1. Prezentare generală a oțelului criogenic
1) Cerințele tehnice pentru oțelul la temperatură joasă sunt în general: rezistență suficientă și tenacitate suficientă într-un mediu cu temperatură scăzută, performanță bună de sudare, performanță de prelucrare și rezistență la coroziune etc. Printre acestea, duritatea la temperatură scăzută, adică capacitatea pentru a preveni apariția și extinderea fracturii fragile la temperatură scăzută este cel mai important factor.Prin urmare, țările stipulează de obicei o anumită valoare a tenacității la impact la cea mai scăzută temperatură.
2) Dintre componentele oțelului la temperatură joasă, se crede în general că elemente precum carbonul, siliciul, fosforul, sulful și azotul deteriorează rezistența la temperatură joasă, iar fosforul este cel mai dăunător, astfel încât defosforizarea timpurie la temperatură joasă ar trebui să fie efectuate în timpul topirii.Elemente precum manganul și nichelul pot îmbunătăți rezistența la temperaturi scăzute.Pentru fiecare creștere de 1% a conținutului de nichel, temperatura de tranziție critică fragilă poate fi redusă cu aproximativ 20°C.
3) Procesul de tratare termică are o influență decisivă asupra structurii metalografice și a mărimii granulației oțelului la temperatură joasă, care afectează și duritatea la temperatură scăzută a oțelului.După tratamentul de călire și revenire, duritatea la temperatură scăzută este evident îmbunătățită.
4) Conform diferitelor metode de formare la cald, oțelul la temperatură joasă poate fi împărțit în oțel turnat și oțel laminat.În funcție de diferența de compoziție și de structura metalografică, oțelul la temperatură joasă poate fi împărțit în: oțel slab aliat, 6% oțel nichel, 9% oțel nichel, oțel austenitic crom-mangan sau crom-mangan-nichel și oțel inoxidabil austenitic crom-nichel aștepta.Oțelul slab aliat este utilizat în general într-un interval de temperatură de aproximativ -100°C pentru fabricarea de echipamente frigorifice, echipamente de transport, încăperi de depozitare a vinilului și echipamente petrochimice.În Statele Unite, Regatul Unit, Japonia și alte țări, oțelul cu nichel 9% este utilizat pe scară largă în structuri cu temperatură scăzută la 196 ° C, cum ar fi rezervoare de stocare pentru depozitarea și transportul biogazului lichefiat și metanului, echipamente pentru stocarea oxigenului lichid și producerea de oxigen lichid și azot lichid.Oțelul inoxidabil austenitic este un material structural foarte bun la temperatură joasă.Are o rezistență bună la temperaturi scăzute, performanță excelentă de sudare și conductivitate termică scăzută.Este utilizat pe scară largă în câmpuri cu temperaturi scăzute, cum ar fi cisternele de transport și rezervoarele de stocare pentru hidrogen lichid și oxigen lichid.Cu toate acestea, deoarece conține mai mult crom și nichel, este mai scump.
2. Prezentare generală a construcției de sudare a oțelului la temperatură joasă
La selectarea metodei de construcție de sudare și a condițiilor de construcție a oțelului la temperatură joasă, problema se concentrează pe următoarele două aspecte: prevenirea deteriorării tenacității la temperatură joasă a îmbinării sudate și prevenirea apariției fisurilor de sudură.
1) Prelucrare teșită
Forma cu caneluri a îmbinărilor sudate din oțel la temperatură joasă nu este diferită în principiu de cea a oțelului carbon obișnuit, a oțelului slab aliat sau a oțelului inoxidabil și poate fi tratată ca de obicei.Dar pentru 9Ni Gang, unghiul de deschidere al canelurii este, de preferință, de nu mai puțin de 70 de grade, iar marginea netă este de preferință nu mai mică de 3 mm.
Toate oțelurile la temperaturi joase pot fi tăiate cu o pistoletă de oxiacetilenă.Doar că viteza de tăiere este puțin mai mică atunci când tăiați cu gaz oțelul 9Ni decât atunci când tăiați cu gaz oțelul structural obișnuit cu carbon.Dacă grosimea oțelului depășește 100 mm, muchia de tăiere poate fi preîncălzită la 150-200 ° C înainte de tăierea cu gaz, dar nu mai mult de 200 ° C.
