1. Oversigt over kryogent stål
1) De tekniske krav til lavtemperaturstål er generelt: tilstrækkelig styrke og tilstrækkelig sejhed i et lavtemperaturmiljø, god svejseydelse, bearbejdningsydeevne og korrosionsbestandighed osv. Blandt dem lavtemperatursejheden, det vil sige evnen at forhindre forekomst og ekspansion af skørt brud ved lav temperatur er den vigtigste faktor.Derfor foreskriver lande normalt en vis værdi for stødsejhed ved den laveste temperatur.
2) Blandt komponenterne i lavtemperaturstål antages det generelt, at elementer som kulstof, silicium, fosfor, svovl og nitrogen forringer lavtemperatursejhed, og fosfor er det mest skadelige, så tidlig lavtemperaturaffosforisering bør være udført under smeltning.Elementer som mangan og nikkel kan forbedre sejheden ved lav temperatur.For hver 1% stigning i nikkelindholdet kan den skrøbelige kritiske overgangstemperatur reduceres med ca. 20°C.
3) Varmebehandlingsprocessen har en afgørende indflydelse på lavtemperaturståls metallografiske struktur og kornstørrelse, hvilket også påvirker stålets lavtemperatursejhed.Efter quenching og tempereringsbehandling er lavtemperatursejheden tydeligvis forbedret.
4) Ifølge de forskellige varmformningsmetoder kan lavtemperaturstål opdeles i støbt stål og valset stål.I henhold til forskellen i sammensætning og metallografisk struktur kan lavtemperaturstål opdeles i: lavlegeret stål, 6% nikkelstål, 9% nikkelstål, chrom-mangan eller chrom-mangan-nikkel austenitisk stål og chrom-nikkel austenitisk rustfrit stål vente.Lavlegeret stål anvendes generelt i et temperaturområde på omkring -100°C til fremstilling af køleudstyr, transportudstyr, vinyllagerrum og petrokemisk udstyr.I USA, Storbritannien, Japan og andre lande anvendes 9% nikkelstål i vid udstrækning i lavtemperaturstrukturer ved 196°C, såsom lagertanke til opbevaring og transport af flydende biogas og metan, udstyr til opbevaring af flydende oxygen og fremstilling af flydende oxygen og flydende nitrogen.Austenitisk rustfrit stål er et meget godt lavtemperatur konstruktionsmateriale.Den har god sejhed ved lav temperatur, fremragende svejseydelse og lav varmeledningsevne.Det er meget udbredt i lavtemperaturområder, såsom transporttankvogne og lagertanke til flydende brint og flydende oxygen.Men fordi den indeholder mere krom og nikkel, er den dyrere.
2. Oversigt over lavtemperatur stålsvejsekonstruktion
Ved valg af svejsekonstruktionsmetode og konstruktionsbetingelser for lavtemperaturstål er fokus på problemet på følgende to aspekter: forebyggelse af forringelsen af lavtemperatursejheden af den svejste samling og forebyggelse af forekomsten af svejserevner.
1) Fasningsbehandling
Rilleformen af lavtemperaturstål-svejsede samlinger adskiller sig principielt ikke fra almindeligt kulstofstål, lavlegeret stål eller rustfrit stål og kan behandles som normalt.Men for 9Ni Gang er åbningsvinklen for rillen fortrinsvis ikke mindre end 70 grader, og den stumpe kant er fortrinsvis ikke mindre end 3 mm.
Alle lavtemperaturstål kan skæres med en oxyacetylenbrænder.Det er bare, at skærehastigheden er lidt langsommere ved gasskæring af 9Ni-stål end ved gasskæring i almindeligt kulstof-konstruktionsstål.Hvis stålets tykkelse overstiger 100 mm, kan skærkanten forvarmes til 150-200°C før gasskæring, dog højst 200°C.
