جوشکاری فولادهای خط لوله

فرآیندهای جوشکاری مختلفی در تولید خط لوله مورد استفاده قرار می گیرد که معمول ترین آن ها جوشکاری مقاومتی (ERW) و جوشکاری زیرپودری (SRW) می باشد.

معمولا لوله هایی که قطر کمتر از 24 اینچ دارند به وسیله فرآیندهای مقاومتی و لوله های بزرگ تر به وسیله فرآیند زیرپودری جوشکاری می شوند.

روش جوشکاری لوله ها در محل نصب؛ فرآیند جوشکاری زیرپودری یا روش جوشکاری قوسی الکترود پوشش دار (SMAW) می باشد که در این روش از الکترودهایی با پوشش سلولزی استفاده می شود.

نوع الکترود براساس استحکام فلز پایه و پاس جوشکاری انتخاب می شود. در جوشکاری خطوط لوله به دلایل زیر از جوشکاری چند پاسه استفاده می شود.

در جوشکاری چند پاسه چرخه حرارتی پاس بالاتر باعث اصلاح دانه پاس قبلی شده و چقرمگی شکست بهبود می یابد.

همچنین پاس بالاتر اثر آنیل روی پاس قبلی داشته و باعث کاهش تنش باقی مانده در آن می شود.

حرارت ورودی در مجموع کاهش می یابد بنابراین رشد دانه ها کمتر خواهد بود.

پاس های قبلی اثر پیش گرم روی پاس های بعدی داشته که در اثر زمان سرد شدن بحرانی افزایش می یابد.

قبل از جوشکاری سطوح کاملا تمیزکاری می شوند زیرا هرگونه آلودگی ناشی از روغن، رنگ و پوشش منجر به ایجاد نقص در اتصال و افزایش هزینه تعمیرات خواهد شد.

همچنین قبل از شروع جوشکاری باید از انتخاب صحیح الکترود که شامل قطر و طبقه بندی فولاد می شود اطمینان حاصل کرد.

مواد مصرفی باید با استحکام لوله مطابقت داشته باشند.

زمانی که مقدار کربن و منگنز نزدیک به حداکثر مجاز طبق استاندارد API 5L باشد جوشکاری بدون ترک مخصوصا در هوای سرد دشوار است بنابراین در تولید لوله ها به منظور افزایش جوش پذیری از کمترین مقدار کربن و منگنز استفاده می شود.

اگر مقدار کربن و منگنز فولاد زیاد باشد کارهای زیر به منظور جلوگیری از تشکیل ترک انجام می شود.

آماده سازی اتصال و طرز قرار گیری لوله ها باید به دقت بررسی شود و انحراف از حالت ایده آل باید در کمترین مقدار تعریف شود.

لوله های سرد تا 21 درجه سانتی گراد پیشگرم شوند.

دمای دقیق پیشگرم به نوع فولاد لوله بستگی دارد مثلا برای لوله های X-80 پیشگرم تا دمای 177 درجه سانتی گراد بلامانع است.

گیره های نگه دارنده تا زمانی که پاس ریش کامل نشده است نباید جدا شوند چرا که تنش های ناشی از جداسازی آن موجب ایجاد ترک می شود.

خارج کردن سریع الکترود زمانی که یک الکترود در پاس ریشه تمام می شود. بیرون کشیدن سریع الکترود از بزرگ شدن سوراخ کلیدی جلوگیری می کند و شروع دوباره جوشکاری آسان است.

شروع و تکمیل پاس داغ بلافاصله پس از اتمام پاس ریشه انجام شود. گرادیان دمایی زیاد باعث افزایش تنش و تشکیل ترک می شود.

اگر دمای اتصال لوله به زیر دمای تعیین شده کاهش یابد باید اتصال بازگرم شود.

پیشگرم و کنترل دمای پاسی جهت دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب و جلوگیری از رشد ترک پیشنهاد می شود.

این کار مخصوصا در جوشکاری چند پاسه و جوشکاری لوله های ضخیم اهمیت زیادی پیدا می کند.

شرایط کاری، کدهای استاندارد API، گرید فولاد و سایر ملاحظات برای کنترل دمای بین پاسی و دمای پیشگرم در نظر گرفته می شود.

خواص مکانیکی فولادهای خط لوله:
امروزه تولیدکنندگان فولادهای خط لوله برای دستیابی به محصول بهتر و باکیفیت بالا به دنبال بالا بردن خلوص فولادهای تولیدی هستند.

همچنین به خاطر بحث های اقتصادی کمتر از عناصر آلیاژی در ساخت این فولادها استفاده می شود. به همین جهت نحوه تولید این فولادها برای دستیابی به خواص مطلوب از اهمیت بالایی برخوردار است.

از جمله پارامترهای مکانیکی مورد توجه در این فولادها استحکام تسلیم، استحکام نهایی، سختی؛ استحکام شکست و میزان انعطاف پذیری می باشد.

هرچه درجه فولاد بالاتر رود استحکام کششی، استحکام تسلیم و سختی فولاد بالاتر می رود و از طرفی انعطاف پذیری و استحکام شکست کاهش می یابد.

تنها راه افزایش استحکام در عین حفظ انعطاف پذیری ریز کردن اندازه دانه هاست که این امر در طی مراحل تولید به دست می آید.