ГОСТ 33857-2016. Межгосударственный стандарт. Арматура трубопроводная. Сварка и контроль качества сварных соединений. Технические требования

12. Предварительный и сопутствующий подогрев

и термообработка сварных соединений

 

12.1 Термообработку после сварки выполняют для обеспечения соответствия свойств металла и сварных соединений требованиям КД для снятия напряжений с целью обеспечения стабилизации размеров после окончательной мех. обработки в процессе эксплуатации, повышения коррозионной стойкости.

12.2 Необходимость термообработки в зависимости от марки свариваемого материала, применяемых сварочных материалов и условий эксплуатации указывают в КД с учетом таблиц 5, 6, 7.

При сварке конструкций из углеродистых, низколегированных и высокохромистых сталей температура предварительного и сопутствующего подогрева и отпуска должна соответствовать таблице 9.

 

Таблица 9

 

Температура предварительного и сопутствующего подогрева

и отпуска при сварке конструкций из углеродистых,

низколегированных сталей и высокохромистых сталей

 

Марка свариваемого материала	S, мм	Температура предварительного и сопутствующего подогрева, °C		Интервал между окончанием сварки и началом отпуска, ч	Температура отпуска, °C
		сварка	наплавка материалами аустенитного класса
Ст3сп, Ст3пс, 15Л, 20Л, 20, 20К	До 36 включ.	Не требуется	Не требуется	Не ограничивается	Не требуется
	Св. 36 до 100 включ.				630 - 660
	Св. 100	100
22К, 25Л	До 36 включ.	Не требуется			Не требуется
	Св. 36				630 - 660
20ГЛ, 20ЮЧ	До 30 включ.				600 - 650
09Г2С, 10Г2, 16ГС, 17Г1С, 17ГС, 10ХСНД, 20ГМЛ					630 - 660
	Св. 30	150	150
15ГСЛ, 20ГСЛ					570 - 600
20ХН3Л	Любая	150 - 200	200 - 250	Не допускается	660 - 670
20ХЛ, 20Х	До 6 включ.	Не требуется	Не требуется	Не допускается	570 - 580 для получения металла шва с 450 МПа; 710 - 740 для получения металла шва с 200 МПа
	Св. 6	250 - 300	250 - 300
20ХМЛ, 20ХМ	До 6 включ.	Не требуется	Не требуется		690 - 730
	Св. 6	200	150
15ХМ, 12ХМ	До 10 включ.	Не требуется	Не требуется	Не ограничивается	Отпуск не требуется
	Св. 10	200	200		690 - 730
12Х1МФ	До 6 включ.	Не требуется	Не требуется		Не требуется
	Св. 6 до 16 включ.	200	200	Не допускается	690 - 730
	Св. 16	250	250
20Х13Л, 20Х13, 08Х13, 12Х13	До 10 включ.	Не требуется	Не требуется	Не ограничивается	690 - 730
	Св. 10 до 30 включ.	150 - 200
12Х17	До 10 включ.	Не требуется	Не требуется	Не ограничивается	По 12.21
	Св. 10 до 30 включ.	150 - 200
Примечания 1 При выполнении сварных соединений автоматической сваркой под флюсом не подкаливающихся сталей перлитного класса необходимость и температуру подогрева (также и отличающаяся от указанной в настоящей таблице) устанавливают в ТП. Сварные соединения, в случае отсутствия предварительного подогрева, подлежат дополнительному контролю в объеме 100% капиллярным или магнитопорошковым методами. 2 При применении импортных сварочных материалов термообработку после сварки выполняют в соответствии с требованиями настоящей таблицы. Термообработку в соответствии с таблицами 5, 6, 7 допускается не выполнять, если результаты испытаний (мех. свойства, твердость) соответствуют требованиям КД.

 

Проведение отпусков сварных соединений деталей из сталей различных марок и/или различной номинальной толщины обязательно в следующих случаях:

- если в соответствии с таблицей 9 марка стали и номинальная толщина каждой из двух сваренных деталей определяют необходимость отпуска сварного соединения;

- если в соответствии с таблицей 9 марка стали хотя бы одной из двух сваренных деталей определяет необходимость отпуска сварного соединения независимо от номинальной толщины деталей.

В остальных случаях необходимость отпусков указанных сварных соединений устанавливают в ПТД.

