1. Oversikt over kryogent stål
1) De tekniske kravene til lavtemperaturstål er generelt: tilstrekkelig styrke og tilstrekkelig seighet i et lavtemperaturmiljø, god sveiseytelse, prosessytelse og korrosjonsmotstand, etc. Blant dem er lavtemperaturseigheten, det vil si evnen for å forhindre forekomst og utvidelse av sprøbrudd ved lav temperatur er den viktigste faktoren.Derfor fastsetter land vanligvis en viss slagfasthetsverdi ved den laveste temperaturen.
2) Blant komponentene i lavtemperaturstål er det generelt antatt at elementer som karbon, silisium, fosfor, svovel og nitrogen forringer seighet ved lav temperatur, og fosfor er det mest skadelige, så tidlig lavtemperaturavfosforisering bør være utført under smelting.Elementer som mangan og nikkel kan forbedre seighet ved lav temperatur.For hver 1 % økning i nikkelinnhold kan den sprø kritiske overgangstemperaturen reduseres med ca. 20°C.
3) Varmebehandlingsprosessen har en avgjørende innflytelse på den metallografiske strukturen og kornstørrelsen til lavtemperaturstål, noe som også påvirker stålets lavtemperaturseighet.Etter bråkjøling og tempereringsbehandling er seigheten ved lav temperatur åpenbart forbedret.
4) I henhold til de forskjellige varmformingsmetodene kan lavtemperaturstål deles inn i støpt stål og valset stål.I henhold til forskjellen i sammensetning og metallografisk struktur, kan lavtemperaturstål deles inn i: lavlegert stål, 6% nikkelstål, 9% nikkelstål, krom-mangan eller krom-mangan-nikkel austenittisk stål og krom-nikkel austenittisk rustfritt stål vente.Lavlegert stål brukes vanligvis i et temperaturområde på ca. -100°C for produksjon av kjøleutstyr, transportutstyr, vinyllagerrom og petrokjemisk utstyr.I USA, Storbritannia, Japan og andre land er 9 % nikkelstål mye brukt i lavtemperaturstrukturer ved 196°C, som lagringstanker for lagring og transport av flytende biogass og metan, utstyr for lagring av flytende oksygen , og produsere flytende oksygen og flytende nitrogen.Austenittisk rustfritt stål er et meget godt lavtemperatur konstruksjonsmateriale.Den har god seighet ved lav temperatur, utmerket sveiseytelse og lav varmeledningsevne.Det er mye brukt i lavtemperaturfelt, som transporttankere og lagringstanker for flytende hydrogen og flytende oksygen.Men fordi den inneholder mer krom og nikkel, er den dyrere.
2. Oversikt over lavtemperatur stål sveisekonstruksjon
Når du velger sveisekonstruksjonsmetode og konstruksjonsforhold for lavtemperaturstål, er fokuset på problemet på følgende to aspekter: å forhindre forringelse av lavtemperaturseigheten til sveiseskjøten og forhindre forekomsten av sveisesprekker.
1) Fasbehandling
Sporformen til sveisede skjøter i lavtemperaturstål er i prinsippet ikke forskjellig fra vanlig karbonstål, lavlegert stål eller rustfritt stål, og kan behandles som vanlig.Men for 9Ni Gang er åpningsvinkelen til sporet fortrinnsvis ikke mindre enn 70 grader, og den butte kanten er fortrinnsvis ikke mindre enn 3 mm.
Alle lavtemperaturstål kan kuttes med en oksyacetylenbrenner.Det er bare det at skjærehastigheten er litt lavere ved gasskjæring av 9Ni-stål enn ved gasskjæring av vanlig karbonkonstruksjonsstål.Hvis tykkelsen på stålet overstiger 100 mm, kan skjærekanten forvarmes til 150-200°C før gassskjæring, men ikke mer enn 200°C.
