¿Por qué se producen grietas durante la soldadura de tuberías sin costura?

Como material industrial importante, los tubos sin costura a menudo necesitan ser soldados durante el procesamiento y la producción. Sin embargo, la soldadura de tubos sin costura a menudo conduce a grietas de diversos grados, lo que afecta gravemente la calidad del producto y el rendimiento de seguridad. Entonces, ¿cuáles son las causas de las grietas en la soldadura de tubos sin costura?

Causas de las grietas
1. Precipitados en los límites de grano
Durante la soldadura, los precipitados en los límites de grano se funden y se agregan a altas temperaturas, formando una cierta tensión de enfriamiento, causando grietas en el tubo.

2. Soldaduras deficientes
Durante la soldadura, los coeficientes de expansión térmica y los coeficientes de expansión lineal entre diferentes materiales son diferentes, lo que puede causar fácilmente deformación cuando la soldadura se enfría y causar grietas en el tubo.

3. Elementos de aleación
Durante el proceso de fabricación y producción de tubos sin costura, el cobre, el manganeso y otros elementos de aleación son fáciles de acumular en los límites de grano durante la soldadura, formando fases frágiles, causando grietas intergranulares.

4. Operación de soldadura inadecuada
Si la temperatura de soldadura es desigual, los parámetros de soldadura son inadecuados, la velocidad de soldadura es demasiado rápida, etc., esto tendrá un efecto adverso en la calidad de la soldadura, causando grietas.

Métodos de reparación
1. Para grietas causadas por precipitados en los límites de grano

Primero, se requiere un tratamiento térmico local y se recoce el área de la grieta (la temperatura se controla a 600~800℃) para eliminar la agregación de precipitados en los límites de grano y aliviar la tensión residual. En segundo lugar, para volver a soldar el revestimiento, use varillas de soldadura con bajo contenido de hidrógeno (como E7018) para pulir y limpiar las grietas, vuelva a soldar y controle la temperatura entre capas por debajo de los 150℃. Finalmente, agregue estabilizadores de límites de grano, agregue trazas de titanio (Ti) o boro (B) al material de soldadura de reparación para inhibir la formación de fases frágiles en los límites de grano.

2. Para grietas causadas por soldaduras deficientes
Primero, se realiza una evaluación de grietas y se determinan la profundidad y la dirección de la grieta mediante pruebas de penetración (PT) o pruebas ultrasónicas (UT). Luego, se repara la ranura en forma de V, se rectifica una ranura de 60°~70° a lo largo de la dirección de la grieta y se elimina por completo la capa de óxido y las impurezas. Se utiliza el método de soldadura segmentada, corriente pequeña, soldadura de múltiples pasadas (cada ancho de soldadura ≤3 mm) y alivio de tensión con martillo después de cada soldadura. Finalmente, para tuberías importantes que soportan presión, se pueden agregar anillos de refuerzo o tubería de revestimiento después de la reparación.

3. Para grietas intergranulares causadas por segregación de elementos de aleación
Primero, es necesario ajustar la composición del material. Al reparar, se utilizan materiales de soldadura a base de níquel (como ERNiCrMo-3) para diluir la segregación de cobre y manganeso en el material original. Después de la reparación, se realiza inmediatamente un tratamiento de deshidrogenación (250~350 ℃ durante 2 horas) para evitar la expansión de grietas inducida por hidrógeno. Por último, se lleva a cabo la reparación del revestimiento láser. La tecnología de revestimiento láser se utiliza para las microfisuras con el fin de volver a fundir rápidamente la capa superficial y refinar los granos.

4. Para las grietas causadas por una operación de soldadura incorrecta
En primer lugar, se lleva a cabo la verificación de optimización de parámetros y se restablecen los parámetros mediante la calificación del proceso de soldadura (WPS/PQR) (como la reducción de la corriente en un 10%~15%). En segundo lugar, se lleva a cabo la reparación de la refundición TIG. Para las áreas donde se han producido grietas térmicas, se utiliza la soldadura TIG sin relleno de alambre para la refundición con el fin de eliminar las impurezas de la soldadura. Por último, se perfora un orificio de tope (de 3~5 mm de diámetro) al final de la grieta para evitar una mayor expansión.

Medidas para prevenir las grietas
1. Optimizar el proceso de soldadura
Para diferentes materiales de soldadura de tuberías sin costura y parámetros de espesor, se lleva a cabo una combinación razonable y se seleccionan los parámetros de soldadura adecuados, como la temperatura y la velocidad de soldadura, para reducir la tensión residual después de la soldadura, evitando así las grietas.

2. Operación de soldadura fina
Controle estrictamente la calidad de la operación de soldadura, como seleccionar la tecnología y las herramientas de soldadura adecuadas, garantizar la pulcritud y la estanqueidad de las juntas de soldadura, acortar el proceso de soldadura y reducir el efecto inercial de la tensión interna residual.

3. Adición de cantidades adecuadas de elementos especiales, como elementos de tierras raras
En el proceso de producción de tubos sin costura, se agregan elementos y compuestos especiales para formar un cierto efecto de degradación de cristales para reducir la generación de grietas.

4. Aumente el tratamiento de precalentamiento de la tubería
Precaliente la tubería sin costura antes de soldar para que la temperatura y la distribución de temperatura del material sean uniformes, evite la tensión residual después de la soldadura y reduzca así la generación de grietas.

5. Elija el método de procesamiento adecuado
Por ejemplo, adopte el método de forjado y fabricación en caliente (FV) o el método de expansión térmica (TD) para reducir la tensión intergranular y la deformación durante el procesamiento, reduciendo así la aparición de grietas.

Resumen
En resumen, las causas de las grietas en la soldadura de tubos sin costura son relativamente complejas, pero se pueden prevenir de manera efectiva mediante la optimización del proceso de soldadura, operaciones de soldadura finas, adición de elementos especiales, etc. Solo cuando se implementan de manera efectiva estas medidas preventivas se puede garantizar la calidad de la soldadura y el rendimiento de seguridad de los tubos.