Tăierea cu gaz nu are efecte adverse asupra zonelor afectate de căldura de sudare.Cu toate acestea, datorită proprietăților de auto-întărire ale oțelului care conține nichel, suprafața tăiată se va întări.Pentru a asigura performanța satisfăcătoare a îmbinării sudate, cel mai bine este să folosiți o roată de șlefuit pentru a șlefui suprafața suprafeței tăiate curată înainte de sudare.
Creșterea cu arc poate fi utilizată dacă cordonul de sudură sau metalul de bază urmează să fie îndepărtat în timpul construcției sudării.Cu toate acestea, suprafața crestăturii trebuie totuși șlefuită înainte de reaplicare.
Grăjirea cu flacără cu oxiacetilenă nu trebuie utilizată din cauza pericolului de supraîncălzire a oțelului.
2) Alegerea metodei de sudare
Metodele tipice de sudare disponibile pentru oțelul la temperatură scăzută includ sudarea cu arc, sudarea cu arc scufundat și sudarea cu arc cu argon cu electrod topit.
Sudarea cu arc este cea mai utilizată metodă de sudare pentru oțel la temperatură joasă și poate fi sudată în diferite poziții de sudare.Aportul de căldură de sudare este de aproximativ 18-30KJ/cm.Dacă se folosește un electrod de tip cu conținut scăzut de hidrogen, se poate obține o îmbinare sudată complet satisfăcătoare.Nu numai proprietățile mecanice sunt bune, dar duritatea crestăturii este și destul de bună.În plus, mașina de sudură cu arc este simplă și ieftină, iar investiția în echipament este mică și nu este afectată de poziție și direcție.avantaje precum limitări.
Aportul de căldură al sudării cu arc scufundat a oțelului la temperatură joasă este de aproximativ 10-22KJ/cm.Datorită echipamentului său simplu, eficienței ridicate de sudare și funcționării convenabile, este utilizat pe scară largă.Cu toate acestea, datorită efectului de izolare termică al fluxului, viteza de răcire va fi încetinită, astfel încât există o tendință mai mare de a genera fisuri fierbinți.În plus, impuritățile și Si pot pătrunde adesea în metalul de sudură din flux, ceea ce va încuraja și mai mult această tendință.Prin urmare, atunci când utilizați sudarea cu arc scufundat, acordați atenție selecției firului de sudare și a fluxului și operați cu atenție.
Îmbinările sudate prin sudare ecranată cu gaz CO2 au o duritate scăzută, deci nu sunt utilizate la sudarea oțelului la temperatură joasă.
Sudarea cu arc de tungsten argon (sudarea TIG) se realizează de obicei manual, iar aportul său de căldură de sudare este limitat la 9-15KJ/cm.Prin urmare, deși îmbinările sudate au proprietăți complet satisfăcătoare, ele sunt complet nepotrivite atunci când grosimea oțelului depășește 12 mm.
Sudarea MIG este cea mai utilizată metodă de sudare automată sau semi-automată în sudarea oțelului la temperatură joasă.Aportul său de căldură de sudare este de 23-40KJ/cm.Conform metodei de transfer al picăturilor, acesta poate fi împărțit în trei tipuri: proces de transfer în scurtcircuit (aport de căldură mai mic), proces de transfer cu jet (aport de căldură mai mare) și proces de transfer cu jet de impuls (cel mai mare aport de căldură).Sudarea MIG de tranziție în scurtcircuit are problema pătrunderii insuficiente și poate apărea defectul de fuziune slabă.Probleme similare există cu alte fluxuri MIG, dar într-o măsură diferită.Pentru a face arcul mai concentrat pentru a obține o penetrare satisfăcătoare, de la câteva procente până la zeci de procente de CO2 sau O2 pot fi infiltrate în argon pur ca gaz de protecție.Procentele adecvate vor fi determinate prin testare pentru oțelul special care este sudat.
3) Alegerea materialelor de sudare
Materialele de sudare (inclusiv tija de sudură, sârmă și flux de sudură etc.) ar trebui să se bazeze în general pe metoda de sudare utilizată.Forma îmbinării și forma canelurii și alte caracteristici necesare pentru a alege.Pentru oțelul la temperatură joasă, cel mai important lucru la care trebuie să acordați atenție este ca metalul de sudură să aibă o rezistență suficientă la temperatură joasă pentru a se potrivi cu metalul de bază și a minimiza conținutul de hidrogen difuzabil din acesta.