Gassskjæring har ingen negative effekter på områdene som påvirkes av sveisevarme.Men på grunn av de selvherdende egenskapene til nikkelholdig stål, vil skjæreoverflaten herdes.For å sikre tilfredsstillende ytelse av sveiseskjøten, er det best å bruke en slipeskive for å slipe overflaten av snittflaten ren før sveising.
Buefuging kan brukes hvis sveisestrengen eller uedelt metall skal fjernes under sveisekonstruksjon.Imidlertid bør overflaten av hakket fortsatt slipes ren før påføring på nytt.
Oksyacetylen-flammemeisling bør ikke brukes på grunn av faren for overoppheting av stålet.
2) Valg av sveisemetode
Typiske sveisemetoder tilgjengelig for lavtemperaturstål inkluderer buesveising, neddykket buesveising og smeltet elektrode-argonbuesveising.
Buesveising er den mest brukte sveisemetoden for lavtemperaturstål, og den kan sveises i ulike sveiseposisjoner.Sveisevarmetilførselen er ca. 18-30KJ/cm.Hvis det brukes en lavhydrogen-type elektrode, kan en helt tilfredsstillende sveiset oppnås.Ikke bare de mekaniske egenskapene er gode, men hakkseigheten er også ganske god.I tillegg er buesveisemaskinen enkel og billig, og utstyrsinvesteringen er liten, og den påvirkes ikke av posisjon og retning.fordeler som begrensninger.
Varmetilførselen til neddykket buesveising av lavtemperaturstål er ca. 10-22KJ/cm.På grunn av dets enkle utstyr, høye sveiseeffektivitet og praktiske betjening, er det mye brukt.På grunn av den varmeisolerende effekten av fluksen vil imidlertid kjølehastigheten reduseres, slik at det er en større tendens til å generere varme sprekker.I tillegg kan urenheter og Si ofte komme inn i sveisemetallet fra flussmidlet, noe som vil fremme denne tendensen ytterligere.Derfor, når du bruker nedsenket buesveising, vær oppmerksom på valget av sveisetråd og flussmiddel og bruk forsiktig.
Skjøtene som er sveiset med CO2-gassskjermet sveising har lav seighet, så de brukes ikke i stålsveising med lav temperatur.
Tungsten argon buesveising (TIG-sveising) utføres vanligvis manuelt, og sveisevarmetilførselen er begrenset til 9-15KJ/cm.Derfor, selv om sveisede skjøter har helt tilfredsstillende egenskaper, er de helt uegnet når ståltykkelsen overstiger 12 mm.
MIG-sveising er den mest brukte automatiske eller halvautomatiske sveisemetoden ved lavtemperatursveising.Sveisevarmetilførselen er 23-40KJ/cm.I henhold til dråpeoverføringsmetoden kan den deles inn i tre typer: kortslutningsoverføringsprosess (lavere varmetilførsel), jetoverføringsprosess (høyere varmetilførsel) og pulsstråleoverføringsprosess (høyeste varmetilførsel).Kortslutningsovergang MIG-sveising har problemet med utilstrekkelig penetrasjon, og feilen med dårlig fusjon kan oppstå.Lignende problemer finnes med andre MIG-flukser, men i en annen grad.For å gjøre lysbuen mer konsentrert for å oppnå tilfredsstillende penetrasjon, kan flere prosent til titalls prosent av CO2 eller O2 infiltreres i ren argon som beskyttelsesgass.Passende prosenter skal bestemmes ved testing for det bestemte stålet som sveises.
3) Valg av sveisematerialer
Sveisematerialer (inkludert sveisestang, sveisetråd og flussmiddel, etc.) bør generelt være basert på sveisemetoden som brukes.Fugeform og sporform og andre nødvendige egenskaper å velge.For lavtemperaturstål er det viktigste å være oppmerksom på å få sveisemetallet til å ha lavtemperaturseighet nok til å matche basismetallet, og minimere innholdet av diffuserbart hydrogen i det.