Высокотемпературную обработку (нормализацию) конструкций из углеродистых и низколегированных сталей выполняют по режимам, рекомендованным в НД <1>.

Термообработку сварных соединений из высоколегированных сталей, коррозионно-стойких и жаропрочных сплавов, если необходимость ее определена требованиями КД и таблиц 5, 6, 7, выполняют по режимам, рекомендованным в НД <2> с учетом требований настоящего раздела. Необходимость и возможность термообработки замыкающего шва, а также подогрева перед сваркой рассматривают в каждом конкретном случае и выполняют по технологии изготовителя.

--------------------------------

<1> В Российской Федерации рекомендуется применять [17].

<2> В Российской Федерации рекомендуется применять [6].

 

12.3 Сборочные единицы арматуры из углеродистых и низколегированных сталей (кроме сталей 20ХЛ, 20Х, 20ХМЛ, 20ХМ, 15ХМ, 12Х1М), изготовленные с применением сварки после штамповки или вальцовки, подлежат термообработке, если:

а) толщина стенки S цилиндрического или конического элемента, днища, фланца или патрубка сосуда в месте сварки более 36 мм для углеродистых сталей и более 30 мм для низколегированных марганцовистых и марганцево-кремнистых сталей (марок 09Г2С, 10Г2, 16ГС, 17Г1С, 17ГС, 10ХСНД и др.);

б) толщина стенки S цилиндрических или конических элементов корпуса (патрубка), изготовленных из листовой стали вальцовкой (штамповкой), превышает значение, вычисленное по формуле

 

S = 0,009(D + 1200), (1)

 

где D - минимальный внутренний диаметр элемента, мм;

в) отношение S к номинальному внутреннему радиусу обечайки или к наименьшему радиусу кривизны днища превышает 0,02. Данное требование не распространяется на отбортованные рубашки;

г) элементы арматуры (сборочные единицы, детали) предназначены для эксплуатации в средах, вызывающих коррозионное растрескивание (жидкий аммиак, аммиачная вода, растворы едкого натрия и калия, азотнокислого натрия, калия, аммония, кальция, этаноламина, азотной кислоты и др.), и об этом есть указание в проекте;

д) днища корпусов арматуры и их элементов независимо от толщины изготовлены холодной штамповкой или холодным фланжированием.

Сварные соединения из углеродистых, низколегированных марганцовистых, марганцево-кремнистых и хромомолибденовых сталей, выполненные электрошлаковой сваркой, подлежат нормализации и высокому отпуску.

При электрошлаковой сварке заготовок штампуемых и вальцуемых элементов из сталей марок 16ГС, 09Г2С и 10Г2С1, предназначенных для работы при температуре не ниже минус 40 °C, нормализация может быть совмещена с нагревом под штамповку с окончанием штамповки при температуре не ниже 700 °C.

Для кольцевых швов сосудов толщиной до 100 мм, предназначенных для работы при температуре стенки не ниже минус 20 °C для стали марки 20К, не ниже минус 40 °C для сталей марок 16ГС, 20ЮЧ, не ниже минус 55 °C для стали марки 09Г2С, а также толщиной до 60 мм, предназначенных для работы при температуре стенки не ниже минус 60 °C для стали 09Г2С, допускается осуществлять только высокий отпуск без нормализации при условии комбинированного способа выполнения сварного соединения - автоматической сварки под флюсом и электрошлаковой сварки с регулированием термического цикла.

12.4 После сварки листов или других полуфабрикатов (в том числе с наплавленным антикоррозионным покрытием) для последующего изготовления фасонных деталей путем деформирования (вальцовки, штамповки, гибки и т.п.) сварные соединения, подлежащие термообработке, должны быть подвергнуты таковой до начала процесса деформирования. При горячем деформировании в случаях, предусмотренных ПТД, указанную термообработку допускается не проводить.

12.5 Элементы арматуры из углеродистых и низколегированных марганцево-кремнистых сталей, изготовленных методом горячей штамповки (вальцовки) с окончанием штамповки (вальцовки) при температуре не ниже 700 °C, а также днища и детали из аустенитных хромоникелевых сталей, штампуемых (вальцуемых) при температуре не ниже 850 °C, термообработке после сварки не подвергают, если к указанным материалам не предъявлены другие требования в соответствии с таблицами 5, 6, 7, 9 и настоящего раздела.