Gasskæring har ingen negative virkninger på de områder, der påvirkes af svejsevarme.På grund af nikkelholdigt ståls selvhærdende egenskaber vil skærefladen dog hærde.For at sikre en tilfredsstillende ydeevne af svejsningen, er det bedst at bruge en slibeskive til at slibe overfladen af snitfladen ren før svejsning.
Bueudskæring kan anvendes, hvis svejsevulsten eller uædle metallet skal fjernes under svejsekonstruktionen.Overfladen af hakket skal dog stadig slibes ren, før den genpåføres.
Oxyacetylen-flammeudskæring bør ikke anvendes på grund af faren for overophedning af stålet.
2) Valg af svejsemetode
Typiske svejsemetoder, der er tilgængelige for lavtemperaturstål, omfatter buesvejsning, dykket lysbuesvejsning og smeltet elektrode-argonbuesvejsning.
Buesvejsning er den mest anvendte svejsemetode til lavtemperaturstål, og den kan svejses i forskellige svejsepositioner.Svejsevarmetilførslen er omkring 18-30KJ/cm.Hvis der anvendes en elektrode med lavt hydrogenindhold, kan der opnås en fuldstændig tilfredsstillende svejsning.Ikke kun de mekaniske egenskaber er gode, men haksejheden er også ganske god.Derudover er buesvejsemaskinen enkel og billig, og udstyrsinvesteringen er lille, og den påvirkes ikke af position og retning.fordele såsom begrænsninger.
Varmetilførslen ved dykket lysbuesvejsning af lavtemperaturstål er omkring 10-22KJ/cm.På grund af dets enkle udstyr, høje svejseeffektivitet og bekvemme betjening er det meget udbredt.På grund af fluxens varmeisolerende effekt vil afkølingshastigheden dog blive bremset, så der er større tendens til at generere varme revner.Derudover kan urenheder og Si ofte trænge ind i svejsemetallet fra fluxen, hvilket yderligere vil fremme denne tendens.Derfor skal du være opmærksom på valget af svejsetråd og flusmiddel, når du bruger nedsænket lysbuesvejsning, og arbejde omhyggeligt.
Fugerne, der er svejset ved CO2-gasbeskyttet svejsning, har lav sejhed, så de bruges ikke ved lavtemperaturstålsvejsning.
Tungsten argon buesvejsning (TIG-svejsning) udføres normalt manuelt, og dens svejsevarmetilførsel er begrænset til 9-15KJ/cm.Selvom svejsede samlinger har helt tilfredsstillende egenskaber, er de derfor helt uegnede, når ståltykkelsen overstiger 12 mm.
MIG-svejsning er den mest udbredte automatiske eller semi-automatiske svejsemetode ved lavtemperaturstålsvejsning.Dens svejsevarmetilførsel er 23-40KJ/cm.Ifølge dråbeoverføringsmetoden kan den opdeles i tre typer: kortslutningsoverførselsproces (lavere varmetilførsel), jetoverførselsproces (højere varmetilførsel) og pulsstråleoverførselsproces (højeste varmetilførsel).Kortslutningsovergang MIG-svejsning har problemet med utilstrækkelig gennemtrængning, og defekten med dårlig smeltning kan forekomme.Lignende problemer findes med andre MIG-fluxer, men i en anden grad.For at gøre lysbuen mere koncentreret for at opnå tilfredsstillende penetration, kan flere procent til titusinder procent af CO2 eller O2 infiltreres i ren argon som beskyttelsesgas.Passende procenter skal bestemmes ved prøvning for det særlige stål, der svejses.
3) Valg af svejsematerialer
Svejsematerialer (herunder svejsestang, svejsetråd og flusmiddel osv.) bør generelt være baseret på den anvendte svejsemetode.Fugeform og rilleform og andre nødvendige egenskaber at vælge.For lavtemperaturstål er det vigtigste at være opmærksom på at få svejsemetallet til at have lavtemperatursejhed nok til at matche basismetallet og minimere indholdet af diffuserbart brint i det.
