1. Kriyojenik çeliğe genel bakış
1) Düşük sıcaklık çeliği için teknik gereksinimler genel olarak şunlardır: düşük sıcaklık ortamında yeterli mukavemet ve yeterli tokluk, iyi kaynak performansı, işleme performansı ve korozyon direnci vb. Bunlar arasında düşük sıcaklık tokluğu, yani yetenek Düşük sıcaklıkta gevrek kırılmanın oluşmasını ve yayılmasını önlemek en önemli faktördür. Bu nedenle ülkeler genellikle en düşük sıcaklıkta belirli bir darbe tokluğu değeri şart koşmaktadır.
2) Düşük sıcaklık çeliğinin bileşenleri arasında genellikle karbon, silikon, fosfor, kükürt ve nitrojen gibi elementlerin düşük sıcaklıktaki tokluğu bozduğuna ve fosforun en zararlı olduğuna inanılır, bu nedenle erken düşük sıcaklıkta fosfor giderme yapılmalıdır. eritme sırasında gerçekleştirilir. Manganez ve nikel gibi elementler düşük sıcaklıkta dayanıklılığı geliştirebilir. Nikel içeriğindeki her %1'lik artış için kırılgan kritik geçiş sıcaklığı yaklaşık 20°C azaltılabilir.
3) Isıl işlem prosesinin, düşük sıcaklık çeliğinin metalografik yapısı ve tane boyutu üzerinde belirleyici bir etkisi vardır ve bu aynı zamanda çeliğin düşük sıcaklık tokluğunu da etkiler. Söndürme ve temperleme işleminden sonra düşük sıcaklıktaki tokluk açıkça iyileştirilir.
4) Farklı sıcak şekillendirme yöntemlerine göre düşük sıcaklık çeliği, dökme çelik ve haddelenmiş çeliğe ayrılabilir. Bileşim ve metalografik yapı farklılığına göre, düşük sıcaklık çeliği şu şekilde ayrılabilir: düşük alaşımlı çelik, %6 nikel çeliği, %9 nikel çeliği, krom-manganez veya krom-manganez-nikel ostenitik çelik ve krom-nikel ostenitik paslanmaz çelik Beklemek. Düşük alaşımlı çelik genellikle soğutma ekipmanları, taşıma ekipmanları, vinil depolama odaları ve petrokimya ekipmanlarının imalatında yaklaşık -100°C sıcaklık aralığında kullanılır. Amerika Birleşik Devletleri, Birleşik Krallık, Japonya ve diğer ülkelerde %9 nikelli çelik, sıvılaştırılmış biyogaz ve metanın depolanması ve taşınması için depolama tankları, sıvı oksijen depolama ekipmanları gibi 196°C'deki düşük sıcaklık yapılarında yaygın olarak kullanılmaktadır. ve sıvı oksijen ve sıvı nitrojen üretimi. Östenitik paslanmaz çelik, düşük sıcaklıkta çok iyi bir yapı malzemesidir. Düşük sıcaklıkta iyi tokluğa, mükemmel kaynak performansına ve düşük ısı iletkenliğine sahiptir. Sıvı hidrojen ve sıvı oksijen için taşıma tankerleri ve depolama tankları gibi düşük sıcaklıktaki alanlarda yaygın olarak kullanılır. Ancak daha fazla krom ve nikel içerdiğinden daha pahalıdır.
2. Düşük sıcaklıklı çelik kaynak konstrüksiyonuna genel bakış
Düşük sıcaklık çeliğinin kaynak yapım yöntemini ve yapım koşullarını seçerken sorunun odak noktası şu iki husustur: kaynaklı bağlantının düşük sıcaklıktaki tokluğunun bozulmasının önlenmesi ve kaynak çatlaklarının oluşmasının önlenmesi.
1) Eğimli işleme
Düşük sıcaklıklı çelik kaynaklı bağlantıların yiv şekli prensip olarak sıradan karbon çeliğinden, düşük alaşımlı çelikten veya paslanmaz çelikten farklı değildir ve her zamanki gibi işlenebilir. Ancak 9Ni Gang için oluğun açılma açısı tercihen 70 dereceden az değildir ve kör kenar tercihen 3 mm'den az değildir.
Tüm düşük sıcaklık çelikleri oksiasetilen hamlacı ile kesilebilir. Sadece 9Ni çeliği gazla keserken kesme hızı, sıradan karbon yapısal çeliği gazla keserken biraz daha yavaştır. Çeliğin kalınlığı 100 mm'yi aşarsa, gazla kesmeden önce kesme kenarı 150-200°C'ye ısıtılabilir, ancak 200°C'den fazla ısıtılmamalıdır.