Sudarea Xinfa are o calitate excelentă și o durabilitate puternică, pentru detalii, vă rugăm să verificați:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Oțel dezoxidat cu aluminiu
Oțelul dezoxidat cu aluminiu este un tip de oțel care este foarte sensibil la influența vitezei de răcire după sudare.Majoritatea electrozilor utilizați în sudarea manuală cu arc a oțelului dezoxidat cu aluminiu sunt electrozi Si-Mn cu conținut scăzut de hidrogen sau electrozi 1,5% Ni și 2,0% Ni.
Pentru a reduce aportul de căldură de sudare, oțelul dezoxidat cu aluminiu adoptă în general numai sudarea multistrat cu electrozi subțiri de ≤¢3~3,2 mm, astfel încât ciclul de căldură secundar al stratului superior de sudare să poată fi utilizat pentru a rafina boabele.
Rezistența la impact a metalului de sudură sudat cu electrod din seria Si-Mn va scădea brusc la 50℃ odată cu creșterea aportului de căldură.De exemplu, atunci când aportul de căldură crește de la 18KJ/cm la 30KJ/cm, duritatea va pierde mai mult de 60%.Electrozii de sudură din seria 1,5% Ni și seria 2,5% Ni nu sunt prea sensibili la acest lucru, așa că cel mai bine este să alegeți acest tip de electrod pentru sudare.
Sudarea cu arc scufundat este o metodă de sudare automată utilizată în mod obișnuit pentru oțelul dezoxidat cu aluminiu.Sârma de sudură utilizată în sudarea cu arc scufundat este de preferință de tipul care conține 1,5~3,5% nichel și 0,5~1,0% molibden.
Conform literaturii de specialitate, cu sârmă de sudură 2,5%Ni—0,8%Cr—0,5%Mo sau 2%Ni, asociată cu un flux adecvat, valoarea medie Charpy a tenacității metalului de sudură la -55°C poate ajunge la 56-70J (5,7 ~7,1Kgf.m).Chiar și atunci când se utilizează sârmă de sudare de 0,5% Mo și flux de bază din aliaj de mangan, atâta timp cât aportul de căldură este controlat sub 26KJ/cm, metalul de sudură cu ν∑-55=55J (5,6Kgf.m) poate fi în continuare produs.
La selectarea fluxului, trebuie acordată atenție potrivirii Si și Mn în metalul de sudură.Dovada de testare.Conținuturile diferite de Si și Mn din metalul de sudură vor schimba foarte mult valoarea tenacității Charpy.Conținuturile de Si și Mn cu cea mai bună valoare a tenacității sunt 0,1~0,2%Si și 0,7~1,1%Mn.Atunci când selectați sârmă de sudură și fiți conștienți de acest lucru atunci când lipiți.
Sudarea cu arc cu argon tungsten și sudarea cu arc cu argon metalic sunt mai puțin utilizate în oțelul dezoxidat cu aluminiu.Firele de sudură de mai sus pentru sudarea cu arc scufundat pot fi utilizate și pentru sudarea cu arc cu argon.
(2) oțel 2,5Ni și 3,5Ni
Sudarea cu arc scufundat sau sudarea MIG a oțelului 2,5Ni și oțel 3,5Ni poate fi, în general, sudată cu același fir de sudură ca materialul de bază.Dar, așa cum arată formula Wilkinson (5), Mn este un element inhibitor de fisurare la cald pentru oțelul la temperatură joasă cu conținut scăzut de nichel.Menținerea conținutului de mangan din metalul de sudură la aproximativ 1,2% este foarte benefică pentru a preveni crăpăturile fierbinți, cum ar fi fisurile craterelor arcului.Acest lucru trebuie luat în considerare atunci când alegeți combinația de sârmă de sudură și flux.
Oțelul 3.5Ni tinde să fie călit și fragilizat, așa că după tratamentul termic post-sudare (de exemplu, 620°C × 1 oră, apoi răcirea cuptorului) pentru a elimina stresul rezidual, ν∑-100 va scădea brusc de la 3,8 Kgf.m la 2.1Kgf.m nu mai poate îndeplini cerințele.Metalul de sudură format prin sudarea cu sârmă de sudură din seria 4,5%Ni-0,2%Mo are o tendință mult mai mică de fragilizare prin temperare.Utilizarea acestui fir de sudură poate evita dificultățile de mai sus.
