1. Kriogeninio plieno apžvalga
1) Techniniai reikalavimai žemos temperatūros plienui paprastai yra šie: pakankamas stiprumas ir pakankamas kietumas žemoje temperatūroje, geras suvirinimo efektyvumas, apdirbimo našumas ir atsparumas korozijai ir tt Tarp jų – atsparumas žemai temperatūrai, ty gebėjimas. išvengti trapių lūžių atsiradimo ir išsiplėtimo žemoje temperatūroje yra svarbiausias veiksnys.Todėl šalys paprastai nustato tam tikrą atsparumo smūgiams vertę žemiausioje temperatūroje.
2) Tarp žemos temperatūros plieno komponentų paprastai manoma, kad tokie elementai kaip anglis, silicis, fosforas, siera ir azotas pablogina kietumą žemoje temperatūroje, o fosforas yra pats kenksmingiausias, todėl reikia pradėti ankstyvą defosforizaciją žemoje temperatūroje. atliekami lydymo metu.Tokie elementai kaip manganas ir nikelis gali pagerinti atsparumą žemai temperatūrai.Kiekvieną kartą padidinus nikelio kiekį 1%, trapi kritinė pereinamoji temperatūra gali būti sumažinta maždaug 20 °C.
3) terminio apdorojimo procesas turi lemiamos įtakos žemos temperatūros plieno metalografinei struktūrai ir grūdelių dydžiui, o tai taip pat turi įtakos plieno kietumui žemoje temperatūroje.Po grūdinimo ir grūdinimo, atsparumas žemai temperatūrai akivaizdžiai pagerėja.
4) Pagal skirtingus karšto formavimo metodus žemos temperatūros plienas gali būti suskirstytas į lietinį ir valcuotą plieną.Pagal sudėties ir metalografinės struktūros skirtumą žemos temperatūros plienas gali būti skirstomas į: mažai legiruotą plieną, 6% nikelio plieną, 9% nikelio plieną, chromo-mangano arba chromo-mangano-nikelio austenitinį plieną ir chromo-nikelio austenitinį nerūdijantį plieną. laukti.Mažai legiruotas plienas paprastai naudojamas maždaug -100°C temperatūros diapazone šaldymo įrangai, transportavimo įrangai, vinilo sandėliavimo patalpoms ir naftos chemijos įrangai gaminti.Jungtinėse Amerikos Valstijose, Jungtinėje Karalystėje, Japonijoje ir kitose šalyse 9% nikelio plienas plačiai naudojamas žemos temperatūros 196°C konstrukcijose, tokiose kaip suskystintųjų biodujų ir metano saugojimo ir transportavimo talpyklos, skysto deguonies laikymo įranga. ir skysto deguonies bei skysto azoto gamyba.Austenitinis nerūdijantis plienas yra labai gera žemos temperatūros konstrukcinė medžiaga.Jis turi gerą atsparumą žemai temperatūrai, puikų suvirinimo našumą ir mažą šilumos laidumą.Jis plačiai naudojamas žemos temperatūros laukuose, pavyzdžiui, transporto tanklaiviuose ir skystojo vandenilio ir skystojo deguonies rezervuaruose.Tačiau, kadangi jame yra daugiau chromo ir nikelio, jis yra brangesnis.
2. Žemos temperatūros plieno suvirinimo konstrukcijos apžvalga
Renkantis žematemperatūrinio plieno suvirinimo konstrukcijos būdą ir konstravimo sąlygas, pagrindinis uždavinys yra sutelkti į šiuos du aspektus: užkirsti kelią suvirintos jungties kietumui žemoje temperatūroje ir užkirsti kelią suvirinimo įtrūkimų atsiradimui.
