1. Kriyojenik çeliğe genel bakış
1) Düşük sıcaklık çeliği için teknik gereksinimler genel olarak şunlardır: düşük sıcaklık ortamında yeterli güç ve yeterli tokluk, iyi kaynak performansı, işleme performansı ve korozyon direnci vb. Bunların arasında düşük sıcaklık tokluğu, yani yetenek Düşük sıcaklıkta gevrek kırılmanın oluşmasını ve genişlemesini 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 sıcaklıkta 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 tokluğu artırabilir.Nikel içeriğindeki her %1'lik artış için, kırılgan kritik geçiş sıcaklığı yaklaşık 20°C azaltılabilir.
3) Isıl işlem prosesi, düşük sıcaklık çeliğinin metalografik yapısı ve tane boyutu üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir ve bu aynı zamanda çeliğin düşük sıcaklık tokluğunu da etkiler.Su verme ve temperleme işleminden sonra, düşük sıcaklık tokluğu açıkça iyileştirilir.
4) Farklı sıcak şekillendirme yöntemlerine göre, düşük sıcaklık çeliği, dökme çelik ve haddelenmiş çelik olarak ayrılabilir.Bileşim ve metalografik yapı farkına göre, düşük sıcaklık çeliği şu şekilde ayrılabilir: düşük alaşımlı çelik, %6 nikel çelik, %9 nikel çelik, krom-mangan veya krom-mangan-nikel östenitik çelik ve krom-nikel östenitik paslanmaz çelik Beklemek.Düşük alaşımlı çelik, soğutma ekipmanı, nakliye ekipmanı, vinil depolama odaları ve petrokimya ekipmanı imalatı için genellikle yaklaşık -100 °C sıcaklık aralığında kullanılır.Amerika Birleşik Devletleri, Birleşik Krallık, Japonya ve diğer ülkelerde, sıvılaştırılmış biyogaz ve metanın depolanması ve taşınması için depolama tankları, sıvı oksijen depolama ekipmanları gibi 196°C'deki düşük sıcaklıklı yapılarda %9 nikelli çelik yaygın olarak kullanılmaktadır. ve sıvı oksijen ve sıvı nitrojen üretimi.Östenitik paslanmaz çelik, çok iyi bir düşük sıcaklıklı yapısal malzemedir.İyi düşük sıcaklık tokluğuna, mükemmel kaynak performansına ve düşük termal iletkenliğe sahiptir.Sıvı hidrojen ve sıvı oksijen için nakliye tankerleri ve depolama tankları gibi düşük sıcaklıklı alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.Ancak daha fazla krom ve nikel içerdiğinden daha pahalıdır.
2. Düşük sıcaklıkta çelik kaynak konstrüksiyonuna genel bakış
Düşük sıcaklıklı çeliğin kaynak konstrüksiyon yöntemini ve yapım koşullarını seçerken, problemin odak noktası şu iki husustur: kaynaklı birleştirmenin düşük sıcaklık tokluğunun bozulmasını önlemek ve kaynak çatlaklarının oluşmasını önlemek.
1) Eğim işleme
Düşük sıcaklıklı çelik kaynaklı bağlantıların yiv şekli, prensip olarak sıradan karbon çeliği, düşük alaşımlı çelik veya paslanmaz çelikten farklı değildir ve her zamanki gibi işlenebilir.Ancak 9Ni Gang için, oluğun açılma açısı tercihen 70 dereceden ve küt kenar tercihen 3 mm'den az değildir.
Tüm düşük sıcaklıklı çelikler, bir oksiasetilen torcu ile kesilebilir.Sadece 9Ni çeliği gazla keserken kesme hızı, normal karbon yapı çeliğini gazla keserken olduğundan biraz daha yavaştır.Çeliğin kalınlığı 100 mm'yi aşarsa, kesici kenar gazla kesmeden önce 150-200°C'ye önceden ısıtılabilir, ancak 200°C'yi geçemez.
