Разработанные методы борьбы с гратом (продувка защитным газом в процессе оплавления, срезание грата дорном, прогонка снаряда с режущей кромкой, а также комбинация этих приемов) обеспечивают необходимое проходное отверстие в стыке (>86 % Вн, где 1)н — внутренний номинальный диаметр трубы) при удовлетворительном состоянии внутренней поверхности труб в зоне соединения. Удаление грата связано с затратой времени (в таблице это влияние учтено при оценке производительности процесса). В связи с этим большое значение имеет широкое внедрение безгратовых методов сварки: сварки труб с нагревом ТВЧ и сварки сопротивлением.
Для стыков, сваренных оплавлением и с нагревом ТВЧ, применяется выборочный контроль качества соединений, вырезаемых из готовой продукции, в сочетании со стабилизацией основных параметров процесса на автоматизированном оборудовании. Разработка неразрушающих методов контроля стыковых соединений, сваренных давлением, в частности оплавлением, находится в стадии широкого лабораторного опробования.
Опыт эксплуатации котлоагрегатов показывает, что соединения, сваренные оплавлением и с нагревом ТВЧ, обеспечивают относительно высокую надежность. Однако выходы из строя отдельных стыков наблюдаются в двух характерных случаях: в начальной стадии эксплуатации и, особенно, в период пусконаладочных работ -г в результате наличия стыков, сваренных с отклонениями от установленной технологии [2]. Процесс «отбраковки» дефектных стыков носит затухающий характер и обычно завершается после 500 ... 1000 ч работы котла.
Во втором случае разрушения наблюдаются после длительной эксплуатации (более 20 000 ... 30 000 ч) только в комбинированных соединениях труб из сталей аустеннтного и перлитного классов, в которых при рабочих температурах идет процесс диффузии углерода из перлитной стали в аустенитную, что приводит к охрупчиванию и разупрочнению узкой околостыковой зоны со стороны перлитной стали. При наличии изгибающих нагрузок разрушение происходит в такой разупрочненной зоне. Эти повреждения не связаны с технологическим процессом сварки и для их устранения необходимы изменения конструкции стыка или замены материала соединяемых элементов, в которых исключается илн резко уменьшается диффузия углерода.
При отсутствии диффузионных процессов, что имеет место при эксплуатации стыков из однородных сталей (например, 12Х1МФ), работоспособность таких соединений не уступает по своим прочностным и пластическим свойствам основному металлу трубы.
Длительная надежная работа соединений труб, сваренных встык оплавлением, подтверждается исследованием большой группы стыков (около 800), вырезанных из сварных соединений труб (сталь 20 н 12Х1МФ), которые проработали около 80 ООО ч в котлах, установленных на Черепетской, Конаковской н Южно-Уральской ГРЭС.
Микроструктура металла сварных соединений практически не отличается от микроструктуры основного металла трубы. В отдельных стыках (около 7 % от общего количества изученных стыков) были обнаружены неметаллические включения в виде многорядных мелких точек или цепочки включений, как правило, не превышающие нормы, предусмотренные правилами контроля. В ряде образцов после их разрушения были обнаружены блестящие узкие полоски, приводящие к образованию игольчатых надрывов на поверхности загнутых образцов. Однако такие полоски не повлияли на работоспособность всего сварного соединения.
Существенное влияние на эксплуатационную характеристику блока может оказать уменьшение числа стыков, выходящих нз строя в период работы котла. При существующих технологии и оборудовании это может быть достигнуто «отбраковкой» стыков, сваренных с большими отклонениями от режима, приборами контроля основных параметров процесса сварки, конструкции которых разработаны НПО «Атомкотломаш» и НПО ЦНИИТмаш. Выводы
1. Многолетний опыт эксплуатации большого числа стыков из однородных сталей, выполненных оплавлением и с нагревом ТВЧ, показал их высокую надежность н работоспособность.
2. Дальнейшее развитие стыковой сварки труб давлением с учетом требований изготовителей энергетического оборудования должно идти по пути: расширения номенклатуры свариваемых труб (по диаметру и толщине стенки); совершенствования методов удаления внутреннего грата или внедрения безгратовых методов сварки (в особенности, для стыков НРЧ); широкого использования приборов контроля параметров процесса и применения неразрушающих методов контроля.
.3. Повышение надежности сварных соединений труб из разнородных сталей (аустенитной и перлитной) может быть достигнуто изменением конструкции стыка, использованием специальных проставок или труб из перлитной стали, содержащей карбидообразующие элементы, которые исключают разупрочнение перлитной стали вблизи стыка при эксплуатации.