1) Kampinis apdirbimas
Žemos temperatūros plieno suvirintų jungčių griovelių forma iš esmės nesiskiria nuo įprasto anglinio plieno, mažai legiruoto plieno ar nerūdijančio plieno ir gali būti traktuojama kaip įprasta.Tačiau 9Ni Gang atveju griovelio atidarymo kampas pageidautina ne mažesnis kaip 70 laipsnių, o bukas kraštas – ne mažesnis kaip 3 mm.
Visi žemos temperatūros plienai gali būti pjaustomi oksiacetileno degikliu.Tiesiog dujomis pjaunant 9Ni plieną pjovimo greitis yra šiek tiek mažesnis nei įprastą anglinį konstrukcinį plieną.Jei plieno storis viršija 100 mm, prieš pjovimą dujomis pjovimo briauna gali būti pašildyta iki 150-200°C, bet ne daugiau kaip 200°C.
Pjovimas dujomis neturi neigiamo poveikio suvirinimo karščio paveiktoms vietoms.Tačiau dėl nikelio turinčio plieno savaime kietėjančių savybių pjaunamas paviršius sukietės.Siekiant užtikrinti patenkinamą suvirinto jungties veikimą, prieš suvirinant pjaunamo paviršiaus paviršių nušlifuoti geriausia šlifavimo disku.
Jei suvirinimo konstrukcijos metu reikia pašalinti suvirinimo siūlę arba netaurųjį metalą, gali būti naudojamas lankinis kalimas.Tačiau įpjovos paviršius turi būti švariai nušlifuotas prieš dengiant pakartotinai.
Oksiacetileno liepsnos kalimo naudoti negalima, nes gali perkaisti plienas.
2) Suvirinimo būdo pasirinkimas
Tipiški žemos temperatūros plieno suvirinimo metodai yra lankinis suvirinimas, suvirinimas panardintu lanku ir lankinis suvirinimas išlydytu elektrodu argonu.
Lankinis suvirinimas yra dažniausiai naudojamas žemos temperatūros plieno suvirinimo būdas, jį galima suvirinti įvairiose suvirinimo padėtyse.Suvirinimo šilumos tiekimas yra apie 18-30KJ/cm.Jei naudojamas mažai vandenilio turintis elektrodas, galima gauti visiškai patenkinamą suvirintą jungtį.Geros ne tik mechaninės savybės, bet ir gana geras įpjovos tvirtumas.Be to, lankinio suvirinimo aparatas yra paprastas ir pigus, o investicijos į įrangą nedidelės, tam įtakos neturi padėtis ir kryptis.privalumų, tokių kaip apribojimai.
Žemos temperatūros plieno povandeninio lankinio suvirinimo šilumos tiekimas yra apie 10-22KJ/cm.Dėl paprastos įrangos, didelio suvirinimo efektyvumo ir patogaus veikimo jis plačiai naudojamas.Tačiau dėl srauto šilumą izoliuojančio poveikio sulėtėja aušinimo greitis, todėl yra didesnė polinkis susidaryti karštiems įtrūkimams.Be to, iš srauto į suvirinimo metalą dažnai gali patekti priemaišų ir Si, o tai dar labiau paskatins šią tendenciją.Todėl, kai naudojate povandeninį lankinį suvirinimą, atkreipkite dėmesį į suvirinimo vielos ir srauto pasirinkimą ir dirbkite atsargiai.
CO2 dujomis ekranuotu suvirinimu suvirintos jungtys turi mažą atsparumą, todėl nenaudojamos žemos temperatūros plieno suvirinimui.
Volframo argono lankinis suvirinimas (TIG suvirinimas) dažniausiai atliekamas rankiniu būdu, o jo suvirinimo šilumos tiekimas ribojamas iki 9-15KJ/cm.Todėl, nors suvirintų jungčių savybės yra visiškai patenkinamos, jos visiškai netinkamos, kai plieno storis viršija 12 mm.