Gaz kesmenin kaynak ısısından etkilenen bölgelere herhangi bir olumsuz etkisi yoktur. Ancak nikel içeren çeliğin kendiliğinden sertleşme özelliği nedeniyle kesilen yüzey sertleşecektir. Kaynaklı bağlantının tatmin edici performansını sağlamak için, kaynak yapmadan önce kesilen yüzeyin yüzeyini temiz bir şekilde taşlamak için bir taşlama çarkı kullanmak en iyisidir.
Kaynak yapımı sırasında kaynak dikişi veya ana metalin çıkarılması gerekiyorsa ark oluk açma kullanılabilir. Ancak tekrar uygulamadan önce çentik yüzeyinin yine de temiz zımparalanması gerekir.
Çeliğin aşırı ısınma tehlikesi nedeniyle oksiasetilen alevle oyma kullanılmamalıdır.
2) Kaynak yönteminin seçimi
Düşük sıcaklıktaki çelikler için mevcut olan tipik kaynak yöntemleri arasında ark kaynağı, tozaltı ark kaynağı ve erimiş elektrotlu argon ark kaynağı yer alır.
Ark kaynağı, düşük sıcaklıktaki çelikler için en yaygın kullanılan kaynak yöntemidir ve çeşitli kaynak pozisyonlarında kaynak yapılabilir. Kaynak ısısı girişi yaklaşık 18-30KJ/cm'dir. Düşük hidrojen tipi bir elektrot kullanılırsa tamamen tatmin edici bir kaynaklı bağlantı elde edilebilir. Sadece mekanik özellikleri iyi değil, aynı zamanda çentik tokluğu da oldukça iyidir. Ayrıca ark kaynak makinesi basit ve ucuzdur, ekipman yatırımı küçüktür ve konum ve yönden etkilenmez. sınırlamalar gibi avantajlara sahiptir.
Düşük sıcaklık çeliğinin tozaltı ark kaynağının ısı girdisi yaklaşık 10-22KJ/cm'dir. Basit ekipmanı, yüksek kaynak verimliliği ve rahat çalışması nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak akının ısı yalıtım etkisi nedeniyle soğuma hızı yavaşlayacak ve dolayısıyla sıcak çatlakların oluşma eğilimi artacaktır. Ek olarak, yabancı maddeler ve Si sıklıkla kaynak metaline akıdan girebilir ve bu da bu eğilimi daha da teşvik eder. Bu nedenle tozaltı kaynağı kullanırken kaynak teli ve flux seçimine dikkat edin ve dikkatli çalışın.
CO2 gazı korumalı kaynakla kaynak yapılan bağlantılar düşük tokluğa sahiptir, dolayısıyla düşük sıcaklıktaki çelik kaynaklarında kullanılmazlar.
Tungsten argon arkı kaynağı (TIG kaynağı) genellikle manuel olarak yapılır ve kaynak ısısı girişi 9-15KJ/cm ile sınırlıdır. Bu nedenle kaynaklı bağlantılar tamamen tatmin edici özelliklere sahip olmasına rağmen çelik kalınlığı 12 mm'yi aştığında tamamen uygun değildir.
MIG kaynağı, düşük sıcaklıktaki çeliklerin kaynağında en yaygın kullanılan otomatik veya yarı otomatik kaynak yöntemidir. Kaynak ısı girişi 23-40KJ/cm'dir. Damlacık transfer yöntemine göre üç türe ayrılabilir: kısa devre transfer prosesi (düşük ısı girişi), jet transfer prosesi (yüksek ısı girişi) ve darbeli jet transfer prosesi (en yüksek ısı girişi). Kısa devre geçişli MIG kaynağında yetersiz nüfuziyet sorunu vardır ve zayıf füzyon kusuru meydana gelebilir. Diğer MIG akışlarında da benzer problemler mevcuttur, ancak farklı derecelerde. Tatmin edici bir nüfuziyet elde etmek amacıyla arkı daha konsantre hale getirmek için, koruyucu gaz olarak saf argonun içine yüzde birkaç ila yüzde on oranında CO2 veya O2 sızabilir. Uygun yüzdeler, kaynak yapılan belirli çeliğin test edilmesiyle belirlenecektir.
3) Kaynak malzemelerinin seçimi
Kaynak malzemeleri (kaynak çubuğu, kaynak teli ve akı vb. dahil) genel olarak kullanılan kaynak yöntemine göre belirlenmelidir. Eklem formu ve oluk şekli ve diğer gerekli özelliklerin seçilmesi. Düşük sıcaklık çeliği için dikkat edilmesi gereken en önemli husus, kaynak metalinin ana metalle eşleşecek kadar düşük sıcaklık tokluğuna sahip olmasını sağlamak ve içindeki yayılabilir hidrojen içeriğini en aza indirmektir.