Xinfa svejsning har fremragende kvalitet og stærk holdbarhed, for detaljer, se venligst:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Aluminium deoxideret stål
Aluminium deoxideret stål er en stålkvalitet, der er meget følsom over for påvirkningen af afkølingshastigheden efter svejsning.De fleste af de elektroder, der anvendes til manuel buesvejsning af aluminium deoxideret stål, er Si-Mn lav-hydrogen elektroder eller 1,5% Ni og 2,0% Ni elektroder.
For at reducere svejsevarmetilførslen anvender aluminiumdeoxideret stål generelt kun flerlagssvejsning med tynde elektroder på ≤¢3~3,2 mm, så den sekundære varmecyklus i det øverste svejselag kan bruges til at forfine kornene.
Slagsejheden af svejsemetallet svejset med Si-Mn-seriens elektrode vil falde kraftigt ved 50 ℃ med stigningen i varmetilførslen.For eksempel, når varmetilførslen stiger fra 18KJ/cm til 30KJ/cm, vil sejheden miste mere end 60%.1,5%Ni-serien og 2,5%Ni-serien svejseelektroder er ikke for følsomme over for dette, så det er bedst at vælge denne type elektrode til svejsning.
Nedsænket buesvejsning er en almindeligt anvendt automatisk svejsemetode til aluminium deoxideret stål.Svejsetråden, der anvendes ved nedsænket lysbuesvejsning, er fortrinsvis den type, der indeholder 1,5-3,5 % nikkel og 0,5-1,0 % molybdæn.
Ifølge litteraturen, med 2,5%Ni—0,8%Cr—0,5%Mo eller 2%Ni svejsetråd, matchet med passende flux, kan den gennemsnitlige Charpy-sejhedsværdi for svejsemetallet ved -55°C nå 56-70J (5,7) ~7,1 kgf.m).Selv når der anvendes 0,5 % Mo-svejsetråd og basisflux af manganlegering, kan der stadig produceres svejsemetal med ν∑-55=55J (5,6Kgf.m), så længe varmetilførslen er kontrolleret under 26KJ/cm.
Når du vælger flux, skal du være opmærksom på matchningen af Si og Mn i svejsemetallet.Test bevis.De forskellige Si- og Mn-indhold i svejsemetallet vil i høj grad ændre Charpy-sejhedsværdien.Si- og Mn-indholdet med den bedste sejhedsværdi er 0,1~0,2%Si og 0,7~1,1%Mn.Ved valg af svejsetråd og Vær opmærksom på dette ved lodning.
Tungsten argon buesvejsning og metal argon buesvejsning er mindre brugt i aluminium deoxideret stål.Ovenstående svejsetråde til dykket lysbuesvejsning kan også bruges til argonbuesvejsning.
(2) 2,5Ni stål og 3,5Ni
Den dykkede buesvejsning eller MIG-svejsning af 2,5Ni stål og 3,5Ni stål kan generelt svejses med den samme svejsetråd som grundmaterialet.Men ligesom Wilkinsons formel (5) viser, er Mn et varmerevnehæmmende element til lav-nikkel-lavtemperaturstål.At holde manganindholdet i svejsemetallet på omkring 1,2% er meget fordelagtigt for at forhindre varme revner såsom buekraterrevner.Dette bør tages i betragtning, når du vælger kombinationen af svejsetråd og flux.
3,5Ni-stål har tendens til at være hærdet og skørt, så efter varmebehandling efter svejsning (f.eks. 620°C×1 time, derefter ovnafkøling) for at eliminere resterende spænding, vil ν∑-100 falde kraftigt fra 3,8 Kgf.m til 2.1Kgf.m kan ikke længere opfylde kravene.Svejsemetallet dannet ved svejsning med 4,5%Ni-0,2%Mo svejsetråd har meget mindre tendens til at blive skørt.Brug af denne svejsetråd kan undgå ovenstående vanskeligheder.