MIG suvirinimas yra plačiausiai naudojamas automatinis arba pusiau automatinis suvirinimo būdas žemos temperatūros plieno suvirinimui.Jo suvirinimo šilumos tiekimas yra 23-40KJ/cm.Pagal lašelių perdavimo metodą jį galima suskirstyti į tris tipus: trumpojo jungimo perdavimo procesą (mažesnis šilumos įėjimas), srauto perdavimo procesą (didesnis šilumos įėjimas) ir impulsinį srauto perdavimo procesą (didžiausias šilumos įėjimas).Trumpojo jungimo perėjimas MIG suvirinimas turi nepakankamo prasiskverbimo problemą ir gali atsirasti prasto lydymosi defektas.Panašios problemos egzistuoja ir su kitais MIG srautais, bet skirtingai.Kad lankas būtų labiau koncentruotas, kad būtų pasiektas patenkinamas įsiskverbimas, nuo kelių iki dešimčių procentų CO2 arba O2 gali būti infiltruota į gryną argoną kaip apsaugines dujas.Atitinkamos procentinės dalys turi būti nustatomos atliekant konkretaus suvirinamo plieno bandymus.
3) Suvirinimo medžiagų parinkimas
Suvirinimo medžiagos (įskaitant suvirinimo strypą, suvirinimo laidą ir srautą ir kt.) paprastai turėtų būti pagrįstos naudojamu suvirinimo metodu.Siūlės forma ir griovelio forma bei kitos būtinos charakteristikos, kurias reikia pasirinkti.Kalbant apie žemos temperatūros plieną, svarbiausias dalykas, į kurį reikia atkreipti dėmesį, yra užtikrinti, kad suvirinimo metalas būtų pakankamai atsparus žemoje temperatūroje, kad atitiktų netauriųjų metalų ir jame būtų kuo labiau sumažintas difuzinio vandenilio kiekis.
„Xinfa“ suvirinimas pasižymi puikia kokybe ir tvirtu patvarumu, norėdami sužinoti daugiau, patikrinkite:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Deoksiduotas aliuminio plienas
Aliuminio deoksiduotas plienas yra plieno rūšis, kuri yra labai jautri aušinimo greičio įtakai po suvirinimo.Dauguma elektrodų, naudojamų rankiniam lankiniam aliuminio deoksiduoto plieno suvirinimui, yra Si-Mn mažai vandenilio turintys elektrodai arba 1,5 % Ni ir 2,0 % Ni elektrodai.
Siekiant sumažinti suvirinimo šilumos įvedimą, aliuminio deoksiduotas plienas paprastai suvirina tik daugiasluoksnį su plonais ≤¢3–3,2 mm elektrodais, kad antrinis viršutinio suvirinimo sluoksnio šilumos ciklas būtų naudojamas grūdeliams rafinuoti.
Suvirinto metalo, suvirinto Si-Mn serijos elektrodu, atsparumas smūgiams smarkiai sumažės esant 50 ℃, padidėjus šilumos patekimui.Pavyzdžiui, kai šilumos tiekimas padidės nuo 18KJ/cm iki 30KJ/cm, kietumas praras daugiau nei 60%.1,5%Ni serijos ir 2,5%Ni serijos suvirinimo elektrodai tam nėra pernelyg jautrūs, todėl suvirinimui geriausia rinktis tokį elektrodą.
Povandeninis lankinis suvirinimas yra dažniausiai naudojamas automatinis deoksiduoto aliuminio suvirinimo būdas.Povandeniniam lankiniam suvirinimui naudojama suvirinimo viela pageidautina, kad būtų 1,5–3,5 % nikelio ir 0,5–1,0 % molibdeno.
Remiantis literatūra, naudojant 2,5% Ni-0,8% Cr-0,5% Mo arba 2% Ni suvirinimo vielą, suderintą su atitinkamu srautu, vidutinė suvirinimo metalo Charpy atsparumo vertė -55 °C temperatūroje gali siekti 56-70 J (5,7). ~7.1Kgf.m).Net ir naudojant 0,5 % Mo suvirinimo vielą ir pagrindinį mangano lydinio srautą, kol šilumos tiekimas kontroliuojamas žemiau 26KJ/cm, vis tiek galima pagaminti suvirinimo metalą, kurio ν∑-55=55J (5,6Kgf.m).
