаем с юридическими лицами: договор и счёт с технопарком — исполнителем работ, без посредников
- Стоимость технолог считает по чертежу или эскизу за 3–5 дней
- Минимальная сумма заказа — 50 000 ₽
- Принимаем в работу материал заказчика
Вопросы о термической обработке сварных конструкций
На каком оборудовании выполняется термическая обработка сварных конструкций
Вакуумная электропечь с конвекционным нагревом — рабочая камера 600 × 400 × 400 мм, садка до 200 кг, мощность нагрева 85 кВт.
Какие данные нужны для расчёта
Чертёж узла с маркой стали и толщинами, требования к термообработке и количество. По ним технолог назначает режим и называет цену и срок.
Проверяете ли вы твёрдость после обработки
Да, после термической обработки детали проходят контроль твёрдости и внешнего вида поверхности. Испытания выполняет лаборатория технопарка.
Расчёт по чертежу: термообработка сварных конструкций
Оставьте телефон и прикрепите чертёж, эскиз или 3D-модель (до 5 МБ; файл больше — специалист при звонке скажет, куда его отправить) — технолог свяжется в течение часа в рабочее время и назовёт цену и срок.