1. Kriogēnā tērauda pārskats
1) Tehniskās prasības zemas temperatūras tēraudam parasti ir šādas: pietiekama izturība un pietiekama stingrība zemas temperatūras vidē, laba metināšanas veiktspēja, apstrādes veiktspēja un izturība pret koroziju utt. Tostarp zemas temperatūras izturība, tas ir, spēja lai novērstu trauslu lūzumu rašanos un izplešanos zemā temperatūrā, ir vissvarīgākais faktors. Tāpēc valstis parasti nosaka noteiktu triecienizturības vērtību zemākajā temperatūrā.
2) Starp zemas temperatūras tērauda sastāvdaļām parasti tiek uzskatīts, ka tādi elementi kā ogleklis, silīcijs, fosfors, sērs un slāpeklis pasliktina izturību zemā temperatūrā, un fosfors ir viskaitīgākais, tāpēc ir jāveic agrīna zemas temperatūras defosforizācija. veic kausēšanas laikā. Tādi elementi kā mangāns un niķelis var uzlabot izturību zemā temperatūrā. Par katru 1% niķeļa satura pieaugumu trauslā kritiskā pārejas temperatūra var tikt samazināta par aptuveni 20°C.
3) Termiskās apstrādes procesam ir izšķiroša ietekme uz zemas temperatūras tērauda metalogrāfisko struktūru un graudu izmēru, kas ietekmē arī tērauda izturību zemā temperatūrā. Pēc rūdīšanas un rūdīšanas, izturība zemā temperatūrā acīmredzami uzlabojas.
4) Saskaņā ar dažādām karstās formēšanas metodēm zemas temperatūras tēraudu var iedalīt tēraudā un velmētā tēraudā. Saskaņā ar sastāva un metalogrāfiskās struktūras atšķirībām zemas temperatūras tēraudu var iedalīt: zema leģētā tērauda, 6% niķeļa tērauda, 9% niķeļa tērauda, hroma-mangāna vai hroma-mangāna-niķeļa austenīta tērauda un hroma-niķeļa austenīta nerūsējošā tērauda. pagaidi. Mazleģēto tēraudu parasti izmanto temperatūras diapazonā aptuveni -100°C saldēšanas iekārtu, transporta iekārtu, vinila uzglabāšanas telpu un naftas ķīmijas iekārtu ražošanā. Amerikas Savienotajās Valstīs, Lielbritānijā, Japānā un citās valstīs 9% niķeļa tēraudu plaši izmanto zemas temperatūras konstrukcijās 196°C temperatūrā, piemēram, uzglabāšanas tvertnēs sašķidrinātās biogāzes un metāna uzglabāšanai un transportēšanai, iekārtās šķidrā skābekļa uzglabāšanai. un šķidrā skābekļa un šķidrā slāpekļa ražošana. Austenīta nerūsējošais tērauds ir ļoti labs zemas temperatūras konstrukcijas materiāls. Tam ir laba zemas temperatūras izturība, lieliska metināšanas veiktspēja un zema siltumvadītspēja. To plaši izmanto zemas temperatūras laukos, piemēram, transporta tankkuģos un šķidrā ūdeņraža un šķidrā skābekļa uzglabāšanas tvertnēs. Tomēr, tā kā tajā ir vairāk hroma un niķeļa, tas ir dārgāks.
2. Pārskats par zemas temperatūras tērauda metināšanas konstrukciju
Izvēloties zemas temperatūras tērauda metināšanas konstrukcijas metodi un konstrukcijas nosacījumus, problēmas uzmanības centrā ir šādi divi aspekti: metinātā savienojuma zemas temperatūras stingrības pasliktināšanās novēršana un metināšanas plaisu rašanās novēršana.
1) Slīpu apstrāde
Zemas temperatūras tērauda metināto savienojumu rievas forma principā neatšķiras no parastā oglekļa tērauda, mazleģētā tērauda vai nerūsējošā tērauda, un to var apstrādāt kā parasti. Bet 9Ni Gang rievas atvēršanas leņķim vēlams būt ne mazākam par 70 grādiem, un neasajai malai vēlams ne mazāk kā 3 mm.