(3) 9Ni stål
9Ni-stål varmebehandles normalt ved bratkøling og anløbning eller to gange normalisering og anløbning for at maksimere dets sejhed ved lav temperatur.Men svejsemetallet i dette stål kan ikke varmebehandles som ovenfor.Derfor er det vanskeligt at opnå et svejsemetal med lavtemperatursejhed, der kan sammenlignes med basismetallets, hvis der anvendes jernbaserede svejsematerialer.På nuværende tidspunkt bruges svejsematerialer med høj nikkel hovedsageligt.Svejsningerne aflejret af sådanne svejsematerialer vil være fuldstændig austenitiske.Selvom det har ulemperne med lavere styrke end 9Ni stålbasismaterialet og meget dyre priser, er skørt brud ikke længere et alvorligt problem for det.
Fra ovenstående kan det vides, at fordi svejsemetallet er fuldstændig austenitisk, er lavtemperatursejheden af svejsemetallet, der anvendes til svejsning med elektroder og tråde, fuldstændig sammenlignelig med basismetallets, men trækstyrken og flydegrænsen er lavere end basismetallet.Nikkelholdigt stål er selvhærdende, så de fleste elektroder og ledninger er opmærksomme på at begrænse kulstofindholdet for at opnå god svejsbarhed.
Mo er et vigtigt forstærkningselement i svejsematerialer, mens Nb, Ta, Ti og W er vigtige hærdningselementer, som har fået fuld opmærksomhed i valget af svejsematerialer.
Når den samme svejsetråd bruges til svejsning, er styrken og sejheden af svejsemetallet ved nedsænket buesvejsning værre end ved MIG-svejsning, hvilket kan være forårsaget af nedsættelsen af svejseafkølingshastigheden og mulig infiltration af urenheder eller Si fra strømmen af.
3. A333-GR6 lavtemperatur stålrørssvejsning
1) Svejsbarhedsanalyse af A333-GR6 stål
A333-GR6-stål hører til lavtemperaturstål, den mindste driftstemperatur er -70 ℃, og det leveres normalt i normaliseret eller normaliseret og hærdet tilstand.A333-GR6 stål har lavt kulstofindhold, så hærdningstendensen og koldrevnetendensen er relativt lille, materialet har god sejhed og plasticitet, det er generelt ikke let at producere hærdnings- og revnefejl og har god svejsbarhed.ER80S-Ni1 argon buesvejsetråd kan bruges Med W707Ni elektrode, brug argon-elektrisk fugesvejsning, eller brug ER80S-Ni1 argon buesvejsetråd, og brug fuld argon buesvejsning for at sikre god sejhed af svejsede samlinger.Mærket af argon buesvejsetråd og elektrode kan også vælge produkter med samme ydeevne, men de kan kun bruges med ejerens samtykke.
2) Svejseproces
For detaljerede svejseprocesmetoder henvises til svejseprocesinstruktionsbogen eller WPS.Under svejsning anvendes I-type stødsamling og fuld argon buesvejsning til rør med en diameter på mindre end 76,2 mm;for rør med en diameter større end 76,2 mm laves V-formede riller, og metoden til argon-elektrisk kombinationssvejsning med argonlysbuegrunding og flerlagsfyldning anvendes eller Metoden til fuld argonbuesvejsning.Den specifikke metode er at vælge den tilsvarende svejsemetode i henhold til forskellen i rørdiameter og rørvægtykkelse i WPS godkendt af ejeren.
3) Varmebehandlingsproces
(1) Forvarmning før svejsning
Når den omgivende temperatur er lavere end 5 °C, skal svejsningen forvarmes, og forvarmningstemperaturen er 100-150 °C;forvarmningsområdet er 100 mm på begge sider af svejsningen;den opvarmes med en oxyacetylenflamme (neutral flamme), og temperaturen måles. Pennen måler temperaturen i en afstand af 50-100 mm fra centrum af svejsningen, og temperaturmålepunkterne er jævnt fordelt for bedre at kontrollere temperaturen .
