3.5. Материалы для термической обработки
При проведении работ по термической обработке сварных соединений используются следующие материалы: проволока и ленты с высоким омическим сопротивлением, керамические нагревательные изоляторы серии ИКН, электрические кабели и провода, горючие газы и жидкости, а также теплоизоляционные материалы [12, 17, 18, 22, 47, 48, 50, 51, 53, 54].
Для изготовления гибких индукторов сплошного сечения используется оголенный медный многожильный провод типов М, МГ и МГЭ (табл. 3.19).
Для изготовления нагревательных элементов в электронагревателях сопротивления и комбинированного действия (электронагреватели ГПЭС, ГПЭСА, ГЭН, ПТО, КЭН и др.) обычно используется проволока и лента с высоким омическим сопротивлением по ГОСТ 12766Л-77 и ГОСТ 12766.2-77 (табл. 3.20). Для этих электронагревателей рекомендуется использовать проволоку Ø 3,6 мм (допускается Ø 3,5—4 мм) из сплавов Х20Н80-Н, Х15Н60-Н или Х15Н60, обладающих высокой температуростойкостью и способностью многократно выдерживать изгибающие нагрузки. При выборе марки нихромового сплава предпочтение следует отдать марке Х20Н80-Н, обладающей хорошей гибкостью и высокой допустимой рабочей температурой.
Для таких электронагревателей применяются керамические нагревательные изоляторы ИКН-202У2, ИКН-302У2, ИКН-402У2 и ИКН-702У2 по ТУ 16-528.101-76. Изоляторы изготавливаются из керамического материала ВК94 и имеют хорошие показатели теплопроводности, температуростойкости и механической прочности. Изоляторы в интервале от +1150 до -70° С (для изоляторов ИКН-202У2, ИНК-302У2 и ИКН-402У2) и от +500 до -70° С (для изоляторов ИКН-702У2) выдерживают 200 теплосмен при напряжении до 250 В. Гарантийный срок работы изоляторов 155 теплосмен.
Подключение электронагревателей к источникам питания обеспечивается медными электрическими кабелями и проводами КРПТ, ПС, РГД, РГДО (табл. 3.21). Использование для этих целей алюминиевых кабелей и проводов не рекомендуется из-за их низкой электропроводности, недостаточной механической прочности и гибкости. При выборе поперечного сечения медных кабелей и проводов следует исходить из допустимой плотности тока 5 А/мм2 (для кабелей и проводов в резиновой оболочке) и 4 А/ мм2 (для кабелей и проводов без резиновой оболочки).
Для газопламенного нагрева используются ацетилен, природный газ, пропан, бутан, пропан-бутановые смеси и керосин (табл. 3.22). Чаще применяются ацетилен, а также газозаменители ацетилена — пропан, бутан и пропан-бутановые смеси, стоимость которых значительно ниже стоимости ацетилена. Однако по условиям обеспечения безопасности работы в отдельных случаях допускается применение только ацетилена.
Для теплоизоляции нагреваемых сварных изделий при термической обработке индукционным и газопламенным способами используются асбестовые материалы: ткань АСТ-1, АТ-7, АТ-8, картон КАОН-1, КАОН-2 и др. (табл. 3.23). Следует отметить, что срок службы асбестовых материалов составляет два-три цикла нагрева для ткани и один цикл для картона и шнура.
Для электронагревателей сопротивления и комбинированного действия рекомендуется использовать высокотемпературные маты МВТ (по ТУ 36-1846-77), изготавливаемые из кремнеземных материалов: ткани КТ-11, ваты каолинового состава ВКР-1 и др. Маты МВТ имеют размеры: длина до 20 м, ширина 380—400 мм, толщина 20 и 40 мм. Для лучшей сохранности матов рекомендуется электронагреватели предварительно покрывать слоем асботкани или стеклоткани, что. предохраняет оболочку матов от преждевременного разрушения и позволяет увеличить срок их службы до 10 циклов нагрева. Необходимая длина теплоизоляционного мата МВТ для термической обработки сварных соединений может быть определена из соотношения:
для теплоизоляции
электронагревателя (
,
мм)
,
где
— наружный диаметр трубы, мм;
— толщина электронагревателя,
устанавливаемого на сварные соединения,
мм;
— толщина теплоизоляционного мата, мм;
— 3,14; для теплоизоляции
нагреваемой трубы длина мата (
,
мм)
.
При выполнении термической обработки по режиму аустенизации с нагревом до 1100—1150° С целесообразно применять жесткие теплоизоляционные кожухи, корпус которых выполнен из тонких листов нержавеющей стали с набивкой из кремнеземного волокна. Срок службы этих кожухов достигает 50 циклов нагрева и более. Эти теплоизоляционные кожухи хорошо зарекомендовали себя при аустенизации сварных соединений натриепроводов II контура третьего блока Белоярской АЭС [21].
В монтажных организациях Миннефтегазстроя для термической обработки сварных соединений трубопроводов применяется утеплитель — коврик из асбестовой ткани, обернутый снаружи кремнеземной тканью. С одного конца утеплитель снабжен металлическими накладками с крючками, служащими для крепления свободного конца утеплителя при установке на трубу [51].
За рубежом для теплоизоляции сварных соединений при проведении термической обработки применяются минеральные материалы — вата или спрессованная листовая керамическая фибра, а также теплоизоляционные материалы из кремнеземных материалов [22], используются маты в виде спрессованной керамической ваты, уложенной в сетку из тонкой нержавеющей проволоки (США),
При термической обработке с полным нагревом технологического оборудования в качестве теплоизоляции обычно используются маты из минеральной ваты или асбестовых материалов.
Для теплоизоляции внутренней поверхности термообрабатываемых корпусных конструкций НПО ЦНИИТМАШ разработаны теплоизоляционные устройства, состоящие из коробов размером 800×350×150 мм, изготовленные из листовой нержавеющей стали толщиной 1,0—1,5 мм. Короба наполнены высокотемпературной каолиновой ватой. Применение этих устройств позволяет значительно сократить расходы на теплоизоляцию при сохранении высокого качества термической обработки по режиму нормализации или аустенизации с нагревом до 950—1150° С.
При проведении термической обработки по режимам нормализации и аустенизации используются высокотемпературные теплоизоляционные маты из керамического волокна «каовул» (США).