1. Visió general de l'acer criogènic
1) Els requisits tècnics per a l'acer a baixa temperatura són generalment: resistència suficient i tenacitat suficient en un entorn de baixa temperatura, bon rendiment de soldadura, rendiment de processament i resistència a la corrosió, etc. Entre ells, la tenacitat a baixa temperatura, és a dir, la capacitat prevenir l'aparició i l'expansió de fractures fràgils a baixa temperatura és el factor més important. Per tant, els països solen estipular un cert valor de resistència a l'impacte a la temperatura més baixa.
2) Entre els components de l'acer a baixa temperatura, generalment es creu que elements com el carboni, el silici, el fòsfor, el sofre i el nitrogen deterioren la duresa a baixa temperatura i el fòsfor és el més nociu, per la qual cosa s'hauria de fer una desfosforització primerenca a baixa temperatura. realitzat durant la fosa. Elements com el manganès i el níquel poden millorar la resistència a baixa temperatura. Per cada augment de l'1% del contingut de níquel, la temperatura de transició crítica fràgil es pot reduir uns 20 °C.
3) El procés de tractament tèrmic té una influència decisiva en l'estructura metal·logràfica i la mida del gra de l'acer a baixa temperatura, que també afecta la duresa de l'acer a baixa temperatura. Després del tractament de trempat i temperat, òbviament es millora la duresa a baixa temperatura.
4) Segons els diferents mètodes de conformació en calent, l'acer a baixa temperatura es pot dividir en acer fos i acer laminat. Segons la diferència de composició i estructura metal·logràfica, l'acer de baixa temperatura es pot dividir en: acer de baix aliatge, acer de níquel 6%, acer de níquel 9%, acer austenític de crom-manganès o crom-manganès-níquel i acer inoxidable austenític de crom-níquel. espera. L'acer de baix aliatge s'utilitza generalment en un rang de temperatures d'uns -100 ° C per a la fabricació d'equips de refrigeració, equips de transport, sales d'emmagatzematge de vinil i equips petroquímics. Als Estats Units, el Regne Unit, el Japó i altres països, l'acer al níquel al 9% s'utilitza àmpliament en estructures de baixa temperatura a 196 °C, com ara dipòsits d'emmagatzematge i transport de biogàs liquat i metà, equips per emmagatzemar oxigen líquid. , i la fabricació d'oxigen líquid i nitrogen líquid. L'acer inoxidable austenític és un material estructural de baixa temperatura molt bo. Té una bona tenacitat a baixa temperatura, un excel·lent rendiment de soldadura i una baixa conductivitat tèrmica. S'utilitza àmpliament en camps de baixa temperatura, com ara camions cisterna i dipòsits d'emmagatzematge d'hidrogen líquid i oxigen líquid. Tanmateix, com que conté més crom i níquel, és més car.
2. Visió general de la construcció de soldadura d'acer a baixa temperatura
En seleccionar el mètode de construcció de soldadura i les condicions de construcció de l'acer a baixa temperatura, el problema se centra en els dos aspectes següents: prevenir el deteriorament de la duresa a baixa temperatura de la junta soldada i prevenir l'aparició d'esquerdes de soldadura.
1) Processament de bisell
La forma de ranura de les juntes soldades d'acer a baixa temperatura no és diferent en principi de la de l'acer al carboni normal, l'acer de baix aliatge o l'acer inoxidable, i es pot tractar com és habitual. Però per a 9Ni Gang, l'angle d'obertura de la ranura no és preferiblement inferior a 70 graus i la vora roma no és preferiblement inferior a 3 mm.
Tots els acers a baixa temperatura es poden tallar amb una torxa d'oxiacetilè. És només que la velocitat de tall és lleugerament més lenta quan es talla acer 9Ni amb gas que quan es talla acer estructural al carboni normal. Si el gruix de l'acer supera els 100 mm, el tall es pot preescalfar a 150-200 °C abans del tall de gas, però no més de 200 °C.