Xinfa kaynağının mükemmel kalitesi ve güçlü dayanıklılığı vardır, ayrıntılar için lütfen kontrol edin:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Alüminyumun oksijeni giderilmiş çelik
Alüminyum deoksidize çelik, kaynak sonrası soğuma hızının etkisine karşı çok hassas olan bir çelik kalitesidir. Alüminyumun oksitlenmemiş çeliğin manuel ark kaynağında kullanılan elektrotların çoğu Si-Mn düşük hidrojen elektrotları veya %1,5 Ni ve %2,0 Ni elektrotlarıdır.
Kaynak ısı girdisini azaltmak için, oksitlenmemiş alüminyum çelik genellikle yalnızca ≤¢3 ~ 3,2 mm'lik ince elektrotlarla çok katmanlı kaynağı benimser, böylece kaynağın üst katmanının ikincil ısı döngüsü, taneleri inceltmek için kullanılabilir.
Si-Mn serisi elektrotla kaynak yapılan kaynak metalinin darbe tokluğu, ısı girişinin artmasıyla 50°C'de keskin bir şekilde azalacaktır. Örneğin ısı girdisi 18KJ/cm'den 30KJ/cm'ye çıktığında tokluk %60'tan fazla kaybolacaktır. %1,5 Ni serisi ve %2,5 Ni serisi kaynak elektrotları buna çok duyarlı değildir, bu nedenle kaynak için bu tür elektrotu seçmek en iyisidir.
Tozaltı ark kaynağı, alüminyumun oksitlenmemiş çelikleri için yaygın olarak kullanılan bir otomatik kaynak yöntemidir. Tozaltı ark kaynağında kullanılan kaynak teli tercihen %1,5~3,5 nikel ve %0,5~1,0 molibden içeren türdedir.
Literatüre göre uygun flux ile eşleştirilmiş %2,5Ni—%0,8Cr—%0,5Mo veya %2Ni kaynak teli ile kaynak metalinin -55°C'deki ortalama Charpy tokluk değeri 56-70J (5,7) değerine ulaşabilir. ~7.1Kgf.m). %0,5 Mo kaynak teli ve manganez alaşımlı bazik fluks kullanıldığında bile, ısı girdisi 26KJ/cm'nin altında kontrol edildiği sürece ν∑-55=55J (5,6Kgf.m) kaynak metali üretilebilir.
Akı seçerken kaynak metalindeki Si ve Mn uyumuna dikkat edilmelidir. Test kanıtı. Kaynak metalindeki farklı Si ve Mn içerikleri Charpy tokluk değerini büyük ölçüde değiştirecektir. En iyi tokluk değerine sahip Si ve Mn içerikleri %0,1~0,2Si ve %0,7~1,1Mn'dir. Kaynak teli seçerken ve lehim yaparken buna dikkat edin.
Tungsten argon arkı kaynağı ve metal argon arkı kaynağı, alüminyumun oksitlenmemiş çelikte daha az kullanılır. Tozaltı kaynağı için yukarıdaki kaynak telleri argon arkı kaynağı için de kullanılabilir.
(2) 2,5Ni çelik ve 3,5Ni
2.5Ni çelik ve 3.5Ni çeliğin tozaltı kaynağı veya MIG kaynağı genellikle ana malzemeyle aynı kaynak teli ile kaynak yapılabilir. Ancak Wilkinson formülünün (5) gösterdiği gibi Mn, düşük nikelli düşük sıcaklık çeliği için sıcak çatlamayı önleyici bir elementtir. Kaynak metalindeki mangan miktarının %1,2 civarında tutulması ark krater çatlakları gibi sıcak çatlakların önlenmesi açısından oldukça faydalıdır. Kaynak teli ve akı kombinasyonunu seçerken bu dikkate alınmalıdır.
3,5Ni çelik temperlenmeye ve kırılganlaşmaya eğilimlidir, bu nedenle artık gerilimi ortadan kaldırmak için kaynak sonrası ısıl işlemden sonra (örneğin, 620°C×1 saat, ardından fırın soğutması), ν∑-100 3,8 Kgf.m'den keskin bir şekilde düşecektir. 2.1Kgf.m artık gereksinimleri karşılayamıyor. %4,5 Ni-%0,2 Mo serisi kaynak teli ile kaynak yapılarak oluşturulan kaynak metalinin temper gevrekleşmesi eğilimi çok daha düşüktür. Bu kaynak telini kullanmak yukarıdaki zorlukları önleyebilir.