Kaynak ısısından etkilenen bölgelerde gaz kesmenin herhangi bir olumsuz etkisi yoktur.Ancak nikel içeren çeliğin kendi kendine sertleşme özelliğinden dolayı kesilen yüzey sertleşir.Kaynaklı birleştirmenin tatmin edici performansını sağlamak için, kaynak yapmadan önce kesilen yüzeyin yüzeyini temizlemek için bir taşlama taşı kullanmak en iyisidir.
Kaynak yapımı sırasında kaynak dikişi veya ana metal çıkarılacaksa ark oluk açma kullanılabilir.Ancak, yeniden uygulamadan önce çentiğin yüzeyi yine de zımparalanarak temizlenmelidir.
Çeliğin aşırı ısınma tehlikesi nedeniyle oksiasetilen alevle oluk açma kullanılmamalıdır.
2) Kaynak yönteminin seçimi
Düşük sıcaklık çeliği için mevcut olan tipik kaynak yöntemleri arasında ark kaynağı, toz altı ark kaynağı ve erimiş elektrot argon ark kaynağı yer alır.
Ark kaynağı, düşük sıcaklık çeliği için en yaygın kullanılan kaynak yöntemidir ve çeşitli kaynak pozisyonlarında kaynak yapılabilir.Kaynak ısı girişi yaklaşık 18-30KJ/cm'dir.Düşük hidrojen tipi bir elektrot kullanılırsa, tamamen tatmin edici bir kaynaklı bağlantı elde edilebilir.Sadece mekanik özellikler iyi değil, aynı zamanda çentik tokluğu da oldukça iyi.Ayrıca ark kaynak makinesi basit ve ucuzdur ve ekipman yatırımı küçüktür ve konum ve yönden etkilenmez.kısıtlamalar gibi avantajlar sağlar.
Düşük sıcaklık çeliğinin tozaltı ark kaynağının ısı girişi yaklaşık 10-22KJ/cm'dir.Basit ekipmanı, yüksek kaynak verimliliği ve rahat çalışması nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır.Bununla birlikte, akının ısı yalıtım etkisi nedeniyle soğuma hızı yavaşlayacaktır, bu nedenle sıcak çatlaklar oluşturma eğilimi daha yüksektir.Ek olarak, safsızlıklar ve Si genellikle kaynak metaline kaynak metaline girebilir ve bu da bu eğilimi daha da teşvik eder.Bu nedenle tozaltı kaynak kullanımında kaynak teli ve toz seçimine dikkat edilmeli ve dikkatli çalışılmalıdır.
CO2 gazı korumalı kaynakla yapılan birleştirmeler düşük tokluğa sahiptir, bu nedenle düşük sıcaklıklı çelik kaynağında kullanılmazlar.
Tungsten argon ark kaynağı (TIG kaynağı) genellikle manuel olarak yapılır ve kaynak ısı girişi 9-15KJ/cm ile sınırlıdır.Bu nedenle kaynaklı birleştirmeler tamamen tatmin edici özelliklere sahip olmasına rağmen, çelik kalınlığı 12mm'yi geçtiğinde tamamen uygun değildir.
MIG kaynağı, düşük sıcaklıkta çelik 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 işlemi (düşük ısı girişi), jet transfer işlemi (daha yüksek ısı girişi) ve puls jet transfer işlemi (en yüksek ısı girişi).Kısa devre geçişi MIG kaynağı, yetersiz penetrasyon sorununa sahiptir ve zayıf füzyon kusuru meydana gelebilir.Diğer MIG akışlarında da benzer problemler var, ancak farklı bir derecede.Tatmin edici penetrasyon elde etmek için arkı daha konsantre hale getirmek amacıyla, yüzde birkaç ila yüzde on oranında CO2 veya O2, koruyucu gaz olarak saf argona sızabilir.Uygun yüzdeler, kaynak yapılan belirli çelik için test edilerek belirlenecektir.