El tall de gas no té efectes adversos a les zones afectades per la calor de soldadura. Tanmateix, a causa de les propietats d'autoenduriment de l'acer que conté níquel, la superfície tallada s'endureix. Per tal de garantir el rendiment satisfactori de la junta soldada, el millor és utilitzar una mola per tallar la superfície de la superfície tallada neta abans de soldar.
L'arc es pot utilitzar si el cordó de soldadura o el metall base s'han d'eliminar durant la construcció de la soldadura. Tanmateix, la superfície de l'osca encara s'ha de polir abans de tornar a aplicar.
No s'ha d'utilitzar l'oxiacetilè amb flames a causa del perill de sobreescalfament de l'acer.
2) Selecció del mètode de soldadura
Els mètodes de soldadura típics disponibles per a l'acer a baixa temperatura inclouen la soldadura per arc, la soldadura per arc submergit i la soldadura per arc d'argó amb elèctrode fos.
La soldadura per arc és el mètode de soldadura més utilitzat per a acers a baixa temperatura i es pot soldar en diverses posicions de soldadura. L'entrada de calor de soldadura és d'uns 18-30KJ/cm. Si s'utilitza un elèctrode tipus baix en hidrogen, es pot obtenir una unió soldada completament satisfactòria. No només les propietats mecàniques són bones, sinó que la duresa de l'osca també és força bona. A més, la màquina de soldadura per arc és senzilla i barata, i la inversió en equip és petita i no es veu afectada per la posició i la direcció. avantatges com les limitacions.
L'entrada de calor de la soldadura d'arc submergit d'acer a baixa temperatura és d'uns 10-22 KJ/cm. A causa del seu equip senzill, alta eficiència de soldadura i funcionament convenient, s'utilitza àmpliament. Tanmateix, a causa de l'efecte d'aïllament tèrmic del flux, la velocitat de refrigeració es reduirà, de manera que hi ha una major tendència a generar esquerdes calentes. A més, les impureses i el Si sovint poden entrar al metall de soldadura des del flux, la qual cosa fomentarà encara més aquesta tendència. Per tant, quan utilitzeu soldadura per arc submergit, presteu atenció a la selecció del filferro i el flux de soldadura i opereu amb cura.
Les juntes soldades per soldadura amb gas CO2 tenen una tenacitat baixa, de manera que no s'utilitzen en la soldadura d'acer a baixa temperatura.
La soldadura per arc d'argó de tungstè (soldadura TIG) sol realitzar-se manualment i la seva entrada de calor de soldadura es limita a 9-15 KJ/cm. Per tant, tot i que les juntes soldades tenen propietats totalment satisfactòries, són completament inadequades quan el gruix de l'acer supera els 12 mm.
La soldadura MIG és el mètode de soldadura automàtic o semiautomàtic més utilitzat en la soldadura d'acer a baixa temperatura. La seva entrada de calor de soldadura és de 23-40KJ/cm. Segons el mètode de transferència de gotetes, es pot dividir en tres tipus: procés de transferència de curtcircuits (menor entrada de calor), procés de transferència de raig (entrada de calor més alta) i procés de transferència de raig de pols (entrada de calor més alta). La soldadura MIG de transició de curtcircuit té el problema de la penetració insuficient i es pot produir el defecte d'una fusió deficient. Hi ha problemes similars amb altres fluxos MIG, però en un grau diferent. Per tal que l'arc sigui més concentrat per aconseguir una penetració satisfactòria, es pot infiltrar entre diversos per cent a desenes de per cent de CO2 o O2 a l'argó pur com a gas de protecció. Els percentatges adequats s'han de determinar mitjançant proves per a l'acer particular que s'està soldant.
3) Selecció de materials de soldadura
Els materials de soldadura (incloent-hi vareta de soldadura, filferro i flux de soldadura, etc.) s'han de basar generalment en el mètode de soldadura utilitzat. Forma d'unió i forma de ranura i altres característiques necessàries per triar. Per a l'acer a baixa temperatura, el més important a què cal prestar atenció és fer que el metall de soldadura tingui una duresa a baixa temperatura suficient per coincidir amb el metall base i minimitzar el contingut d'hidrogen difusible.