(3) Oțel 9Ni
Oțelul 9Ni este de obicei tratat termic prin călire și revenire sau de două ori normalizare și revenire pentru a maximiza rezistența la temperaturi scăzute.Dar metalul sudat al acestui oțel nu poate fi tratat termic ca mai sus.Prin urmare, este dificil să se obțină un metal de sudură cu tenacitate la temperatură scăzută comparabilă cu cea a metalului de bază dacă se folosesc consumabile de sudare pe bază de fier.În prezent, sunt utilizate în principal materiale de sudură cu conținut ridicat de nichel.Sudurile depuse de astfel de materiale de sudare vor fi complet austenitice.Deși are dezavantajele rezistenței mai mici decât materialul de bază din oțel 9Ni și prețuri foarte scumpe, fractura fragilă nu mai este o problemă serioasă pentru acesta.
Din cele de mai sus, se poate ști că, deoarece metalul de sudură este complet austenitic, duritatea la temperatură scăzută a metalului de sudură utilizat pentru sudarea cu electrozi și fire este complet comparabilă cu cea a metalului de bază, dar rezistența la tracțiune și punctul de curgere sunt mai jos decât metalul de bază.Oțelul care conține nichel se autoîntărește, astfel încât majoritatea electrozilor și firelor acordă atenție limitării conținutului de carbon pentru a obține o sudabilitate bună.
Mo este un element de întărire important în materialele de sudură, în timp ce Nb, Ta, Ti și W sunt elemente de întărire importante, cărora li s-a acordat toată atenția în alegerea materialelor de sudură.
Când același fir de sudură este utilizat pentru sudare, rezistența și tenacitatea metalului de sudură din sudarea cu arc scufundat sunt mai slabe decât cele ale sudării MIG, ceea ce poate fi cauzat de încetinirea vitezei de răcire a sudurii și posibila infiltrare de impurități sau Si din fluxul de.
3. A333-GR6 sudare țevi de oțel la temperatură joasă
1) Analiza sudabilității oțelului A333-GR6
Oțelul A333–GR6 aparține oțelului la temperatură joasă, temperatura minimă de serviciu este de -70 ℃ și este de obicei furnizat în stare normalizată sau normalizată și călită.Oțelul A333-GR6 are un conținut scăzut de carbon, astfel încât tendința de întărire și tendința de fisurare la rece sunt relativ mici, materialul are duritate și plasticitate bune, în general nu este ușor să producă defecte de întărire și fisurare și are o sudabilitate bună.Sârma de sudare cu arc cu argon ER80S-Ni1 poate fi utilizat Cu electrodul W707Ni, utilizați sudarea îmbinărilor argon-electrice sau utilizați sârma de sudare cu arc cu argon ER80S-Ni1 și utilizați sudarea cu arc complet cu argon pentru a asigura o rezistență bună a îmbinărilor sudate.Marca de sârmă și electrod de sudare cu arc cu argon poate alege și produse cu aceleași performanțe, dar acestea pot fi utilizate numai cu acordul proprietarului.
2) Procesul de sudare
Pentru metode detaliate ale procesului de sudare, vă rugăm să consultați manualul de instrucțiuni pentru procesul de sudare sau WPS.În timpul sudării, îmbinarea cap la cap de tip I și sudarea cu arc complet cu argon sunt adoptate pentru țevi cu diametrul mai mic de 76,2 mm;pentru țevile cu diametrul mai mare de 76,2 mm se realizează șanțuri în formă de V și se utilizează metoda sudării combinate argon-electric cu amorsare cu arc cu argon și umplere multistrat sau Metoda sudării cu arc complet cu argon.Metoda specifică este de a selecta metoda de sudare corespunzătoare în funcție de diferența dintre diametrul țevii și grosimea peretelui țevii din WPS-ul aprobat de proprietar.