3) Kaynak malzemelerinin seçimi
Kaynak malzemeleri (kaynak çubuğu, kaynak teli ve toz vb. dahil) genellikle kullanılan kaynak yöntemine göre seçilmelidir.Eklem formu ve oluk şekli ve diğer gerekli özellikler seçilir.Düşük sıcaklık çeliği için dikkat edilmesi gereken en önemli şey, kaynak metalinin ana metalle eşleşecek kadar düşük sıcaklık tokluğuna sahip olması ve içindeki difüze hidrojen içeriğini en aza indirgemektir.
Xinfa kaynağı mükemmel kaliteye ve güçlü dayanıklılığa sahiptir, ayrıntılar için lütfen kontrol edin:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Alüminyum deoksidize çelik
Alüminyum deoksidize çelik, kaynak sonrası soğuma hızının etkisine karşı çok hassas olan bir çelik kalitesidir.Alüminyum deoksidize çeliğin manuel ark kaynağında kullanılan elektrotların çoğu, Si-Mn düşük hidrojen elektrotları veya %1,5 Ni ve %2,0 Ni elektrotlarıdır.
Kaynak ısı girişini azaltmak için, alüminyum deoksidize çelik genellikle sadece ≤¢3~3,2 mm'lik ince elektrotlarla çok katmanlı kaynağı benimser, böylece kaynağın üst tabakasının ikincil ısı döngüsü taneleri inceltmek için kullanılabilir.
Si-Mn serisi elektrot ile kaynak yapılan kaynak metalinin darbe tokluğu, ısı girişinin artmasıyla 50°C'de keskin bir şekilde düşecektir.Örneğin, ısı girişi 18KJ/cm'den 30KJ/cm'ye yükseldiğinde tokluk %60'tan fazla kaybeder.%1,5 Ni serisi ve %2,5 Ni serisi kaynak elektrotları buna çok duyarlı değildir, bu nedenle kaynak için bu tür elektrotları seçmek en iyisidir.
Tozaltı ark kaynağı, alüminyum deoksidize çelik 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 cinstendir.
Literatüre göre %2,5Ni—%0,8Cr—%0,5Mo veya %2Ni kaynak teli ile uygun toz ile eşleştirilmiş kaynak metalinin -55°C'de ortalama Charpy tokluk değeri 56-70J'ye (5,7) ulaşabilir. ~7,1Kgf.m).%0,5 Mo kaynak teli ve manganez alaşımlı temel akı kullanıldığında bile, ısı girişi 26KJ/cm'nin altında kontrol edildiği sürece, ν∑-55=55J (5,6Kgf.m) değerinde kaynak metali üretilebilir.
Dekapan 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 ark kaynağı ve metal argon ark kaynağı, alüminyum deoksidize çelikte daha az kullanılır.Tozaltı kaynak için yukarıdaki kaynak telleri argon ark kaynağı için de kullanılabilir.
(2) 2,5Ni çelik ve 3,5Ni
2.5Ni çelik ve 3.5Ni çeliğin tozaltı ark kaynağı veya MIG kaynağı genellikle ana malzeme ile aynı kaynak teli ile kaynak yapılabilir.Ancak Wilkinson formülünün (5) gösterdiği gibi, Mn düşük nikel düşük sıcaklık çeliği için sıcak çatlamayı önleyici bir elementtir.Kaynak metalindeki mangan içeriğinin yaklaşık %1,2 oranında tutulması ark krater çatlakları gibi sıcak çatlakların önlenmesinde oldukça faydalıdır.Kaynak teli ve toz kombinasyonunu seçerken bu dikkate alınmalıdır.