12.6 Технология изготовления штампуемых элементов арматуры должна обеспечивать необходимые мех. свойства, указанные в стандартах или технических условиях, а при наличии требования в проекте - и стойкость к МКК.

Если непосредственно после штамповки (вальцовки) днища и другие элементы арматуры не подвергались термообработке, то сварные соединения этих элементов арматуры подлежат термообработке после выполнения сварки:

- нормализации и высокому отпуску подвергают днища и другие элементы арматуры изготовляемые из марок 09Г2С, 10Г2, 16ГС, 17Г1С, 17ГС, 10ХСНД и др. методом горячей штамповки (вальцовки), работающие при температуре от минус 40 °C до минус 70 °C;

- аустенизации или стабилизирующему отжигу подлежат днища и другие элементы арматуры, выполненные из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса методом холодной штамповки или холодным фланжированием, если они предназначены для работы в средах, вызывающих коррозионное растрескивание. В остальных случаях термообработку допускается не проводить, если относительное удлинение при растяжении в исходном состоянии металла не менее 30% при степени деформации в холодном состоянии не более 15%;

- термообработке подлежат гнутые участки труб из углеродистых и низколегированных сталей, если отношение среднего радиуса изгиба к номинальному наружному диаметру трубы составляет менее 3,5, а отношение номинальной толщины стенки трубы к ее номинальному диаметру превышает 0,05.

12.7 Днища и другие элементы арматуры, изготовляемые из марок 12ХМ и 12МХ методом горячей штамповки (вальцовки) с окончанием штамповки (вальцовки) при температуре не ниже 800 °C, допускается подвергать после сварки только отпуску (без нормализации).

12.8 Приварку внутренних и наружных устройств к элементам арматуры, подвергаемым термообработке, рекомендуется проводить до термообработки этих элементов. Допускается приварка внутренних и наружных устройств без последующей термообработки при условии, что катет сварного шва не более 8 мм.

12.9 Если необходимость термообработки установлена согласно 12.2 - 12.6, то элементы арматуры после автоматической и ручной сварки подвергают высокому отпуску, после электрошлаковой сварки - нормализации и отпуску.

12.10 Термообработку после сварки выполняют одним из методов:

- объемной термообработкой в печи. Если конструкция полностью не помещается в печь, нагрев выполняют поочередно - одного, затем второго конца, при этом нагреваемые участки перекрывают на участке не менее двух-трех толщин стенки сварного соединения. Часть конструкции, находящуюся вне печи изолируют для предотвращения недопустимого перепада температур. Поперечное сечение конструкции на выходе из печи не должно включать в себя патрубки и другие выступы;

- местной термообработкой сварных соединений арматуры, при проведении которой должен обеспечиваться равномерный нагрев и охлаждение по всей длине шва и прилегающих к нему зон основного металла размером в две-три толщины стенки или ширины шва, в зависимости от того какая величина больше, в каждую сторону от оси шва. При наличии требования по стойкости к коррозионному растрескиванию применение местной термообработки согласовывают с разработчиком КД;

- внепечной объемной термообработкой нагревом изнутри теплоносителем по режиму высокого отпуска для снижения уровня остаточных напряжений с использованием приборов, показывающих и регистрирующих температуру для регулирования и поддержания равномерного распределения температур в стенке корпуса. Перед этой операцией корпус должен быть полностью закрыт снаружи изоляцией. При этом внутреннее давление поддерживают настолько низким, насколько это практически возможно, и во всех случаях не должно превышать 50% от допустимого рабочего давления при наивысшей температуре металла ожидаемой при термообработке после сварки.

12.11 Термообработку сварных узлов в стационарных печах выполняют с использованием различных средств нагрева. Предварительный подогрев деталей перед сваркой, а также термообработку после сварки выполняют индукционным способом, радиационными печами сопротивления или газовыми горелками.

12.12 При подготовке сварных узлов к термообработке в стационарных печах в ТП предусматривают меры по обеспечению их равномерного нагрева, охлаждения и предотвращения коробления. Стык подогревают равномерно по всему периметру, прихватку стыков также выполняют с подогревом. Ширина зоны подогрева до нужной температуры при термообработке в стационарных печах и при местном способе нагрева - не менее 150 мм (от 70 до 75 мм с каждой стороны стыка).