Xinfa-sveising har utmerket kvalitet og sterk holdbarhet, for detaljer, vennligst sjekk:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Aluminium deoksidert stål
Aluminium deoksidert stål er en stålkvalitet som er svært følsom for påvirkning av kjølehastigheten etter sveising.De fleste elektrodene som brukes ved manuell buesveising av aluminiumdeoksidert stål er Si-Mn lavhydrogenelektroder eller 1,5 % Ni og 2,0 % Ni elektroder.
For å redusere sveisevarmetilførselen, vedtar aluminiumdeoksidert stål generelt bare flerlagssveising med tynne elektroder på ≤¢3~3,2 mm, slik at den sekundære varmesyklusen til det øvre sveiselaget kan brukes til å foredle kornene.
Slagfastheten til sveisemetallet sveiset med Si-Mn-serieelektroden vil avta kraftig ved 50 ℃ med økningen i varmetilførselen.For eksempel, når varmetilførselen øker fra 18KJ/cm til 30KJ/cm, vil seigheten miste mer enn 60%.1,5 % Ni-serien og 2,5 % Ni-serien sveiseelektroder er ikke for følsomme for dette, så det er best å velge denne typen elektrode for sveising.
Neddykket buesveising er en vanlig brukt automatisk sveisemetode for aluminiumsdeoksidert stål.Sveisetråden som brukes ved neddykket buesveising er fortrinnsvis den typen som inneholder 1,5-3,5 % nikkel og 0,5-1,0 % molybden.
I følge litteraturen, med 2,5 %Ni—0,8%Cr—0,5%Mo eller 2%Ni sveisetråd, matchet med passende fluks, kan den gjennomsnittlige Charpy-seigheten til sveisemetallet ved -55°C nå 56-70J (5,7) ~7,1 kgf.m).Selv når 0,5 % Mo sveisetråd og basisfluks av manganlegering brukes, så lenge varmetilførselen kontrolleres under 26KJ/cm, kan sveisemetall med ν∑-55=55J (5,6Kgf.m) fortsatt produseres.
Når du velger fluss, bør det tas hensyn til samsvar mellom Si og Mn i sveisemetallet.Test bevis.De forskjellige Si- og Mn-innholdene i sveisemetallet vil i stor grad endre Charpy-seighetsverdien.Si- og Mn-innholdet med den beste seighetsverdien er 0,1~0,2%Si og 0,7~1,1%Mn.Ved valg av sveisetråd og Vær oppmerksom på dette ved lodding.
Tungsten argon buesveising og metall argon buesveising er mindre brukt i aluminium deoksidert stål.Ovennevnte sveisetråder for neddykket lysbuesveising kan også brukes til argonbuesveising.
(2) 2,5Ni stål og 3,5Ni
Neddykket buesveising eller MIG-sveising av 2,5Ni stål og 3,5Ni stål kan generelt sveises med samme sveisetråd som basismaterialet.Men akkurat som Wilkinson-formelen (5) viser, er Mn et varmesprekkehemmende element for lav-nikkel-lavtemperaturstål.Å holde manganinnholdet i sveisemetallet på ca. 1,2 % er svært fordelaktig for å forhindre varme sprekker som buekratersprekker.Dette bør tas i betraktning når du velger kombinasjonen av sveisetråd og flussmiddel.
3.5Ni-stål har en tendens til å være herdet og sprø, så etter varmebehandling etter sveising (for eksempel 620°C×1 time, deretter ovnskjøling) for å eliminere restspenning, vil ν∑-100 falle kraftig fra 3,8 kgf.m til 2.1Kgf.m kan ikke lenger oppfylle kravene.Sveisemetallet dannet ved sveising med 4,5%Ni-0,2%Mo-sveisetråd har mye mindre tendens til temperamentsprøhet.Bruk av denne sveisetråden kan unngå de ovennevnte vanskelighetene.