La soldadura Xinfa té una qualitat excel·lent i una gran durabilitat, per obtenir més detalls, comproveu:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Acer desoxidat d'alumini
L'acer desoxidat d'alumini és un grau d'acer que és molt sensible a la influència de la velocitat de refrigeració després de la soldadura. La majoria dels elèctrodes utilitzats en la soldadura manual per arc d'acer desoxidat d'alumini són elèctrodes de Si-Mn baix en hidrogen o elèctrodes d'1,5% Ni i 2,0% Ni.
Per tal de reduir l'entrada de calor de soldadura, l'acer desoxidat d'alumini generalment només adopta soldadura multicapa amb elèctrodes prims de ≤¢3 ~ 3,2 mm, de manera que el cicle de calor secundari de la capa superior de soldadura es pot utilitzar per refinar els grans.
La resistència a l'impacte del metall de soldadura soldat amb elèctrode de la sèrie Si-Mn disminuirà bruscament a 50 ℃ amb l'augment de l'entrada de calor. Per exemple, quan l'entrada de calor augmenta de 18KJ/cm a 30KJ/cm, la duresa perdrà més d'un 60%. Els elèctrodes de soldadura de la sèrie 1,5% Ni i la sèrie 2,5% Ni no són massa sensibles a això, per la qual cosa és millor triar aquest tipus d'elèctrode per a la soldadura.
La soldadura per arc submergit és un mètode de soldadura automàtic d'ús habitual per a l'acer desoxidat d'alumini. El cable de soldadura utilitzat en la soldadura per arc submergit és preferiblement el tipus que conté 1,5 ~ 3,5% de níquel i 0,5 ~ 1,0% de molibdè.
Segons la literatura, amb filferro de soldadura 2,5% Ni—0,8%Cr—0,5%Mo o 2%Ni, combinat amb el flux adequat, el valor mitjà de tenacitat Charpy del metall de soldadura a -55 °C pot arribar a 56-70J (5,7 ~7,1 kgf.m). Fins i tot quan s'utilitzen filferro de soldadura al 0,5% Mo i flux bàsic d'aliatge de manganès, sempre que l'entrada de calor es controli per sota de 26KJ/cm, encara es pot produir metall de soldadura amb ν∑-55=55J (5,6Kgf.m).
En seleccionar el flux, s'ha de parar atenció a la concordança de Si i Mn al metall de soldadura. Prova de prova. Els diferents continguts de Si i Mn del metall de soldadura canviaran molt el valor de duresa Charpy. Els continguts de Si i Mn amb el millor valor de tenacitat són 0,1 ~ 0,2% Si i 0,7 ~ 1,1% Mn. Quan seleccioneu filferro de soldadura i tingueu en compte això quan soldeu.
La soldadura per arc d'argó de tungstè i la soldadura per arc d'argó metàl·lic s'utilitzen menys en l'acer desoxidat d'alumini. Els cables de soldadura anteriors per a la soldadura per arc submergit també es poden utilitzar per a la soldadura per arc d'argó.
(2) acer 2.5Ni i 3.5Ni
La soldadura per arc submergit o la soldadura MIG d'acer 2,5Ni i acer 3,5Ni generalment es pot soldar amb el mateix cable de soldadura que el material base. Però tal com mostra la fórmula de Wilkinson (5), el Mn és un element inhibidor d'esquerdes en calent per a acers de baixa temperatura de níquel. Mantenir el contingut de manganès en el metall de soldadura al voltant de l'1,2% és molt beneficiós per evitar esquerdes calentes com les esquerdes del cràter d'arc. Això s'ha de tenir en compte a l'hora de triar la combinació de filferro de soldadura i flux.
L'acer 3.5Ni tendeix a temperar-se i fragilitzar-se, de manera que després del tractament tèrmic posterior a la soldadura (per exemple, 620 °C × 1 hora, després refredament del forn) per eliminar l'estrès residual, ν∑-100 baixarà bruscament de 3,8 Kgf.m a 2.1Kgf.m ja no pot complir els requisits. El metall de soldadura format per soldadura amb filferro de soldadura sèrie 4,5% Ni-0,2% Mo té una tendència molt menor a la fragilitat del temperament. L'ús d'aquest fil de soldadura pot evitar les dificultats anteriors.