3.5Ni çeliği temperlenme ve kırılgan olma eğilimindedir, bu nedenle artık gerilimi ortadan kaldırmak için kaynak sonrası ısıl işlemden sonra (örneğin, 620°C×1 saat, ardından fırında soğutma), ν∑-100 3,8 Kgf.m'den 2.1Kgf.m artık gereklilikleri karşılayamaz.%4,5 Ni-%0,2 Mo serisi kaynak teli ile kaynak yapılarak oluşturulan kaynak metali çok daha düşük meneviş gevrekliği eğilimine sahiptir.Bu kaynak telini kullanmak yukarıdaki zorlukları önleyebilir.
(3) 9Ni çelik
9Ni çeliği, düşük sıcaklık tokluğunu en üst düzeye çıkarmak için genellikle su verme ve temperleme veya iki kez normalleştirme ve temperleme ile ısıl işleme tabi tutulur.Ancak bu çeliğin kaynak metali yukarıdaki gibi ısıl işleme tabi tutulamaz.Bu nedenle, demir esaslı kaynak dolgu malzemeleri kullanılıyorsa, ana metal ile kıyaslanabilir düşük sıcaklıkta tokluğa sahip bir kaynak metali elde etmek zordur.Şu anda, yüksek nikel kaynak malzemeleri ağırlıklı olarak kullanılmaktadır.Bu tür kaynak malzemeleri tarafından yapılan kaynaklar tamamen östenitik olacaktır.9Ni çelik ana malzemeden daha düşük mukavemet ve çok pahalı fiyatlar gibi dezavantajlara sahip olmasına rağmen, kırılgan kırılma artık onun için ciddi bir sorun değildir.
Yukarıdan, kaynak metali tamamen östenitik olduğundan, elektrotlar ve tellerle kaynak yapmak için kullanılan kaynak metalinin düşük sıcaklık tokluğunun ana metalinkiyle tamamen karşılaştırılabilir olduğu ancak çekme dayanımı ve akma noktasının aynı olduğu bilinebilir. baz metalden daha düşük.Nikel içeren çelik kendi kendine sertleşir, bu nedenle çoğu elektrot ve tel, iyi kaynaklanabilirlik elde etmek için karbon içeriğini sınırlamaya dikkat eder.
Mo, kaynak malzemelerinde önemli bir güçlendirici element iken, Nb, Ta, Ti ve W önemli tokluk elementleridir ve kaynak malzemelerinin seçiminde tüm dikkatler üzerinde durulmuştur.
Kaynak için aynı kaynak teli kullanıldığında, tozaltı ark kaynağının kaynak metalinin mukavemeti ve tokluğu, kaynak soğuma hızının yavaşlaması ve olası safsızlıkların veya Si'nin sızmasından kaynaklanabilecek MIG kaynağından daha kötüdür. akışından.
3. A333-GR6 düşük sıcaklıkta çelik boru kaynağı
1) A333-GR6 çeliğinin kaynaklanabilirlik analizi
A333–GR6 çeliği, düşük sıcaklık çeliğine aittir, minimum servis sıcaklığı -70 ℃'dir ve genellikle normalleştirilmiş veya normalleştirilmiş 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, W707Ni elektrot ile kullanılabilir, 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 ark kaynak teli ve elektrot markası aynı performansa sahip ürünleri de tercih edebilir ancak ancak sahibinin onayı 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 az olan borular için I tipi alın eklemi ve tam argon ark kaynağı benimsenmiştir;76,2 mm'den büyük çaplı borular için V şeklinde oluklar açılır ve argon arkı astarlama ve çok katmanlı dolgu ile argon-elektrik kombinasyon kaynağı yöntemi kullanılır veya Tam argon ark kaynağı yöntemi.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, sıcaklığı kaynağın merkezinden 50-100 mm mesafede ölçer ve sıcaklığı daha iyi kontrol etmek için sıcaklık ölçüm noktaları eşit olarak dağıtılır .