Renkantis srautą, reikia atkreipti dėmesį į Si ir Mn atitiktį suvirinimo metale.Testo įrodymas.Skirtingas Si ir Mn kiekis suvirinimo metale labai pakeis Charpy kietumo vertę.Si ir Mn kiekis, kurio kietumas yra geriausias, yra 0,1–0,2 % Si ir 0,7–1,1 % Mn.Renkantis suvirinimo laidą ir atkreipkite dėmesį į tai lituodami.
Volframo argono lankinis suvirinimas ir metalo argono lankinis suvirinimas mažiau naudojami aliuminio deoksiduotame pliene.Minėti suvirinimo laidai, skirti suvirinimui povandeniniu lanku, taip pat gali būti naudojami argono lankiniam suvirinimui.
(2) 2,5 Ni plienas ir 3,5 Ni
2,5 Ni plieno ir 3,5 Ni plieno panardinamas lankinis suvirinimas arba MIG suvirinimas paprastai gali būti suvirintas ta pačia suvirinimo viela kaip ir pagrindinė medžiaga.Tačiau kaip rodo Wilkinson formulė (5), Mn yra karšto krekingo slopinimo elementas žemos temperatūros plienui, kuriame yra mažai nikelio.Maždaug 1,2 % mangano kiekis suvirinimo metale yra labai naudingas siekiant išvengti karštų įtrūkimų, pvz., lankinio kraterio įtrūkimų.Į tai reikia atsižvelgti renkantis suvirinimo vielos ir srauto derinį.
3,5 Ni plienas linkęs būti grūdintas ir trapus, todėl po suvirinimo terminio apdorojimo (pavyzdžiui, 620 °C × 1 val., tada krosnies aušinimas), kad būtų pašalintas liekamasis įtempis, ν∑-100 smarkiai sumažės nuo 3,8 Kgf.m iki 2.1Kgf.m nebegali atitikti reikalavimų.Suvirinimo metalas, suformuotas suvirinant 4,5% Ni-0,2% Mo serijos suvirinimo viela, turi daug mažesnę trapumo tendenciją.Naudojant šią suvirinimo laidą galima išvengti minėtų sunkumų.
(3) 9Ni plienas
9Ni plienas paprastai termiškai apdorojamas grūdinant ir grūdinant arba du kartus normalizuojant ir grūdinant, siekiant maksimaliai padidinti jo atsparumą žemai temperatūrai.Tačiau šio plieno suvirinimo metalas negali būti termiškai apdorotas, kaip nurodyta aukščiau.Todėl, jei naudojamos geležies pagrindu pagamintos suvirinimo medžiagos, sunku gauti suvirinimo metalą, kurio kietumas žemoje temperatūroje būtų panašus į netauriojo metalo atsparumą.Šiuo metu daugiausia naudojamos suvirinimo medžiagos, turinčios daug nikelio.Suvirinimo siūlės, nusodintos tokiomis suvirinimo medžiagomis, bus visiškai austenitinės.Nors jo trūkumai yra mažesnio stiprumo nei 9Ni plieno pagrindo medžiaga ir labai brangios kainos, trapus lūžis jam nebėra rimta problema.
Iš to, kas išdėstyta pirmiau, galima suprasti, kad kadangi suvirinimo metalas yra visiškai austenitinis, suvirinimo metalo, naudojamo suvirinimui elektrodais ir laidais, atsparumas žemai temperatūrai yra visiškai panašus į netauriojo metalo atsparumą, tačiau atsparumas tempimui ir takumo riba yra žemesnis nei netauriųjų metalų.Nikelio turintis plienas yra savaime kietėjantis, todėl dauguma elektrodų ir laidų atkreipia dėmesį į anglies kiekio ribojimą, kad būtų pasiektas geras suvirinamumas.