Visus zemas temperatūras tēraudus var griezt ar oksiacetilēna degli. Griežot 9Ni tēraudu ar gāzi, griešanas ātrums ir nedaudz mazāks nekā parastā oglekļa konstrukcijas tērauda griešanas ar gāzi. Ja tērauda biezums pārsniedz 100 mm, griešanas malu pirms gāzes griešanas var uzsildīt līdz 150-200°C, bet ne vairāk kā 200°C.
Gāzes griešanai nav negatīvas ietekmes uz zonām, kuras ietekmē metināšanas karstums. Tomēr niķeli saturoša tērauda pašcietēšanas īpašību dēļ griezuma virsma sacietēs. Lai nodrošinātu apmierinošu metinātā savienojuma darbību, vislabāk ir izmantot slīpripu, lai pirms metināšanas noslīpētu griezuma virsmu tīru.
Loka gropi var izmantot, ja metināšanas konstrukciju laikā ir jānoņem metinājuma lodītes vai parastais metāls. Tomēr pirms atkārtotas uzklāšanas iecirtuma virsma joprojām ir jānoslīpē.
Oksiacetilēna liesmas urbšanu nedrīkst izmantot, jo pastāv tērauda pārkaršanas risks.
2) Metināšanas metodes izvēle
Tipiskas zemas temperatūras tērauda metināšanas metodes ir loka metināšana, iegremdētā loka metināšana un kausēta elektroda argona loka metināšana.
Loka metināšana ir visbiežāk izmantotā metināšanas metode zemas temperatūras tēraudam, un to var metināt dažādās metināšanas pozīcijās. Metināšanas siltuma padeve ir aptuveni 18-30KJ/cm. Ja tiek izmantots zema ūdeņraža tipa elektrods, var iegūt pilnīgi apmierinošu metināto savienojumu. Ne tikai mehāniskās īpašības ir labas, bet arī roba izturība ir diezgan laba. Turklāt loka metināšanas iekārta ir vienkārša un lēta, un iekārtas ieguldījums ir neliels, un to neietekmē pozīcija un virziens. priekšrocības, piemēram, ierobežojumi.
Zemas temperatūras tērauda iegremdētā loka metināšanas siltuma padeve ir aptuveni 10-22KJ/cm. Pateicoties vienkāršajam aprīkojumam, augstajai metināšanas efektivitātei un ērtai darbībai, to plaši izmanto. Tomēr plūsmas siltumizolācijas efekta dēļ dzesēšanas ātrums tiks palēnināts, tāpēc ir lielāka tendence radīt karstas plaisas. Turklāt piemaisījumi un Si bieži var iekļūt metinātajā metālā no plūsmas, kas vēl vairāk veicinās šo tendenci. Tāpēc, izmantojot zemūdens loka metināšanu, pievērsiet uzmanību metināšanas stieples un plūsmas izvēlei un rīkojieties uzmanīgi.
Savienojumiem, kas metināti ar CO2 gāzu ekranēto metināšanu, ir zema izturība, tāpēc tos neizmanto zemas temperatūras tērauda metināšanā.
Volframa argona loka metināšana (TIG metināšana) parasti tiek veikta manuāli, un tās metināšanas siltuma padeve ir ierobežota līdz 9-15KJ/cm. Tāpēc, lai gan metinātajiem savienojumiem ir pilnīgi apmierinošas īpašības, tie ir pilnīgi nepiemēroti, ja tērauda biezums pārsniedz 12 mm.
MIG metināšana ir visplašāk izmantotā automātiskā vai pusautomātiskā metināšanas metode zemas temperatūras tērauda metināšanā. Tā metināšanas siltuma padeve ir 23-40KJ/cm. Saskaņā ar pilienu pārneses metodi to var iedalīt trīs veidos: īssavienojuma pārneses process (mazāka siltuma padeve), strūklas pārneses process (lielāka siltuma padeve) un impulsa strūklas pārneses process (lielākā siltuma padeve). Īssavienojuma pārejas MIG metināšanai ir nepietiekama iespiešanās problēma, un var rasties sliktas saplūšanas defekts. Līdzīgas problēmas pastāv ar citām MIG plūsmām, bet atšķirīgā mērā. Lai loku padarītu koncentrētāku un panāktu apmierinošu iespiešanos, no vairākiem procentiem līdz desmitiem procentu CO2 vai O2 var infiltrēt tīrā argonā kā aizsarggāzē. Atbilstošus procentus nosaka, pārbaudot konkrēto metināmo tēraudu.