(3) 9Ni stål
9Ni-stål varmebehandles vanligvis ved bråkjøling og herding eller to ganger normalisering og herding for å maksimere dens seighet ved lav temperatur.Men sveisemetallet i dette stålet kan ikke varmebehandles som ovenfor.Derfor er det vanskelig å oppnå et sveisemetall med seighet ved lav temperatur som kan sammenlignes med grunnmetallet hvis det brukes jernbaserte sveisetilsetningsmaterialer.For tiden brukes hovedsakelig høy-nikkel sveisematerialer.Sveisene som avsettes av slike sveisematerialer vil være fullstendig austenittiske.Selv om det har ulempene med lavere styrke enn 9Ni stålbasematerialet og svært dyre priser, er sprøbrudd ikke lenger et alvorlig problem for den.
Fra det ovenstående kan man vite at fordi sveisemetallet er fullstendig austenittisk, er lavtemperaturseigheten til sveisemetallet som brukes til sveising med elektroder og ledninger fullstendig sammenlignbar med grunnmetallet, men strekkstyrken og flytegrensen er lavere enn grunnmetallet.Nikkelholdig stål er selvherdende, så de fleste elektroder og ledninger legger vekt på å begrense karboninnholdet for å oppnå god sveisbarhet.
Mo er et viktig forsterkningselement i sveisematerialer, mens Nb, Ta, Ti og W er viktige herdeelementer, som har fått full oppmerksomhet i valg av sveisematerialer.
Når den samme sveisetråden brukes til sveising, er styrken og seigheten til sveisemetallet ved neddykket buesveising dårligere enn for MIG-sveising, noe som kan være forårsaket av nedgang i sveisekjølingshastigheten og mulig infiltrasjon av urenheter eller Si fra fluksen av.
3. A333-GR6 lavtemperatur stålrørsveising
1) Sveisbarhetsanalyse av A333-GR6 stål
A333–GR6-stål tilhører lavtemperaturstål, minimum servicetemperatur er -70 ℃, og det leveres vanligvis i normalisert eller normalisert og herdet tilstand.A333-GR6-stål har lavt karboninnhold, så herdingstendensen og kaldsprekkingstendensen er relativt liten, materialet har god seighet og plastisitet, det er generelt ikke lett å produsere herde- og sprekkfeil, og har god sveisbarhet.ER80S-Ni1 argon buesveisetråd kan brukes Med W707Ni elektrode, bruk argon-elektrisk skjøtesveising, eller bruk ER80S-Ni1 argon lysbuesveising, og bruk full argon lysbuesveising for å sikre god seighet av sveisede skjøter.Merket av argon buesveisetråd og elektrode kan også velge produkter med samme ytelse, men de kan bare brukes med samtykke fra eieren.
2) Sveiseprosess
For detaljerte sveiseprosessmetoder, se instruksjonsboken for sveiseprosessen eller WPS.Under sveising brukes I-type stumpskjøt og full argon buesveising for rør med en diameter mindre enn 76,2 mm;for rør med en diameter større enn 76,2 mm, er det laget V-formede spor, og metoden for argon-elektrisk kombinasjonssveising med argonlysbuegrunning og flerlagsfylling brukes eller Metoden for full argonbuesveising.Den spesifikke metoden er å velge den tilsvarende sveisemetoden i henhold til forskjellen i rørdiameter og rørveggtykkelse i WPS godkjent av eieren.
3) Varmebehandlingsprosess
(1) Forvarming før sveising
Når omgivelsestemperaturen er lavere enn 5 °C, må sveisingen forvarmes, og forvarmingstemperaturen er 100-150 °C;forvarmingsområdet er 100 mm på begge sider av sveisen;den varmes opp med en oksyacetylenflamme (nøytral flamme), og temperaturen måles. Pennen måler temperaturen i en avstand på 50-100 mm fra sentrum av sveisen, og temperaturmålepunktene er jevnt fordelt for bedre å kontrollere temperaturen .