Mo yra svarbus stiprinantis elementas suvirinimo medžiagose, o Nb, Ta, Ti ir W yra svarbūs grūdinimo elementai, kuriems renkantis suvirinimo medžiagas buvo skiriamas visas dėmesys.
Kai suvirinimui naudojama ta pati suvirinimo viela, povandeninio lankinio suvirinimo suvirinimo metalo stiprumas ir kietumas yra blogesni nei MIG suvirinimo, o tai gali atsirasti dėl sulėtėjusio suvirinimo aušinimo greičio ir galimo priemaišų ar Si įsiskverbimo. nuo srauto.
3. A333-GR6 žemos temperatūros plieninių vamzdžių suvirinimas
1) A333-GR6 plieno suvirinamumo analizė
A333-GR6 plienas priklauso žematemperatūriniam plienui, minimali eksploatavimo temperatūra yra -70 ℃, paprastai tiekiamas normalizuotas arba normalizuotas ir grūdintas.A333-GR6 plienas turi mažai anglies, todėl kietėjimo polinkis ir šaltojo įtrūkimo tendencija yra palyginti maža, medžiaga turi gerą kietumą ir plastiškumą, paprastai nėra lengva padaryti kietėjimo ir įtrūkimų defektus, o suvirinamumas yra geras.ER80S-Ni1 argono lankinio suvirinimo vielą galima naudoti Su W707Ni elektrodu, naudokite argono ir elektrinio jungčių suvirinimą arba naudokite ER80S-Ni1 argono lankinio suvirinimo vielą ir naudokite visą argono lankinį suvirinimą, kad užtikrintumėte gerą suvirintų jungčių tvirtumą.Argono lankinio suvirinimo vielos ir elektrodo prekės ženklas taip pat gali pasirinkti gaminius su tokiomis pat savybėmis, tačiau juos galima naudoti tik gavus savininko sutikimą.
2) Suvirinimo procesas
Išsamius suvirinimo metodus rasite suvirinimo proceso instrukcijų knygoje arba WPS.Suvirinant vamzdžiams, kurių skersmuo mažesnis nei 76,2 mm, taikomas I tipo sandūrinis sujungimas ir pilnas argono lankinis suvirinimas;vamzdžiams, kurių skersmuo didesnis nei 76,2 mm, daromi V formos grioveliai ir naudojamas argono-elektrinio kombinuoto suvirinimo metodas su argono lankiniu gruntavimu ir daugiasluoksniu užpildymu arba Visiško argono lankinio suvirinimo būdas.Konkretus būdas yra pasirinkti atitinkamą suvirinimo būdą, atsižvelgiant į vamzdžio skersmens ir vamzdžio sienelės storio skirtumą savininko patvirtintame VPS.
3) terminio apdorojimo procesas
(1) Pakaitinimas prieš suvirinimą
Kai aplinkos temperatūra žemesnė nei 5 °C, suvirinimo siūlę reikia pašildyti, o įkaitinimo temperatūra – 100–150 °C;išankstinio pašildymo diapazonas yra 100 mm abiejose suvirinimo pusėse;jis kaitinamas oksiacetileno liepsna (neutrali liepsna), ir temperatūra matuojama Tušinukas matuoja temperatūrą 50-100 mm atstumu nuo suvirinimo siūlės centro, o temperatūros matavimo taškai yra tolygiai paskirstyti, kad temperatūra būtų geriau valdoma. .