(2) Kaynak sonrası ısıl işlem
Düşük sıcaklık çeliğinin çentik tokluğunu iyileştirmek için, genel olarak kullanılan malzemeler su verilmiş ve temperlenmiştir.Uygun olmayan kaynak sonrası ısıl işlem, yeterince dikkat edilmesi gereken düşük sıcaklık performansını sıklıkla bozar.Bu nedenle, büyük kaynak kalınlığı veya çok şiddetli kısıtlama koşulları dışında, düşük sıcaklık çeliği için genellikle kaynak sonrası ısıl işlem yapılmaz.Örneğin, CSPC'de yeni LPG boru hatlarının kaynağı, kaynak sonrası ısıl işlem gerektirmez.Bazı projelerde kaynak sonrası ısıl işlem gerçekten gerekliyse, kaynak sonrası ısıl işlemin ısıtma hızı, sabit sıcaklık süresi ve soğutma hızı kesinlikle aşağıdaki düzenlemelere uygun olmalıdır:
Sıcaklık 400 ℃'nin üzerine çıktığında, ısıtma hızı 205 × 25/δ ℃/h'yi ve 330 ℃/h'yi geçmemelidir. Sabit sıcaklık süresi her 25 mm et kalınlığı için 1 saat ve 15 dakikadan az olmamalıdır.Sabit sıcaklık döneminde, en yüksek ve en düşük sıcaklık arasındaki sıcaklık farkı 65 ℃'den düşük olmalıdır.
Sabit sıcaklıktan sonra soğutma hızı 65 × 25/δ ℃/h'den ve 260 ℃/h'den büyük olmamalıdır.Doğal soğutmaya 400 ℃'nin altında izin verilir.Bilgisayar kontrollü TS-1 tipi ısıl işlem cihazları.
4) Önlemler
(1) Yönetmeliklere göre kesinlikle ön ısıtma yapın ve ara katman sıcaklığını kontrol edin ve ara katman sıcaklığı 100-200 ℃'de kontrol edilir.Her kaynak dikişi bir defada kaynatılacak ve kesintiye uğraması durumunda yavaş soğutma önlemleri alınacaktır.
(2) Kaynak yüzeyinin ark tarafından çizilmesi kesinlikle yasaktır.Ark krateri doldurulmalı ve ark kapatıldığında kusurlar taşlama taşı ile taşlanmalıdır.Çok katmanlı kaynak katmanları arasındaki bağlantılar kademeli olmalıdır.
(3) Hat enerjisini kesinlikle kontrol edin, küçük akım, düşük voltaj ve hızlı kaynak yapın.Çapı 3,2 mm olan her bir W707Ni elektrodunun kaynak uzunluğu 8 cm'den büyük olmalıdır.
(4) Kısa ark ve salınımsız çalışma modu benimsenmelidir.
(5) Tam penetrasyon prosesi benimsenmeli ve kaynak prosesi spesifikasyonu ve kaynak proses kartının gerekliliklerine sıkı sıkıya bağlı olarak yapılmalıdır.
(6) Kaynağın takviyesi 0 ~ 2 mm'dir ve kaynağın her bir tarafının genişliği ≤ 2 mm'dir.
(7) Tahribatsız muayene, kaynak görsel muayenesi kalifiye olduktan 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 niteliklidir.
(9) Kaynak sonrası ısıl işlemden önce kaynak onarımı yapılmalıdır.Isıl işlemden sonra tamir gerekirse, tamirden sonra kaynak yeniden ısıtılmalıdır.
(10) Kaynak yüzeyinin geometrik boyutu standardı aşarsa, taşlamaya izin verilir ve taşlama sonrası kalınlık tasarım gerekliliğinden daha az olmayacaktır.
(11) Genel kaynak kusurları için en fazla iki tamire izin verilir.Her iki onarım da hala yetersiz ise kaynak kesilmeli ve tam kaynak işlemine göre yeniden kaynak yapılmalıdır.
Gönderim zamanı: 21 Haziran 2023
