Термообработка

Термообработка (термическая обработка) металлов производится с целью улучшения их физических и химических свойств: прочность, пластичность, коррозионная стойкость, исключение сварочных напряжений, и др.

 

 

 

 

Сварные соединения, выполненные дуговыми способами, непосредственно после процесса характеризуются неоднородностью структуры и свойств сварного шва, зоны термического влияния, а также наличием в них сварочных напряжений.
- Неоднородная структура и свойства, зависят главным образом от неравномерности нагрева металла
при сварке. Металл шва в процессе сварки в расплавленном состоянии имеет температуру свыше
1500°С, в то время, как соседние слои металла находятся в твердом состоянии. Прочность и твердость
металла шва обычно в 1,5-2 раза превышает прочность и твёрдость металла в основном металле.
Также неравномерно распределяются в сварном соединении такие специальные свойства, как
жаропрочность, хладостойкость, коррозионная стойкость.
Вдоль сварного шва возникает область металла, которая при сварке нагревается до очень высокой
температуры, а потом охлаждается до температуры окружающей среды. Эта область называется зоной термического влияния
(ЗТВ).

Все металлы сжимаются при снижении температуры. Этому процессу в области сварки препятствуют
окружающие холодные слои металла и как следствие в области сварного шва и в ЗТВ возникают
остаточные сварочные напряжения, их значение может достигать 250-350 МПа, что чревато появлением трещин в сварных соединениях, особенно из легированных сталей. Кроме того, эти стали, в
производственных условиях при сварке быстро остывают, что приводит к образованию закалочных
структур в сварном шве и ЗТВ, также способствующих образованию трещин. При больших остаточных
напряжениях в присутствии определённых химических веществ могут происходить особый вид
разрушения – коррозионное растрескивание. Например, очень малые концентрации хлоридов могут
серьёзно воздействовать на обычно устойчивые нержавеющие стали.

Другой неблагоприятный фактор- наличие водорода. При наличии в зоне сварки воды, она, под воздействем высоких температур, разлагается на кислород и водород, который, в свою очередь, попадет в расплав. Присутствие водорода может привести к серьезным проблемам при сварке. Кроме естественных причин (влажная труба или лист), вода может оказаться в зоне
сварки и по другим причинам. Например, определенное количество воды присутствует в электродных присадках. Она может присутствовать в виде паров в газах, используемых в газосварке. Таким образом удаление воды и, как следствие, водорода, является важным аспектом монтажных работ. В некоторых случаях водород может образовывать в сварном шве при его охлаждении сквозные поры. Но атомы водорода очень малы и могут легко выделяться из металла. Этот процесс называется диффузией водорода. При высоких температурах диффузия довольно быстрая, при низких – более медленная. Повышение температуры металла делает удаление водорода более эффективным.
Одним из основных средств решения этих проблем и повышения надежности сварных соединений является нагрев или термическая обработка, в результате которой снижается уровень сварочных напряжений, улучшается структура и свойства металла соединения, удаляется водород.

Среди основных видов термической обработки, выполняемых ООО "ГСИ-Пермнефтегазстрой", следует отметить:
- Отжиг (гомогенизация и нормализация). Целью является получение однородной зёренной микроструктуры и растворение включений. Последующее охлаждение является медленным, препятствующим образованию неравновесных структур типа мартенсита.
- Закалка. Закалку проводят с повышенной скоростью охлаждения с целью получения неравновесных структур типа мартенсита. Критическая скорость охлаждения, необходимая для закалки зависит от материала.
- Отпуск необходим для снятия внутренних напряжений, внесённых при закалке, происходящей во время сварочных работ. В результате отпуска материал становится более пластичным при некотором уменьшении прочности.