(2) Varmebehandling efter svejsning
For at forbedre haksejheden af lavtemperaturstål er de sædvanligvis anvendte materialer blevet bratkølet og hærdet.Forkert varmebehandling efter svejsning forringer ofte dens ydeevne ved lav temperatur, hvilket man bør være opmærksom på.Bortset fra forholdene med stor svejsetykkelse eller meget alvorlige fastholdelsesforhold udføres varmebehandling efter svejsning normalt ikke for lavtemperaturstål.For eksempel kræver svejsning af nye LPG-rørledninger i CSPC ikke varmebehandling efter svejsning.Hvis varmebehandling efter svejsning faktisk er påkrævet i nogle projekter, skal opvarmningshastigheden, konstant temperaturtid og afkølingshastigheden for varmebehandling efter svejsning være strengt i overensstemmelse med følgende regler:
Når temperaturen stiger over 400 ℃, bør opvarmningshastigheden ikke overstige 205 × 25/δ ℃/h og bør ikke overstige 330 ℃/h. Den konstante temperaturtid bør være 1 time pr. 25 mm vægtykkelse og ikke mindre end 15 minutter.I den konstante temperaturperiode skal temperaturforskellen mellem den højeste og den laveste temperatur være lavere end 65 ℃.
Efter konstant temperatur bør afkølingshastigheden ikke være større end 65 × 25/δ ℃/h og bør ikke være større end 260 ℃/h.Naturlig køling er tilladt under 400 ℃.TS-1 type varmebehandlingsudstyr styret af computer.
4) Forholdsregler
(1) Forvarm strengt i henhold til reglerne, og kontroller mellemlagstemperaturen, og mellemlagstemperaturen styres til 100-200 ℃.Hver svejsesøm skal svejses på én gang, og hvis den afbrydes, skal der træffes langsom afkøling.
(2) Overfladen af svejsningen er strengt forbudt mod at blive ridset af buen.Buekrateret skal fyldes op, og defekterne skal slibes med en slibeskive, når lysbuen er lukket.Samlingerne mellem lag af flerlagssvejsning skal være forskudt.
(3) Kontroller strengt linjeenergien, vedtag lille strøm, lav spænding og hurtig svejsning.Svejselængden af hver W707Ni-elektrode med en diameter på 3,2 mm skal være større end 8 cm.
(4) Driftstilstanden med kort bue og ingen sving skal anvendes.
(5) Den fulde gennemtrængningsprocessen skal vedtages, og den skal udføres i nøje overensstemmelse med kravene i svejseprocesspecifikationen og svejseproceskortet.
(6) Forstærkningen af svejsningen er 0 ~ 2 mm, og bredden af hver side af svejsningen er ≤ 2 mm.
(7) Ikke-destruktiv prøvning kan udføres mindst 24 timer efter den visuelle inspektion af svejsningen er kvalificeret.Rørledningsstødsvejsninger skal være underlagt JB 4730-94.
(8) "Trykbeholdere: Ikke-destruktiv prøvning af trykbeholdere" standard, klasse II kvalificeret.
(9) Svejsereparation bør udføres før varmebehandling efter svejsning.Hvis reparation er nødvendig efter varmebehandling, skal svejsningen genopvarmes efter reparation.
(10) Hvis den geometriske dimension af svejsefladen overstiger standarden, er slibning tilladt, og tykkelsen efter slibning må ikke være mindre end designkravet.
(11) For generelle svejsefejl er højst to reparationer tilladt.Hvis de to reparationer stadig er ukvalificerede, skal svejsningen skæres af og svejses igen i henhold til den komplette svejseproces.
Indlægstid: 21-jun-2023