(3) acer 9Ni
L'acer 9Ni sol tractar-se tèrmicament mitjançant trempat i tremp o normalitzant i tremp dues vegades per maximitzar la seva resistència a baixa temperatura. Però el metall de soldadura d'aquest acer no es pot tractar tèrmicament com l'anterior. Per tant, és difícil obtenir un metall de soldadura amb una tenacitat a baixa temperatura comparable a la del metall base si s'utilitzen consumibles de soldadura a base de ferro. Actualment, s'utilitzen principalment materials de soldadura d'alt níquel. Les soldadures dipositades per aquests materials de soldadura seran completament austenítiques. Tot i que té els inconvenients d'una resistència més baixa que el material de base d'acer 9Ni i uns preus molt cars, la fractura fràgil ja no és un problema seriós.
A partir de l'anterior, es pot saber que, com que el metall de soldadura és completament austenític, la duresa a baixa temperatura del metall de soldadura utilitzat per a la soldadura amb elèctrodes i cables és completament comparable a la del metall base, però la resistència a la tracció i el punt de fluència són inferior al metall base. L'acer que conté níquel s'autoendureix, de manera que la majoria d'elèctrodes i cables presten atenció a limitar el contingut de carboni per aconseguir una bona soldabilitat.
Mo és un element de reforç important en els materials de soldadura, mentre que Nb, Ta, Ti i W són elements d'enduriment importants, als quals s'ha prestat tota l'atenció en la selecció dels materials de soldadura.
Quan s'utilitza el mateix fil de soldadura per a la soldadura, la resistència i la duresa del metall de soldadura de la soldadura per arc submergit són pitjors que les de la soldadura MIG, que pot ser causada per la desacceleració de la velocitat de refrigeració de la soldadura i la possible infiltració d'impureses o Si del flux de.
3. A333-GR6 soldadura de canonades d'acer a baixa temperatura
1) Anàlisi de soldabilitat de l'acer A333-GR6
L'acer A333–GR6 pertany a l'acer de baixa temperatura, la temperatura mínima de servei és de -70 ℃ i normalment es subministra en estat normalitzat o normalitzat i temperat. L'acer A333-GR6 té un baix contingut de carboni, de manera que la tendència a l'enduriment i la tendència al trencament en fred són relativament petites, el material té una bona duresa i plasticitat, generalment no és fàcil produir defectes d'enduriment i esquerdes i té una bona soldabilitat. Es pot utilitzar el filferro de soldadura d'arc d'argó ER80S-Ni1 Amb l'elèctrode W707Ni, utilitzeu soldadura d'articulació argó-elèctrica o utilitzeu filferro de soldadura d'arc d'argó ER80S-Ni1 i utilitzeu soldadura d'arc d'argó complet per garantir una bona duresa de les juntes soldades. La marca de filferro i elèctrode de soldadura per arc d'argó també pot triar productes amb el mateix rendiment, però només es poden utilitzar amb el consentiment del propietari.
2) Procés de soldadura
Per obtenir mètodes detallats del procés de soldadura, consulteu el llibre d'instruccions del procés de soldadura o WPS. Durant la soldadura, s'adopten la soldadura a tope tipus I i la soldadura per arc d'argó complet per a canonades amb un diàmetre inferior a 76,2 mm; per a canonades amb un diàmetre superior a 76,2 mm, es fan ranures en forma de V i s'utilitza el mètode de soldadura combinada argó-elèctrica amb imprimació d'arc d'argó i farciment multicapa o el mètode de soldadura per arc d'argó complet. El mètode específic és seleccionar el mètode de soldadura corresponent segons la diferència de diàmetre de la canonada i el gruix de la paret de la canonada al WPS aprovat pel propietari.
3) Procés de tractament tèrmic
(1) Preescalfament abans de soldar
Quan la temperatura ambient és inferior a 5 °C, la soldadura s'ha de preescalfar i la temperatura de preescalfament és de 100-150 °C; el rang de preescalfament és de 100 mm a banda i banda de la soldadura; s'escalfa amb una flama d'oxiacetilè (flama neutre) i es mesura la temperatura. La ploma mesura la temperatura a una distància de 50-100 mm del centre de la soldadura i els punts de mesura de la temperatura es distribueixen uniformement per controlar millor la temperatura. .