3) Metināšanas materiālu izvēle
Metināšanas materiālu (tostarp metināšanas stieni, metināšanas stiepli un plūsmu utt.) pamatā jābūt izmantotajai metināšanas metodei. Savienojuma forma un rievas forma un citi nepieciešamie parametri, kas jāizvēlas. Zemas temperatūras tēraudam vissvarīgākais, kam jāpievērš uzmanība, ir panākt, lai metinātajam metālam būtu pietiekami zemas temperatūras stingrība, lai tas atbilstu parastajam metālam, un līdz minimumam samazināt difūzā ūdeņraža saturu tajā.
Xinfa metināšanai ir lieliska kvalitāte un spēcīga izturība, lai iegūtu sīkāku informāciju, lūdzu, pārbaudiet:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Alumīnija deoksidēts tērauds
Alumīnija deoksidēts tērauds ir tērauda marka, kas ir ļoti jutīga pret dzesēšanas ātruma ietekmi pēc metināšanas. Lielākā daļa elektrodu, ko izmanto alumīnija deoksidēta tērauda loka metināšanā, ir Si-Mn elektrodi ar zemu ūdeņraža saturu vai 1,5% Ni un 2,0% Ni elektrodi.
Lai samazinātu metināšanas siltuma ievadi, alumīnija deoksidētais tērauds parasti izmanto tikai daudzslāņu metināšanu ar plāniem elektrodiem ≤¢3–3,2 mm, lai graudu rafinēšanai varētu izmantot metināšanas augšējā slāņa sekundāro siltuma ciklu.
Metinātā metāla, kas metināts ar Si-Mn sērijas elektrodu, triecienizturība strauji samazināsies pie 50 ℃, palielinoties siltuma padevei. Piemēram, kad siltuma padeve palielinās no 18KJ/cm līdz 30KJ/cm, stingrība zaudēs vairāk nekā 60%. 1,5% Ni sērijas un 2,5% Ni sērijas metināšanas elektrodi nav pārāk jutīgi pret to, tāpēc metināšanai vislabāk ir izvēlēties šāda veida elektrodus.
Iegremdētā loka metināšana ir plaši izmantota alumīnija deoksidēta tērauda automātiskās metināšanas metode. Metināšanas stieple, ko izmanto iegremdētā loka metināšanā, vēlams ir tāda, kas satur 1,5–3,5% niķeļa un 0,5–1,0% molibdēna.
Saskaņā ar literatūru, izmantojot 2,5%Ni-0,8%Cr-0,5%Mo vai 2%Ni metināšanas stiepli, kas saskaņota ar atbilstošu plūsmu, metinātā metāla vidējā Šarpi izturības vērtība -55 °C temperatūrā var sasniegt 56-70 J (5,7). ~7.1Kgf.m). Pat tad, ja tiek izmantota 0,5% Mo metināšanas stieple un mangāna sakausējuma pamata plūsma, ja siltuma ievade tiek kontrolēta zem 26KJ/cm, joprojām var ražot metināto metālu ar ν∑-55=55J (5,6Kgf.m).
Izvēloties plūsmu, uzmanība jāpievērš Si un Mn sakritībai metinātajā metālā. Testa pierādījums. Atšķirīgais Si un Mn saturs metinātajā metālā ievērojami mainīs Charpy stingrības vērtību. Si un Mn saturs ar vislabāko stingrības vērtību ir 0,1–0,2% Si un 0,7–1,1% Mn. Izvēloties metināšanas stiepli un Ņemiet vērā to, veicot lodēšanu.
Volframa argona loka metināšana un metāla argona loka metināšana mazāk tiek izmantota alumīnija deoksidētā tēraudā. Iepriekš minētās metināšanas stieples iegremdētā loka metināšanai var izmantot arī argona loka metināšanai.