12.13 При термообработке сварных сборок в пламенной печи факел пламени не должен касаться металла сборки.

12.14 Контроль за соблюдением режимов термообработки осуществляет ОТК. Фактический режим термообработки фиксируют прибором печи на диаграмме и в производственном журнале. Для контроля используют термоэлектрические преобразователи (термопары) с устройствами для автоматической записи параметров режима.

При внепечной термообработке используют и другие средства контроля режимов термообработки, обеспечивающие требуемую точность измерения температуры (радиационные пирометры, термокарандаши или термокраски).

Замеры температуры проводят в пределах зоны равномерного подогрева на расстоянии не менее 75 мм от свариваемых кромок (по обе стороны шва) в точках, указанных в ТП или ПТД.

12.15 Температуры всех нагревов (максимально допустимого предварительного и сопутствующего подогрева, нагрева при термообработке), время выдержки, а также другие параметры режима подогрева и термообработки (скорость нагрева, условия охлаждения и другие) оговаривают ТП или ПТД по сварке и термообработке.

Высокий отпуск при объемной и местной термообработке сварных соединений углеродистых, низколегированных и высокохромистых сталей рекомендуется проводить с соблюдением режимов, приведенных в таблице 10.

 

Таблица 10

 

Режимы высокого отпуска при объемной и местной

термообработке сварных соединений углеродистых,

низколегированных и высокохромистых сталей

 

Скорость нагрева, не более, для S		Минимальная выдержка при температуре отпуска для S		Скорость контролируемого охлаждения
до 30 мм включ.	св. 30 мм	до 50 мм включ.	св. 50 мм до 220 мм
200 °C/ч	150 °C/ч	2,5 мин на 1 мм S, но не менее 1 ч при S до 25 мм	2 ч плюс 15 мин на каждые дополнительные 25 мм свыше 50 мм	(200 - 300) °C/ч или с печью до 300 °C, далее на воздухе
Примечания 1 При температуре окружающего воздуха выше 18 °C допускается охлаждение с температуры отпуска проводить на воздухе. 2 В случае снижения мех. свойств сварного соединения или металла шва после термообработки по режимам отпуска, указанным в таблицах 5, 6, 7, 9, допускается снижать температуру выдержки ниже минимально установленной до 50 °C с увеличением времени выдержки. Минимальное время выдержки при пониженной температуре - 2 ч. 3 В случае нарушения контроля температуры при проведении высокого отпуска или возникновения другой причины, в результате которой произойдет вынужденная остановка, и при этом температура металла понизится, допускается продолжить термообработку от фактической температуры на сварном соединении в соответствии с режимом высокого отпуска. При этом время выдержки при температуре отпуска можно суммировать. 4 Скорость нагрева до 350 °C не регламентируют.

 

12.16 ТП или инструкцию на проведение термообработки при местном нагреве разрабатывают на конкретное термическое оборудование изготовителем арматуры или изготовителем арматуры совместно со специализированной организацией.

12.17 При сварке деталей различной толщины температуру предварительного и сопутствующего подогрева для каждого конкретного случая устанавливают в ТП или ПТД. Минимальную температуру подогрева устанавливают (в случае отсутствия указаний в КД) по таблице 9, исходя из S более тонкостенной детали.

12.18 Для марок сталей, не указанных в таблице 9, температура предварительного подогрева может быть определена аналитическим путем в зависимости от толщины стенки и эквивалента углерода (C_экв) свариваемой стали:

 

(2)

 

где C, Mn, Cr, Mo, Si, V, Cu, P - процентное содержание легирующих элементов в металле шва.

Медь и фосфор учитывают только в том случае, если концентрация меди больше 0,5% и фосфора - больше 0,05% и если нет других указаний заказчика.

При C_экв более 0,43 и толщине стенки более 30 мм сварку необходимо вести с предварительным подогревом от 150 °C до 200 °C.

12.19 При наличии в сварных узлах твердых износостойких наплавок (стеллита, ЦН-12М, ЦН-6Л и др.) в ТП предусматривают охлаждение сварных сборок после термообработки с печью или до температуры от 200 °C до 300 °C с печью, далее на воздухе.