3) Procesul de tratament termic
(1) Preîncălzire înainte de sudare
Când temperatura ambiantă este mai mică de 5 °C, sudura trebuie preîncălzită, iar temperatura de preîncălzire este de 100-150 °C;intervalul de preîncălzire este de 100 mm pe ambele părți ale sudurii;se incalzeste cu o flacara de oxiacetilena (flacara neutra), iar temperatura se masoara Penul masoara temperatura la o distanta de 50-100 mm de centrul sudurii, iar punctele de masurare a temperaturii sunt distribuite uniform pentru a controla mai bine temperatura .
(2) Tratament termic post-sudare
Pentru a îmbunătăți duritatea crestăturii oțelului la temperatură joasă, materialele utilizate în general au fost călite și revenite.Tratamentul termic post-sudare necorespunzător îi deteriorează adesea performanța la temperatură scăzută, căruia ar trebui să i se acorde suficientă atenție.Prin urmare, cu excepția condițiilor de grosime mare a sudurii sau a condițiilor de reținere foarte severe, tratamentul termic după sudare nu se efectuează de obicei pentru oțelul la temperatură joasă.De exemplu, sudarea noilor conducte GPL în CSPC nu necesită tratament termic post-sudare.Dacă tratamentul termic după sudare este într-adevăr necesar în unele proiecte, viteza de încălzire, timpul de temperatură constantă și viteza de răcire a tratamentului termic după sudare trebuie să fie strict în conformitate cu următoarele reglementări:
Când temperatura crește peste 400 ℃, viteza de încălzire nu trebuie să depășească 205 × 25/δ ℃/h și nu trebuie să depășească 330 ℃/h. Timpul de temperatură constantă trebuie să fie de 1 oră pe 25 mm grosimea peretelui și nu mai puțin de 15 minute.În timpul perioadei de temperatură constantă, diferența de temperatură între cea mai mare și cea mai scăzută temperatură ar trebui să fie mai mică de 65 ℃.
După temperatură constantă, viteza de răcire nu trebuie să fie mai mare de 65 × 25/δ ℃/h și nu trebuie să fie mai mare de 260 ℃/h.Răcirea naturală este permisă sub 400 ℃.Echipament de tratament termic tip TS-1 controlat de calculator.
4) Precauții
(1) Preîncălziți strict conform reglementărilor și controlați temperatura interstratului, iar temperatura interstratului este controlată la 100-200 ℃.Fiecare cusătură de sudură trebuie sudată odată, iar dacă este întreruptă, se iau măsuri de răcire lentă.
(2) Suprafața sudurii este strict interzisă să fie zgâriată de arc.Craterul arcului ar trebui să fie umplut, iar defectele să fie măcinate cu o roată de șlefuit atunci când arcul este închis.Îmbinările dintre straturile de sudură multistrat ar trebui să fie eșalonate.
(3) Controlați cu strictețe energia liniei, adoptați curent mic, tensiune joasă și sudare rapidă.Lungimea de sudare a fiecărui electrod W707Ni cu diametrul de 3,2 mm trebuie să fie mai mare de 8 cm.
(4) Trebuie adoptat modul de funcționare cu arc scurt și fără balansare.
(5) Procesul de penetrare completă trebuie adoptat și trebuie efectuat în strictă conformitate cu cerințele specificației procesului de sudare și cardului procesului de sudare.
(6) Armarea sudurii este de 0 ~ 2mm, iar lățimea fiecărei părți a sudurii este ≤ 2mm.
(7) Încercările nedistructive pot fi efectuate la cel puțin 24 de ore după ce inspecția vizuală a sudurii este calificată.Sudurile cap la cap a conductelor vor fi supuse JB 4730-94.
(8) Standardul „Recipiente sub presiune: Încercarea nedistructivă a recipientelor sub presiune”, calificat clasa II.
(9) Reparația sudurii trebuie efectuată înainte de tratamentul termic după sudare.Dacă este necesară repararea după tratamentul termic, sudarea trebuie reîncălzită după reparație.
(10) Dacă dimensiunea geometrică a suprafeței de sudură depășește standardul, șlefuirea este permisă, iar grosimea după șlefuire nu trebuie să fie mai mică decât cerința de proiectare.
(11) Pentru defectele generale de sudare sunt permise maximum două reparații.Dacă cele două reparații sunt încă necalificate, sudarea trebuie tăiată și re-sudată conform întregului proces de sudare.
Ora postării: 21-jun-2023