(2) Tractament tèrmic posterior a la soldadura
Per tal de millorar la duresa de l'osca de l'acer a baixa temperatura, els materials utilitzats generalment s'han temperat i temperat. El tractament tèrmic inadequat després de la soldadura sovint deteriora el seu rendiment a baixa temperatura, al qual s'ha de prestar prou atenció. Per tant, tret de les condicions de gran gruix de soldadura o condicions de restricció molt severes, el tractament tèrmic posterior a la soldadura normalment no es realitza per a l'acer a baixa temperatura. Per exemple, la soldadura de noves canonades de GLP a CSPC no requereix tractament tèrmic posterior a la soldadura. Si en alguns projectes es requereix un tractament tèrmic posterior a la soldadura, la velocitat d'escalfament, el temps de temperatura constant i la velocitat de refredament del tractament tèrmic posterior a la soldadura s'han d'ajustar estrictament a les normes següents:
Quan la temperatura supera els 400 ℃, la velocitat d'escalfament no ha de superar els 205 × 25/δ ℃/h i no ha de superar els 330 ℃/h. El temps de temperatura constant ha de ser d'1 hora per 25 mm de gruix de paret i no menys de 15 minuts. Durant el període de temperatura constant, la diferència de temperatura entre la temperatura més alta i la més baixa hauria de ser inferior a 65 ℃.
Després d'una temperatura constant, la velocitat de refrigeració no hauria de ser superior a 65 × 25/δ ℃/h i no hauria de ser superior a 260 ℃/h. Es permet la refrigeració natural per sota dels 400 ℃. Equip de tractament tèrmic tipus TS-1 controlat per ordinador.
4) Precaucions
(1) Preescalfeu estrictament d'acord amb la normativa i controleu la temperatura entre capes, i la temperatura entre capes es controla a 100-200 ℃. Cada costura de soldadura s'ha de soldar alhora i, si s'interromp, s'han de prendre mesures de refredament lent.
(2) Està estrictament prohibit que la superfície de la soldadura sigui ratllada per l'arc. El cràter d'arc s'ha d'omplir i els defectes s'han de rectificar amb una mola quan l'arc està tancat. Les unions entre capes de soldadura multicapa s'han d'escalonar.
(3) Controlar estrictament l'energia de la línia, adoptar un corrent petit, baixa tensió i soldadura ràpida. La longitud de soldadura de cada elèctrode W707Ni amb un diàmetre de 3,2 mm ha de ser superior a 8 cm.
(4) S'ha d'adoptar el mode de funcionament d'arc curt i sense swing.
(5) S'ha d'adoptar el procés de penetració complet i s'ha de dur a terme d'acord amb els requisits de l'especificació del procés de soldadura i la targeta del procés de soldadura.
(6) El reforç de la soldadura és de 0 ~ 2 mm i l'amplada de cada costat de la soldadura és ≤ 2 mm.
(7) Les proves no destructives es poden dur a terme almenys 24 hores després de la qualificació de la inspecció visual de la soldadura. Les soldadures a tope de canonades estaran subjectes a JB 4730-94.
(8) Norma "Recipients a pressió: assaigs no destructius de recipients a pressió", qualificat de classe II.
(9) La reparació de la soldadura s'ha de dur a terme abans del tractament tèrmic posterior a la soldadura. Si la reparació és necessària després del tractament tèrmic, la soldadura s'ha de tornar a escalfar després de la reparació.
(10) Si la dimensió geomètrica de la superfície de soldadura supera l'estàndard, es permet la mòlta i el gruix després de la mòlta no ha de ser inferior al requisit de disseny.
(11) Per a defectes generals de soldadura, es permet un màxim de dues reparacions. Si les dues reparacions encara no estan qualificades, la soldadura s'ha de tallar i tornar a soldar segons el procés de soldadura complet.
Hora de publicació: 21-juny-2023