12.20 Если невозможно провести высокотемпературную термообработку для снятия напряжений в сварных соединениях арматуры из высоколегированных сталей аустенитного класса, работающих при температуре до 350 °C, допускается проводить термообработку до притирки уплотнительных поверхностей по НД <1>:

- отпуск при температуре от 375 °C до 400 °C, выдержка при данной температуре от 6 до 10 часов, охлаждение на воздухе. После термообработки хим. пассивирование для очистки поверхностей от цветов побежалости не проводят, если нет дополнительных требований к внешнему виду поверхностей. После указанной термообработки дополнительную проверку мех. свойств и стойкости к МКК основного металла не проводят.

--------------------------------

<1> В Российской Федерации рекомендуется применять режим 12 [6].

 

12.21 Сварные соединения, предназначенные для эксплуатации при температуре выше 350 °C, из сталей марок 12Х18Н9Т, 08Х18Н10Т и др. подвергают стабилизирующему отжигу при температуре от 850 °C до 920 °C по НД <2>.

12.22 Сварные сборки из экономно-легированных сталей аустенитного класса подвергают аустенизации при температуре нагрева, указанной в таблицах 5, 6.

12.23 Сварные соединения из стали 12Х17 или из стали 12Х17 со сталями 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т подвергают термообработке по режиму:

- при требовании стойкости к МКК - 800 °C, 8 ч;

- при отсутствии требования стойкости к МКК для обеспечения работоспособности - 775 °C, от 2 до 3 ч.

12.24 Сварные сборки из стали 14Х17Н2 должны быть подвергнуты, в соответствии с требованием КД, отпуску:

- при требовании стойкости к МКК - от 680 °C до 700 °C, от 4 до 5 ч;

- при отсутствии требования стойкости к МКК - от 680 °C до 700 °C, от 2 до 3 ч.

12.25 Сварные соединения из сталей и сплавов марок 12ХН35ВТ (ХН35ВТ), 12ХН35ВТ-ВД (ХН35ВТ-ВД), ХН60ВТ и других после сварки должны быть подвергнуты старению по режимам, указанным в НД <2>. Допускается проводить окончательную термообработку (закалка + старение) заготовок для свариваемых деталей в случае, когда допускается пониженная, по сравнению с основным металлом, прочность сварных соединений, а также когда по размерам и конструктивному выполнению сварных узлов термообработка после сварки невозможна (например, сборка штока с сильфоном).

--------------------------------

<2> В Российской Федерации рекомендуется применять [6].

 

12.26 Сварные соединения из сталей марок 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ654) и 16Х18Н12С4ТЮЛ (ЭИ654ЛК), работающие при температуре выше 50 °C в контакте с азотной кислотой, подвергают аустенизации при температуре от 950 °C до 1050 °C, охлаждение на воздухе.

12.27 Сварные соединения, предназначенные для работы в условиях глубокого охлаждения из сталей марки 07Х21Г7АН5 и других, подвергают аустенизации при температуре от 950 °C до 1050 °C, охлаждение на воздухе.

12.28 Сварные соединения из сталей марок 10Х17Н13М3Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т, 12Х18Н12М2Т, предназначенные для работы в средах хим. промышленности или при температуре выше 350 °C, для повышения коррозионной стойкости подвергают аустенизации при температуре от 950 °C до 1050 °C.

12.29 Сварные соединения из сталей марок 06ХН28МДТ (ЭИ943), 07Х20Н25М3Д2ТЛ при требовании стойкости к МКК подвергают аустенизации при температуре от 1050 °C до 1080 °C. Допускается снижение температуры аустенизации от 950 °C до 1050 °C при обеспечении стойкости к МКК.

12.30 Сварные соединения из сталей 09Х16Н4Б, 07Х16Н4Б непосредственно после сварки подвергают отпуску согласно НД <1>.

--------------------------------

<1> В Российской Федерации рекомендуется применять [6].

 

12.31 Если в процессе изготовления опытного образца принято решение о необходимости термообработки и изменении сварочного материала в связи с проведением термообработки, то данные изменения указывают в ТП.

12.32 При обеспечении мех. свойств (ударной вязкости при минусовых температурах) в соответствии с требованием КД допускается взамен нормализации с отпуском проведение только отпуска сварных соединений из сталей перлитного класса и, наоборот, при получении отрицательных результатов испытаний мех. свойств после отпуска необходимо проведение нормализации с отпуском, что согласовывают с разработчиком КД.