(3) 9Ni çelik
9Ni çeliği genellikle düşük sıcaklık dayanıklılığını en üst düzeye çıkarmak için su verme ve temperleme veya iki kez normalleştirme ve temperleme yoluyla ısıl işleme tabi tutulur. Ancak bu çeliğin kaynak metali yukarıdaki gibi ısıl işleme tabi tutulamaz. Bu nedenle, demir esaslı kaynak sarf malzemeleri kullanıldığında, ana metalle karşılaştırılabilecek düşük sıcaklık tokluğuna sahip bir kaynak metali elde etmek zordur. Şu anda ağırlıklı olarak yüksek nikelli kaynak malzemeleri kullanılmaktadır. Bu tür kaynak malzemelerinin biriktirdiği kaynaklar tamamen östenitik olacaktır. 9Ni çelik taban malzemesine göre mukavemetinin daha düşük olması ve fiyatlarının çok pahalı olması dezavantajlarına rağmen, gevrek kırılma artık onun için ciddi bir sorun teşkil etmemektedir.
Yukarıdakilerden, kaynak metalinin tamamen östenitik olması nedeniyle elektrotlar ve tellerle kaynak yapmak için kullanılan kaynak metalinin düşük sıcaklık tokluğunun ana metalinkiyle tamamen karşılaştırılabilir olduğu ancak çekme mukavemeti ve akma noktasının aynı olduğu bilinebilir. ana metalden daha düşüktür. Nikel içeren çelik kendiliğinden sertleşir, bu nedenle çoğu elektrot ve tel, iyi kaynaklanabilirlik elde etmek için karbon içeriğini sınırlamaya dikkat eder.
Mo kaynak malzemelerinde önemli bir güçlendirici elementtir, Nb, Ta, Ti ve W ise kaynak malzemelerinin seçiminde dikkat edilen önemli sertleştirici elementlerdir.
Kaynak için aynı kaynak teli kullanıldığında, tozaltı ark kaynağının kaynak metalinin mukavemeti ve tokluğu, MIG kaynağından daha kötüdür; bu durum, kaynak soğuma hızının yavaşlaması ve yabancı maddelerin veya Si'nin olası sızmasından kaynaklanabilir. akışından.
3. A333-GR6 düşük sıcaklık çelik boru kaynağı
1) A333-GR6 çeliğinin kaynaklanabilirlik analizi
A333–GR6 çeliği düşük sıcaklık çeliğine aittir, minimum servis sıcaklığı -70 ° C'dir ve genellikle normalize edilmiş veya normalize edilmiş ve temperlenmiş durumda sağlanır. A333-GR6 çeliği düşük karbon içeriğine sahiptir, bu nedenle sertleşme eğilimi ve soğuk çatlama eğilimi nispeten küçüktür, malzeme iyi tokluğa ve plastisiteye sahiptir, genellikle sertleşme ve çatlak kusurları üretmek kolay değildir ve iyi kaynaklanabilirliğe sahiptir. ER80S-Ni1 argon arkı kaynak teli kullanılabilir W707Ni elektrot ile argon-elektrik bağlantı kaynağı kullanın veya ER80S-Ni1 argon arkı kaynak teli kullanın ve kaynaklı bağlantıların iyi tokluğunu sağlamak için tam argon arkı kaynağı kullanın. Argon arkı kaynak teli ve elektrodu markası da aynı performansa sahip ürünleri tercih edebilir ancak bunlar ancak sahibinin rızası ile kullanılabilir.
2) Kaynak işlemi
Ayrıntılı kaynak işlemi yöntemleri için lütfen kaynak işlemi talimat kitabına veya WPS'ye bakın. Kaynak sırasında, çapı 76,2 mm'den küçük borular için I tipi alın bağlantısı ve tam argon arkı kaynağı benimsenir; çapı 76,2 mm'den büyük borular için V şeklinde oluklar yapılır ve argon arkı astarlama ve çok katmanlı dolgu ile argon-elektrik kombinasyon kaynak yöntemi veya Tam argon ark kaynağı yöntemi kullanılır. Spesifik yöntem, sahibi tarafından onaylanan WPS'deki boru çapı ve boru et kalınlığı farkına göre ilgili kaynak yöntemini seçmektir.