(2) Varmebehandling etter sveising
For å forbedre hakk-seigheten til lavtemperaturstål, har materialene som vanligvis brukes blitt bråkjølt og herdet.Uriktig varmebehandling etter sveising forringer ofte ytelsen ved lav temperatur, noe man bør være oppmerksom på.Derfor, bortsett fra forholdene med stor sveisetykkelse eller svært alvorlige tilbakeholdingsforhold, utføres vanligvis ikke varmebehandling etter sveising for lavtemperaturstål.For eksempel krever sveising av nye LPG-rørledninger i CSPC ikke varmebehandling etter sveising.Hvis varmebehandling etter sveis faktisk er nødvendig i noen prosjekter, må oppvarmingshastigheten, konstant temperaturtid og avkjølingshastigheten for varmebehandling etter sveis være strengt i samsvar med følgende forskrifter:
Når temperaturen stiger over 400 ℃, bør oppvarmingshastigheten ikke overstige 205 × 25/δ ℃/t, og bør ikke overstige 330 ℃/t. Den konstante temperaturtiden bør være 1 time per 25 mm veggtykkelse, og ikke mindre enn 15 minutter.I løpet av den konstante temperaturperioden bør temperaturforskjellen mellom høyeste og laveste temperatur være lavere enn 65 ℃.
Etter konstant temperatur bør kjølehastigheten ikke være større enn 65 × 25/δ ℃/t, og bør ikke være større enn 260 ℃/t.Naturlig kjøling er tillatt under 400 ℃.TS-1 type varmebehandlingsutstyr kontrollert av datamaskin.
4) Forholdsregler
(1) Forvarm strengt i henhold til forskriftene, og kontroller mellomlagstemperaturen, og mellomlagstemperaturen kontrolleres til 100-200 ℃.Hver sveisesøm skal sveises på en gang, og hvis den avbrytes skal det iverksettes sakte avkjølingstiltak.
(2) Overflaten på sveisingen er strengt forbudt fra å bli ripet opp av lysbuen.Buekrateret skal fylles opp og defektene slipes med en slipeskive når lysbuen er lukket.Skjøtene mellom lag med flerlagssveising skal være forskjøvet.
(3) Kontroller linjeenergien strengt, bruk liten strøm, lav spenning og rask sveising.Sveiselengden til hver W707Ni-elektrode med en diameter på 3,2 mm må være større enn 8 cm.
(4) Driftsmodusen kort bue og ingen svingning må tas i bruk.
(5) Den fullstendige penetrasjonsprosessen må vedtas, og den må utføres i strengt samsvar med kravene i sveiseprosessspesifikasjonen og sveiseprosesskortet.
(6) Forsterkningen av sveisen er 0 ~ 2 mm, og bredden på hver side av sveisen er ≤ 2 mm.
(7) Ikke-destruktiv testing kan utføres minst 24 timer etter at den visuelle sveisekontrollen er kvalifisert.Rørstumsveising skal være underlagt JB 4730-94.
(8) "Trykkbeholdere: Ikke-destruktiv testing av trykkbeholdere" standard, klasse II-kvalifisert.
(9) Sveisereparasjon bør utføres før varmebehandling etter sveising.Hvis reparasjon er nødvendig etter varmebehandling, bør sveisen varmes opp igjen etter reparasjon.
(10) Dersom sveiseflatens geometriske dimensjon overstiger standarden, er sliping tillatt, og tykkelsen etter sliping skal ikke være mindre enn konstruksjonskravet.
(11) For generelle sveisefeil tillates maksimalt to reparasjoner.Hvis de to reparasjonene fortsatt er ukvalifiserte, må sveisen kuttes av og sveises på nytt i henhold til hele sveiseprosessen.
Innleggstid: 21. juni 2023
