PRAKSA

PRACTICE

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE, 4/2013, str. 163-170 163

Milenko Jovanović

ZAVARIVANJE POVEZNOGZAVARIVANJE POVEZNOGZAVARIVANJE POVEZNOGZAVARIVANJE POVEZNOG CEVOVODA LINIJA ZA UCEVOVODA LINIJA ZA UCEVOVODA LINIJA ZA UCEVOVODA LINIJA ZA UBRIZGAVANJEBRIZGAVANJEBRIZGAVANJEBRIZGAVANJE

Stručni rad / Professional paper

UDK / UDC: 621.791:621.643

Rad primljen / Paper received:

Oktobar 2013.

Adresa autora / Author's address:

Milenko Jovanović, maš.ing. “Termoelektro”, Uralska 9, 11000 Beograd, Srbija.

e-mail: milenko@termoelektro.com

UVOD

Ovaj rad odnosi se na zavarivanje poveznog cevovoda linija za ubrizgavanje termoelektrane u Moorburg-u, Nemačka, izgrađena od 2009-2012, o kojoj su ispod dati osnovni podaci:

• Snaga termoelektrane 2x827 [MW]

• Projektovani pritisak 276 [bar]

• Projektovana temperatura 604/620 [°C]

• Stepen iskorišćenja 46%

• Projektovani napon (pc) 31,38 [MPa]

• Projektovana temperatura (tc) 573 [°C]

• Materijal X10CrWMoVNb 9-2

• Prečnik cevocoda (Ds) 312 [mm]

• Debljina zida cevocoda (s) 46 [mm]

2.0 Osnovni materijal

Materijal X10CrWMoVNb 9-2, spada u grupu visokolegiranih čelika otpornih na puzanje. Hemijskki sastav i mehaničke karakteristike materijal prikazane su u tabelama 2.1-2.4

Tabela 2.1 – hemijski sastav materijala

Tabela 2.2 – mehaničke karakteristike materijala

Tabela 2.3 – granica plastičnosti materijala na povišenim temperaturama

Tabela 2.4 – termička obrada žarenja i grupa materijala

PRAKSA

PRACTICE

164 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE, 4/2013, str. 163-170

3.0 ANALIZA ZAVARLJIVOSTI I TOPLOTNOG CIKLUSA PRI ZAVARIVANJU

Materijal X10CrWMoVNb 9-2, spada u grupu martenzitnih čelika otpornih na puzanje. Stanje isporuke ovih čelika je visokootpušteni martenzit. Velika opasnost kod zavarivanja martenzitnih čelika je otvrdnjavanje usled prisustva neotpuštenog martenzita, što ima za posledicu:

• Sniženje žilavosti

• Nastanak krtosti i prslina usled naponske korozije

Zbog loše toplotne provodljivosti, naročito kod većih debljina, očekuje se nastanak visokih termičkih napona.

Temperatura predgrevanja (Tp) i međuslojna temperatura (Ti), zavise od temperature početka martenzitne transformacije (Ms). Za potpunu martenzitnu transformacijutemperatura hlađenja posle zavarivanja, zavisi od temperature martenzitne transformacije (Mf), a temperatura žarenja (otpuštanja) zavisi od temperature Ac1.

CCT dijagram za ovaj materijal je prikazan na slici 3.1

Slika 3.1: CCT dijagram za materijal X10CrWMoVNb 9-2

Za zavarivanje martenzitnih čelika otpornih na puzanje primenjuje se ručni elektrolučni postupak REL (111), a za male debljine i korene zavare TIG (141).

Preporuke za minimalnu temperaturu predgrevanja i međuslojnu temperaturu, date su u SRPS EN 1011-2:2007.

Temperatura predgrevanja i međuslojna temperatura su ispod tačke Ms, na oko 200°C. Metal šava i ZUT koji se transformisao u austenit delimično se transformiše u martenzit, koji se sledećim slojevima odmah otpušta.

Nepotpuna martenzitna transformacija u metalu šava i ZUT, i naknadna transformacija pothlađenog austenita u neotpušteni martenzit mogu da uzrokuju pojavu hladnih prslina. Iz tog razloga termičkim ciklusom zavarivanja, sniženjem temperature treba da se obezbedi potrebna temperatura i vreme za potpunu martenzitnu transformaciju, a visoko otpuštanje martenzita završnom termičkom obradom otpuštanja/žarenja posle zavarivanja. Za sprečavanje nastanka prslina termički ciklus mora da bude usaglašen sa debljinom osnovnog materijala.

U cilju obezbeđenja martentitne strukture, hlađenje posle zavarivanja treba da bude sprovedeno ispod tačke Mf.

Kod većih debljina zida cevi ova temperatura iznosi 100-150°C, a za vreme držanja na toj temperaturi iznosi 2,5 min/mm debljine.

Uobičajene brzine zagrevanja i hlađenja su 100-150°C/h. Primer termičkog ciklusa zavarivanja prikazan je na slici 3.2.

