Стандарты производства

на главную
Самая распостраненная задача, которую приходится решать российскому потребителю – это о DIN 17455 и DIN 17457.
Действительно, между этими двумя стандартами производства немного отличий. Но есть одно, которое является определяющим с точки зрения принятия решения о применении трубы для тех или иных целей.
По DIN 17455 производятся «трубы…, рассчитанные на основе 80% применения допустимого расчетного напряжения в сварном шве». Другими словами, коэффициент сварного шва (V) равен 0.8 или, еще проще, прочностные свойства сварного шва не превышают 80% прочностных свойств основного материала трубы.
По DIN 17457 производятся «трубы…, рассчитанные на использоание на основе 100% применения допустимого расчетного напряжения в сварном шве». То есть, коэффициент сварного шва (V) равен 1.0 (прочностные свойства сварного шва идентичны прочностным свойствам основного материала трубы).
Таким образом, потребитель, использующий для работы под давлением трубы, произведенные по DIN 17455, делает это исключительно на свой страх и риск, зачастую даже не подозревая об этом.
От чего же зависит качество сварного соединения? Из всех причин рассмотрим основную – технология сварки.
 

Виды технологии для производства сварных нержавеющих труб

В производстве сварных труб из нержавеющих сталей применяются следующие основные способы сварки:
  • TIG (сварка вольфрамовым электродом в инертном газе, без присадочного металла)
  • плазменная сварка (в сочетании с TIG)
  • HF (сварка токами высокой частоты)
  • Laser (лазерная сварка)
  • Electron beam (электронно-лучевая сварка)
В промышленной практике наиболее применяемыми являются первые три способа.
Лазерная технология, которая гарантирует высокий уровень качества, несмотря на значительные первоначальные капиталовложения, получает все более широкое распостранение.
Электронно-лучевая сварка применяется нерегулярно по причине сложности технологического процесса, который предполагает наличие установок глубокого вакуума в процессе всего цикла сварки.
Считается, что в настоящее время технология TIG или TIG в сочетании с плазменной сваркой составляют около 65% всех европейских сварочных производств. 30% приходится на сварку HF и остальное – на лазерную сварку.
В действительности не существует конкуренции между различными системами сварки, но, как правило, выбор технологии сварки зависит от сферы применения сварных труб.
Сравним две типичные технологии: TIG и HF.
 

Способ TIG (Tungset Inhert Gas)

Этот способ более других употребляется для производства сварных труб высокого качества из нержавеющих сталей.
Источником генератора тепла для плавки краев служит дуга, которая образуется между вольфрамовым электродом и трубой. Защитный газ, направляемый на сварочную горелку, обволакивает зону плавки с наружной поверхности трубы и одновременно, но уже другим способом, подается внутрь трубы, чтобы защитить зону плавки и изнутри, удерживаясь там с помощью заглушки.
 

Высокочастотная сварка (HF)

Применение высокочастотной сварки в настоящее время находит все более широкое распостранение, в особенности в областях, связанных с декорированием, строительными конструкциями, промышленным машиностроением. В основном это связано с высокими скоростями, достигаемыми при сварке.
Способ сварки практически полностью аналогичен тому, которым свариваются трубы из углеродистой стали.
Производительность сварки до 20 раз выше, чем при использовании сварки TIG.
 

Характерные особенности обоих типов сварки.

Даже на первый взгляд, особенно с точки зрения микроструктуры, высокочастотная сварка (HF) имеет весьма интересные характеристики, благодаря тому, что зона плавления резко ограничена, а зона термического раздражения (прилегает к зоне плавления) практически отсутствует. Разогрев краев происходит равномерно по всей толщине, а скорость достижения температуры плавки – около одной сотой в секунду. С геометрической точки зрения высадка шва как внутри, так и снаружи оказывается прочной и прямой.
При способе сварки TIG по причине воздействия тепла только на наружную поверхность трубы более обширная (чем при сварке HF) зона плавления неизбежно окружается обширной зоной термического раздражения, вследствие чего шов оказывается более широким и выступающим. Но, по этой же самой причине, TIG-шов является более прочным и легче удаляется.
При соблюдении же технологических параметров сварки не требуется даже дополнительной термической обработки для устранения возможных изменений микроструктуры.
 

Применение труб, произведенных различными способами сварки

На первый взгляд может показаться, что технология HF выигрывает как с точки зрения качественности, так и с точки зрения производственных затрат.
Что касается затрат – тут сомнений нет.
В отношении качества, однако, необходимо отметить, что наиболее ценное свойство, такое как сжатость зоны плавки, в действительности проявляет себя как слабый пункт, когда речь идет о продукции, требующей высокой надежности, такой как, например, химическое и нефтехимическое оборудование, оборудование для пищевой промышленности, теплообменники и т.д.
Действительно, совершенно очевидно, что описанные характеристики могут быть достигнуты только при условии полной гарантии сохранения условий и параметров процесса, которые не так легко достигаемы в высокоскоростном процессе HF-сварки.
Симптоматичен тот факт, что сферы применения техники высокочастотной сварки весьма ограничены и сведены к производству труб декоративного, структурного или механического назначения при полном исключении их применения в термоустановках, оборудовании пищевой, химической и нефтехимической, фармацевтической промышленности.
В директиве ЕС по оборудованию, работающему под давлением (PED – Pressure Equipment Directive), совершенно однозначно указано, что для оборудования, работающего под давлением свыше 0.5 бар могут применяться нержавеющие сварные трубы, произведеные только способом TIG.
Система TIG, напротив, допускает более широкий диапазон оперативных параметров в сравнении с оптимальными без нанесения ущерба качеству сварки.
Считаем необходимым обозначить в таблице типичные сферы применения нержавеющих труб в зависимости от применяемой сварочной технологии.
Сфера применения Способ сварки
Декорирование, в т.ч. полировка Конструкции, в т.ч. строительные Транспорт (разгрузочные установки, кузова) Высокочастотная (HF) / лазерная (Laser)
Пищевая промышленность TIG
Транспортировка малоагрессивных жидкостей TIG
TIG в сочетании с плазменной сваркой
Лазерная сварка
Транспортировка очень агрессиных жидкостей Химическая, нефтехимическая, газовая, энергетическая, бумажная промышленности TIG
TIG в сочетании с плазменной сваркой
Лазерная сварка
Теплообменники Испарители Опреснители Фармацевтическая промышленность TIG