Odkształcenie kołnierza podczas spawania: przyczyny, zapobieganie i obróbka na miejscu
Kołnierz może po wspawaniu wyglądać idealnie, a mimo to stać się nieszczelny: skurcz spoiny i ciepło podczas spawania i wyżarzania odkształcają przylgę uszczelniającą o kilka dziesiątych milimetra – wystarczająco, by uszczelka przestała równomiernie przylegać. Ta strona wyjaśnia, dlaczego tak się dzieje, jak temu zapobiec i jak przywrócić odkształconą przylgę uszczelniającą na miejscu, bez wycinania kołnierza.
Dlaczego kołnierze się odkształcają
Każda spoina kurczy się podczas stygnięcia. W kołnierzu szyjkowym do przyspawania spoina obwodowa nierównomiernie ściąga szyjkę kołnierza, jeśli ciepło nie jest wprowadzane jednakowo na całym obwodzie. Talerz kołnierza lekko się przechyla lub wybrzusza – przylga uszczelniająca nie jest wtedy już płaska ani prostopadła do osi rury.
Szczególnie wrażliwe są cienkościenne kołnierze o dużej średnicy nominalnej i niskim stopniu ciśnienia, ponieważ ich talerz jest słaby w stosunku do średnicy. Masywniejsze kołnierze wyższych stopni ciśnienia odkształcają się mniej.
Również obróbka cieplna po spawaniu może wywołać lub zwiększyć odkształcenie: podczas wyżarzania relaksują się naprężenia własne i element się przemieszcza. Jeśli nagrzewanie jest nierównomierne albo rurociąg nie jest prawidłowo podparty podczas wyżarzania, kołnierz odkształca się dodatkowo.
Zapobieganie podczas przygotowania i spawania
- ▸Skręcenie z kołnierzem przeciwnym: Przy dużych średnicach nominalnych i niskich stopniach ciśnienia przed spawaniem skręcić kołnierz z kołnierzem przeciwnym lub zaślepiającym, używając wszystkich śrub. Taki pakiet jest sztywniejszy i odkształca się mniej.
- ▸Symetryczne sczepianie: Sczepy rozmieszczać równomiernie na obwodzie, wykonując je naprzemiennie po przeciwnych stronach.
- ▸Planowanie kolejności spawania: Ściegi układać naprzemiennie lub spawać w dwóch spawaczy po przeciwnych stronach, aby skurcz się wyrównywał.
- ▸Równomierne wprowadzanie ciepła: Temperaturę podgrzewania wstępnego i międzyściegową utrzymywać jednakowo na całym obwodzie; przy wyżarzaniu rozmieszczać maty grzewcze i izolację równomiernie i podpierać rurociąg.
- ▸Kontrola przed zamknięciem połączenia: Sprawdzić prostopadłość i płaskość po spawaniu lub wyżarzaniu – zanim rurociąg zostanie zaizolowany i zostanie przeprowadzona próba ciśnieniowa.
Jak mierzy się odkształcenie
Mierzy się płaskość przylgi uszczelniającej, bicie czołowe względem osi rury oraz równoległość obu kołnierzy połączenia. Na budowie wykonuje się to liniałem i szczelinomierzem, czujnikiem zegarowym na obrotowym uchwycie lub – przy dużych średnicach – techniką pomiaru laserowego.
Dopuszczalna odchyłka zależy od rodzaju uszczelki i normy. Uszczelki miękkie kompensują więcej niż metalowe; dla połączeń kołnierzowych wg ASME norma ASME PCC-1 (załącznik D) podaje wartości orientacyjne dopuszczalnej niepłaskości przylgi uszczelniającej.
Obróbka na miejscu zamiast wycinania
Jeśli przylga uszczelniająca jest odkształcona, pozostają dwie drogi: wyciąć kołnierz, wspawać nowy, ponownie przeprowadzić badania i w razie potrzeby wyżarzanie – albo splanować przylgę uszczelniającą na miejscu. Druga droga jest prawie zawsze szybsza, ponieważ spawanie, badania i obróbka cieplna nie muszą być powtarzane.
W tym celu przenośną maszynę do obróbki kołnierzy centruje się na kołnierzu lub w rurze. Planuje ona przylgę uszczelniającą, odtwarza występ lub rowek pierścieniowy i nadaje wymaganą strukturę powierzchni. Zakres obróbki ograniczają minimalna wysokość kołnierza i dopuszczalny ubytek materiału; w razie wątpliwości decyduje projektant lub użytkownik instalacji.
Obrabiamy przylgi uszczelniające od małych średnic nominalnych po duże średnice bezpośrednio w instalacji – z protokołem pomiarowym płaskości i powierzchni. Na życzenie w połączeniu z obróbką cieplną i kontrolowanym skręcaniem połączeń z jednej ręki.
Obróbka przylg uszczelniających →Obróbka cieplna →Połączenia śrubowe →
Najczęstsze pytania
Czy lekko odkształcony kołnierz można po prostu mocniej dokręcić?
Nie. Wyższe napięcie wstępne mocniej dociska uszczelkę w miejscach wyższych, w niższych pozostaje ona zbyt słabo dociśnięta – połączenie nie staje się niezawodnie szczelne, a uszczelka lub śruby mogą zostać przeciążone. Przyczynę trzeba usunąć na przyldze uszczelniającej.
Ile materiału można zebrać z przylgi uszczelniającej?
Tyle, aby zachowane zostały minimalna wysokość kołnierza i kształt przylgi (na przykład wysokość występu). Granicę określa projekt lub norma; dokumentujemy wymiar wyjściowy i końcowy.
Czy odkształcenie występuje także w wyniku obróbki cieplnej?
Tak. Podczas wyżarzania odprężającego relaksują się naprężenia własne i element może się przemieścić. Dlatego kontrola przylg uszczelniających po obróbce cieplnej należy do przebiegu prac – dopiero potem połączenie zostaje ostatecznie zamknięte.
Ogólny opis oparty na praktyce, bez gwarancji. Wiążące są projekt, norma i wymagania użytkownika instalacji.
Odkształcona przylga uszczelniająca? Przywrócimy jej płaskość
Prześlij nam średnicę nominalną, stopień ciśnienia, typ przylgi i zdjęcia – powiemy, czy i jak szybko przylgę uszczelniającą można obrobić na miejscu.