3) Isıl işlem süreci
(1) Kaynak öncesi ön ısıtma
Ortam sıcaklığı 5 °C'nin altında olduğunda, kaynağın önceden ısıtılması gerekir ve ön ısıtma sıcaklığı 100-150 °C'dir; ön ısıtma aralığı kaynağın her iki tarafında 100 mm'dir; oksiasetilen alevi (nötr alev) ile ısıtılır ve sıcaklık ölçülür. Kalem, kaynağın merkezinden 50-100 mm mesafede sıcaklığı ölçer ve sıcaklık ölçüm noktaları, sıcaklığı daha iyi kontrol etmek için eşit olarak dağıtılır. .
(2) Kaynak sonrası ısıl işlem
Düşük sıcaklık çeliğinin çentik tokluğunu arttırmak için genel olarak kullanılan malzemeler su verilmiş ve temperlenmiştir. Kaynak sonrası uygun olmayan ısıl işlem, genellikle yeterince dikkat edilmesi gereken düşük sıcaklık performansını bozar. Bu nedenle, büyük kaynak kalınlığı veya çok ağır sınırlama koşulları dışında, düşük sıcaklık çeliğine kaynak sonrası ısıl işlem genellikle yapılmaz. Örneğin, yeni LPG boru hatlarının CSPC'de kaynaklanması, kaynak sonrası ısıl işlem gerektirmez. Bazı projelerde kaynak sonrası ısıl işlem gerçekten gerekiyorsa, kaynak sonrası ısıl işlemin ısıtma hızı, sabit sıcaklık süresi ve soğutma hızı aşağıdaki düzenlemelere kesinlikle uygun olmalıdır:
Sıcaklık 400°C'nin üzerine çıktığında, ısıtma hızı 205 × 25/δ°C/saat'i ve 330°C/saat'i aşmamalıdır. Sabit sıcaklık süresi 25 mm et kalınlığı başına 1 saat olmalı ve 15 dakikadan az olmamalıdır. Sabit sıcaklık döneminde, en yüksek ve en düşük sıcaklık arasındaki sıcaklık farkı 65 ° C'den düşük olmalıdır.
Sabit sıcaklıktan sonra soğutma hızı 65 × 25/δ °C/saatten ve 260°C/saatten büyük olmamalıdır. 400°C'nin altında doğal soğutmaya izin verilir. TS-1 tipi bilgisayar kontrollü ısıl işlem cihazları.
4) Önlemler
(1) Düzenlemelere göre kesinlikle ön ısıtma yapın ve ara katman sıcaklığını kontrol edin ve ara katman sıcaklığı 100-200 ° C'de kontrol edilir. Her kaynak dikişi bir defada kaynak edilecek, kesintiye uğraması halinde yavaş soğutma tedbirleri alınacaktır.
(2) Kaynak yüzeyinin ark tarafından çizilmesi kesinlikle yasaktır. Ark kapatıldığında ark krateri doldurulmalı ve kusurlar taşlama taşı ile taşlanmalıdır. Çok katmanlı kaynak katmanları arasındaki bağlantılar kademeli olmalıdır.
(3) Hat enerjisini sıkı bir şekilde kontrol edin, küçük akımı, düşük voltajı ve hızlı kaynağı benimseyin. Çapı 3,2 mm olan her W707Ni elektrotun kaynak uzunluğu 8 cm'den büyük olmalıdır.
(4) Kısa arklı ve salınımsız çalışma modu benimsenmelidir.
(5) Tam nüfuziyet prosesi benimsenmeli ve kaynak prosesi spesifikasyonu ve kaynak proses kartı gerekliliklerine tam olarak uygun şekilde gerçekleştirilmelidir.
(6) Kaynağın takviyesi 0 ~ 2 mm'dir ve kaynağın her bir tarafının genişliği ≤ 2 mm'dir.
(7) Tahribatsız muayene, kaynağın görsel muayenesinin onaylanmasından en az 24 saat sonra yapılabilir. Boru hattı alın kaynakları JB 4730-94'e tabi olacaktır.
(8) “Basınçlı Kaplar: Basınçlı Kapların Tahribatsız Muayenesi” standardı, Sınıf II nitelikli.
(9) Kaynak sonrası ısıl işlemden önce kaynak onarımı yapılmalıdır. Isıl işlemden sonra onarım gerekiyorsa, onarımdan sonra kaynak yeniden ısıtılmalıdır.
(10) Kaynak yüzeyinin geometrik boyutu standardı aşarsa taşlamaya izin verilir ve taşlama sonrası kalınlık, tasarım gerekliliklerinden az olmayacaktır.
(11) Genel kaynak kusurlarında en fazla iki onarıma izin verilir. Her iki onarım da hala yetersizse, kaynak işleminin tamamına uygun olarak kaynağın kesilmesi ve yeniden kaynak yapılması gerekir.
Gönderim zamanı: Haz-21-2023