(2) Terminis apdorojimas po suvirinimo
Siekiant pagerinti žemos temperatūros plieno atsparumą įpjovoms, dažniausiai naudojamos medžiagos buvo grūdintos ir grūdintos.Netinkamas terminis apdorojimas po suvirinimo dažnai pablogina jo veikimą žemoje temperatūroje, į kurį reikėtų atkreipti pakankamai dėmesio.Todėl žemos temperatūros plienui po suvirinimo terminis apdorojimas paprastai neatliekamas, išskyrus didelio suvirinimo storio arba labai griežtų suvaržymų sąlygas.Pavyzdžiui, suvirinant naujus SND vamzdynus CSPC nereikia atlikti terminio apdorojimo po suvirinimo.Jei kai kuriuose projektuose iš tikrųjų reikalingas terminis apdorojimas po suvirinimo, šildymo greitis, pastovios temperatūros laikas ir aušinimo greitis po suvirinimo terminio apdorojimo turi būti griežtai laikantis šių taisyklių:
Kai temperatūra pakyla virš 400 ℃, šildymo greitis neturi viršyti 205 × 25/δ ℃/h ir neturi viršyti 330 ℃/h. Pastovios temperatūros laikas turi būti 1 valanda 25 mm sienelės storiui ir ne trumpesnis kaip 15 minučių.Pastovios temperatūros laikotarpiu temperatūros skirtumas tarp aukščiausios ir žemiausios temperatūros turi būti mažesnis nei 65 ℃.
Esant pastoviai temperatūrai, aušinimo greitis neturi būti didesnis nei 65 × 25/δ ℃/h ir neturi būti didesnis nei 260 ℃/h.Natūralus aušinimas leidžiamas žemiau 400 ℃.Kompiuteriu valdoma TS-1 tipo terminio apdorojimo įranga.
4) Atsargumo priemonės
(1) Griežtai pašildykite pagal taisykles ir kontroliuokite tarpsluoksnio temperatūrą, o tarpsluoksnio temperatūra yra 100–200 ℃.Kiekviena suvirinimo siūlė turi būti suvirinama vienu metu, o jei ji nutrūksta, imamasi lėto aušinimo priemonių.
(2) Suvirinimo siūlės paviršių griežtai draudžiama subraižyti lanku.Lanko kraterį reikia užpildyti, o defektus nušlifuoti šlifavimo disku, kai lankas uždarytas.Daugiasluoksnio suvirinimo sluoksnių jungtys turi būti išdėstytos laipsniškai.
(3) Griežtai valdykite linijos energiją, naudokite mažą srovę, žemą įtampą ir greitą suvirinimą.Kiekvieno W707Ni elektrodo, kurio skersmuo 3,2 mm, suvirinimo ilgis turi būti didesnis nei 8 cm.
(4) Turi būti nustatytas trumpo lanko ir be siūbavimo režimas.
(5) Turi būti priimtas visas įsiskverbimo procesas ir jis turi būti atliekamas griežtai laikantis suvirinimo proceso specifikacijos ir suvirinimo proceso kortelės reikalavimų.
(6) Suvirinimo siūlės sutvirtinimas yra 0–2 mm, o kiekvienos siūlės pusės plotis yra ≤ 2 mm.
(7) Neardomasis bandymas gali būti atliktas praėjus mažiausiai 24 valandoms po to, kai vizualiai patikrinta suvirinimo siūlė.Vamzdynų sandūrinėms siūlėms taikomas JB 4730-94.
(8) „Slėginių indų: neardomasis slėginių indų bandymas“ standartas, II klasė.
(9) Suvirinimo siūlės remontas turi būti atliktas prieš terminį apdorojimą po suvirinimo.Jei po terminio apdorojimo reikalingas remontas, po remonto siūlę reikia dar kartą pašildyti.
(10) Jei suvirinimo paviršiaus geometrinis matmuo viršija standartą, leidžiama šlifuoti, o storis po šlifavimo turi būti ne mažesnis nei projektinis reikalavimas.
(11) Esant bendriems suvirinimo defektams, leidžiama atlikti ne daugiau kaip du remonto darbus.Jei du remonto darbai vis dar nekvalifikuoti, suvirinimo siūlę reikia nupjauti ir suvirinti iš naujo pagal visą suvirinimo procesą.
Paskelbimo laikas: 2023-06-21