PRAKSA

PRACTICE

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE, 4/2013, str. 163-170 165

Slika 3.2: zavarivanje čelika X10CrWMoVNb 9-2

4.0 ODREĐIVANJE TEMPERATURE PREDGREVANJA, MEĐUSLOJNE TEMPERATURE I

PARAMETARA TERMIČKE OBRADE 4.1 PREDGREVANJE I MEĐUSLOJNA TEMPERATURA Prema standardu SRPS EN 1011-2: 2007, u tabeli C.5 definisane su preporuke za predgrevanje i maksimalne međuslojne temperature za čelike otporne na puzanje. Temperatura predgrevanja..............................................................................................200 °C Maksirnalna međuslojna temperatura za postupak 141.....................................................300 °C Maksirnalna međuslojna temperatura za postupak 111.....................................................350 °C 4.2 PARAMETRI TERMIČKE OBRADE Prema standardu SRPS EN 12952-5, u tabeli 10.4-2 definisane su temperature žarenja nakon zavarivanja i za ovu grupu materijala iznosi 740-780°C, takođe je preporučeno međuhlađenje zavarenog spoja radi dobijanja transformacije u martenzit. Minimalno vreme zadržavanja na temperaturi žarenja je definisano u tabeli 10.4-3, i iznosi 2,5 [min/mm] debljine osnovnog materijala. Prema standardu SRPS EN 13480-4, u tabeli 9.14.1-1 definisane su temperature žarenja nakon zavarivanja i za ovu grupu materijala iznosi 730-770°C, I minimalno vreme zadržavanja na temperaturi žarenja koje iznosi 2,5 [min/mm] debljine osnovnog materijala, a najmanje 60min, takođe je preporučeno međuhlađenje zavarenog spoja radi dobijanja transformacije u martenzit. Temperatura žarenja.............................................................................................................740-770 °C Vreme zadržavanja na temperaturi žarenja.................................................................................120 min Brzine zagrevanja i hlađenja........................................................................................................110 °C/h Temperatura međuhlađenja...................................................................................................80-100 °C Vreme zadržavanja na temperaturi međuhlađenja......................................................................min 2h 4.3 IZVOĐENJE TERMIČKE OBRADE Za predgrevanja i termičku obradu nakon zavarivanja, predviđen je elektrootporni uređaj za termičku obradu snage 45 KW. Merenje temperature se izvodi pomoću termoparova pripojenih specijalnim uređajem. Standard ISO 17663:2009, definiše zahteve kvaliteta termičke obrade zavarenih spojeva. Broj termoparova prilikom žarenja..........................................................................................min 2 termopara Širina zone grejanja.............................................................................................................min 550 mm

** Zavareni spoj se nalazi u sredini.

PRAKSA

PRACTICE

166 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE, 4/2013, str. 163-170

5.0 IZBOR POSTUPKA ZAVARIVANJA

Oblik žljeba za zavarivanje izabran prema SRPS EN ISO 9692, i prikazan je na slici 5.1

Pipajanje izvesti TIG [141] postupkom zavarivanja, pod istim uslovima kao i zavarivanje korenog zavara. Pripajanje izvršiti na četiri mesta sa dužinom pripoja oko 15-5-20mm, koji se moraju ukloniti u toku zavarivanja, ukoliko sadrže bilo kakvu grešku. Koreni zavar i prvi prolaz se izvodi TIG [141] postupkom. Prilikom zavarivanja korenog zavara i prvog prolaza, obavezna zaštita sa lica i korena zaštitnim gasom. Popunu i završni zavar izvesti REL [111] postupkom zavarivanja, obloženom elektrodom bazičnog tipa, jednosmernom strujom na ( + ) polaritetu. Nakon zavarivanja izvršiti vizuelnu kontrolu, ako postoji greška uočljiva vizuelnim pregledom da se otkloni pre početka termičke obrade žarenja. Po zavrsetku termičke obrade ponovo izvršiti vizuelnu kontrolu. Prebrusiti zavareni spoj na ravan osnovnog materijala: označiti sredinu zavarenog spoja i fino prebrusiti po 200mm sa svake strane zavarenog spoja. Nakon utvrđivanja da je površina adekvatno pripremljena za ispitivanje ostalim metodama IBR-a, može se dati nalog akreditovanoj iaboratoriji da obavi predviđena ispitivanja. Zavarivanje ne mogu obavljati zavarivači bez odgovarajuće potvrde o kvalifikaciji zavarivača i položene ulazne probe zavarivača za primenjene postupke zavarivanja.

6.0 IZBOR DODATNIH MATERIJALA Izbor dodatnih materijala prikazan je u tabeli 6.1

Tabela 6.1 – Izbor dodatnih materijala

PRAKSA

PRACTICE

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE, 4/2013, str. 163-170 167

Hemijski sastav i mehaničke karakteristike dodatnih materijala, prikazani su u tabelama 6.2 i 6.3

Tabela 6.2 – Hemijski sastav dodatnih materijala

Tabela 6.3 – Mehaničke karakteristike dodatnih materijala

Netopiva elektroda za TIG [141] postupak zavarivanja definisana standardom SRPS EN 2648. Izbor netopive elektrode prikazan u tabeli 6.4

Tabela 6.4 – Netopiva elektroda

Zaštitni gas, za zaštitu lica i korena, izabran argon čistoće 99,999 % prema standardu SRPS EN 439: 1994, ill SRPS EN ISO 14175: 2008 7.0 POLOŽAJI ZAVARIVANJA Prilikom zavarivanja korišćeni su sledeći položaji: PH, HL-045 i PC Na slici broj 7.1, prikazan je redosled slaganja zavara po preseku zavarenog spoja.

Slika 7.1 – Redosled zavarivanja prolaza 1÷n

PRAKSA

PRACTICE

168 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE, 4/2013, str. 163-170

7.1 ZAVARIVANJE U POLOŽAJU PC Zavarivanje u položaju PC izvoditi sa dva zavarivača prema planu prikazanom na slici 7.1.1

7.2 ZAVARIVANJE U POLOŽAJIMA PH I HL-045 Zavarivanje u položajima PH I HL-045 izvoditi sa dva zavarivača prema planu prikazanom na slici 7.2.1

PRAKSA

PRACTICE

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE, 4/2013, str. 163-170 169

PRAKSA

PRACTICE

170 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE, 4/2013, str. 163-170