Подогрев сварных соединений. Эта операция позволяет уменьшить скорость охлаждения, способствует снижению содержания водорода в металле шва и околошовной зоны, что играет важную роль в повышении сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин.

Для измерения температуры нагретого металла часто используют термокарандаши. Определение температуры основано на изменении цвета штриха, нанесенного термоиндикаторным карандашом, при достижении температуры перехода, определенной для каждой марки термоиндикаторных карандашей (табл. 18).

Для измерения температуры подогрева можно применять термопары. Спаи термопар (преимущественно хромель-алюмелевых) надежно фиксируют с помощью конденсаторной сварки или пайки и защищают от прямого воздействия нагревателей теплоизоляционными материалами. Термопары компенсационными проводами, подсоединяют к гальванометру или клеммам самопишущих потенциометров, регистрирующих через определенные заданные промежутки времени температуру нагрева металла путем записи ее на специальной ленте.

Просты в эксплуатации термоэлектрические пирометры, которые регистрируют температуру нагрева изделий в интервале 50...500° С контактным путем. Для измерения температуры подогрева деталей наконечник пирометра прикладывают перпендикулярно к поверхности нагреваемой детали и плавно прижимают. Температуру подогрева отсчитывают после 5...8-секундной выдержки. Термопары пирометров предохраняют защитным кожухом от механических повреждений и воздействия пламени горелок в процессе замера.

В зависимости от размеров изделий и условий сварки сварные соединения разогревают любым из известных на практике способов.

Наиболее часто для тепловой обработки сварных соединений высокопрочных сталей используют нагрев газовым пламенем. Для этой цели применяют стандартные газовые горелки или многопламенные горелки специального назначения. Многопламенные горелки могут быть плоскими, служащими для нагрева сварных соединений, расположенных на плоскости, или кольцевыми (неразъемными и разъемными) - для нагрева стыков труб.

Для подогрева стыков толщиной 20...30 мм и длиной менее 2 м можно применять стандартные газовые горелки. Применение таких горелок для нагрева кромок из сталей большей толщины и протяженности не обеспечивает получение равномерной температуры по всей длине стыка. В этом случае более эффективно использование трубчатых или многопламенных горелок. Перед применением многопламенных горелок необходимо регулировать зазор между мундштуками горелок и нагреваемой поверхностью, который должен быть равномерным. В разъемных горелках интенсивность нагрева регулируют раздельно для каждой половины горелки.

При нагреве пламенем применяют ацетилен и пропан-бутановую смесь. Способ газопламенного нагрева имеет ряд недостатков, основными из которых являются трудность автоматического регулирования интенсивности и температуры нагрева, повышенная опасность производства работ.

При газовом подогреве пламя горелки наиболее часто располагают в разделке кромок свариваемых деталей. При этом место сварки загрязняется продуктами неполного сгорания, а в отдельных участках формируются высокие напряжения, которые могут приводить к разрушению прихваток, отрыву выводных планок. Подогрев более эффективен, если его осуществлять с двух сторон от разделки кромок на определенном удалении (рис. 13). Это расстояние составляет (5…6) d для металла толщиной до 40 мм. Для стыковых соединений больших толщин l = 80…100 мм. Температуру предварительного подогрева фиксируют на расстоянии 50...60 мм от разделки кромок. Такая схема подогрева позволяет обеспечивать равномерную температуру сварных соединений и благоприятствует однородному распределению в нем водорода.

В особой мере это относится к подогреву тавровых соединений. В этом случае следует обеспечить температуру металла до 100...120° С на удалении до 200 мм со всех сторон от места наложения швов и поддерживать ее не только в процессе сварки, но и в течение 0,5...1 ч после завершения сварочных работ.

Экспериментальными исследованиями установлено, что в листовых элементах из стали 14Х2ГМР длиной свыше 2000 мм при предварительном подогреве стыкового соединения до 100...150 °С на концевых участках протяженностью 0,2 длины стыка возникают значительные растягивающие поперечные усилия, приводящие при определенных условиях к образованию трещин в металле шва и зоне термического влияния. Для предупреждения этого необходимо жесткое закрепление концевых участков свариваемых листов или дополнительный нагрев клиновидных участков у свободных поперечных кромок до температуры 150... 200 °С.

Предварительный подогрев протяженных разделок кромок - достаточно трудоемкая операция, особенно на открытом воздухе. В этом случае возможно ограничение температуры подогрева до 80... 100 °С за счет дополнительного послесварочного нагрева сварных соединений в интервале 150...200 °С. Такой прогрев производится с поверхности металла шва, причем температура после сварки перед подогревом должна быть не менее 150° С. Время нагрева назначается из расчета 1,5...2 мин на 1 мм толщины соединения.

В последние годы для термообработки трубчатых конструкций применяют разъемные муфельные электронагреватели, основанные на принципе контактной передачи теплоты от нагревателя. В этих нагревателях несущим элементом является разъемный кожух из тонколистовой стали, к которому прикреплена теплоизоляция из легкой керамической ваты. На внутренней поверхности теплоизоляционного слоя размещены электронагревателя из нихромовой проволоки, соединенные последовательно и заключенные в плоские керамические изоляторы. При установке такого муфельного нагревателя на трубопроводе обе его половины, соединенные шарнирно, стягивают эксцентриковым зажимом, благодаря чему керамические изоляторы нагревателя плотно прижимаются к поверхности трубы.