(2) 2,5 Ni tērauds un 3,5 Ni
2,5 Ni tērauda un 3,5 Ni tērauda iegremdētā loka metināšanu vai MIG metināšanu parasti var metināt ar to pašu metināšanas stiepli kā pamatmateriālu. Taču, kā parāda Vilkinsona formula (5), Mn ir karstās plaisāšanas inhibitors elements zemas temperatūras tēraudam ar zemu niķeļa saturu. Mangāna satura uzturēšana metinātajā metālā apmēram 1,2% ir ļoti izdevīga, lai novērstu karstās plaisas, piemēram, loka krātera plaisas. Tas jāņem vērā, izvēloties metināšanas stieples un plūsmas kombināciju.
3,5 Ni tērauds mēdz būt rūdīts un trausls, tāpēc pēc metināšanas termiskās apstrādes (piemēram, 620°C × 1 stunda, pēc tam dzesēšanas krāsnī), lai novērstu atlikušo spriegumu, ν∑-100 strauji samazināsies no 3,8 Kgf.m līdz 2.1Kgf.m vairs nevar atbilst prasībām. Metinātajam metālam, kas izveidots, metinot ar 4,5% Ni-0,2% Mo sērijas metināšanas stiepli, ir daudz mazāka tendence uz trauslumu. Izmantojot šo metināšanas stiepli, var izvairīties no iepriekš minētajām grūtībām.
(3) 9Ni tērauds
9Ni tēraudu parasti termiski apstrādā ar rūdīšanu un rūdīšanu vai divreiz normalizēšanu un rūdīšanu, lai maksimāli palielinātu tā izturību zemā temperatūrā. Bet šī tērauda metināto metālu nevar termiski apstrādāt, kā minēts iepriekš. Tāpēc ir grūti iegūt metināto metālu ar zemas temperatūras stingrību, kas ir salīdzināma ar parastā metāla izturību, ja tiek izmantoti metināšanas palīgmateriāli uz dzelzs bāzes. Pašlaik galvenokārt tiek izmantoti metināšanas materiāli ar augstu niķeļa saturu. Metinātās šuves, ko uzklāj šādi metināšanas materiāli, būs pilnībā austenīta. Lai gan tam ir trūkumi – zemāka izturība nekā 9Ni tērauda pamatmateriālam un ļoti dārgas cenas, trausls lūzums tam vairs nav nopietna problēma.
No iepriekš minētā var zināt, ka, tā kā metinātais metāls ir pilnībā austenīts, metinātā metāla izturība zemā temperatūrā, ko izmanto metināšanai ar elektrodiem un stieplēm, ir pilnībā salīdzināma ar parastā metāla izturību, bet stiepes izturība un tecēšanas robeža ir zemāks par parasto metālu. Niķeli saturošs tērauds ir pašsacietējošs, tāpēc lielākā daļa elektrodu un vadu pievērš uzmanību oglekļa satura ierobežošanai, lai panāktu labu metināmību.
Mo ir svarīgs stiprinošais elements metināšanas materiālos, savukārt Nb, Ta, Ti un W ir svarīgi rūdīšanas elementi, kuriem metināšanas materiālu izvēlē ir pievērsta visa uzmanība.
Ja metināšanai izmanto vienu un to pašu metināšanas stiepli, iegremdētā loka metināšanas metinātā metāla stiprība un stingrība ir sliktāka nekā MIG metināšanai, ko var izraisīt metinājuma dzesēšanas ātruma palēnināšanās un iespējamā piemaisījumu vai Si infiltrācija. no plūsmas.
3. A333-GR6 zemas temperatūras tērauda cauruļu metināšana
1) A333-GR6 tērauda metināmības analīze
A333-GR6 tērauds pieder pie zemas temperatūras tērauda, minimālā darba temperatūra ir -70 ℃, un tas parasti tiek piegādāts normalizētā vai normalizētā un rūdītā stāvoklī. A333-GR6 tēraudam ir zems oglekļa saturs, tāpēc sacietēšanas tendence un aukstās plaisāšanas tendence ir salīdzinoši neliela, materiālam ir laba stingrība un plastiskums, parasti nav viegli radīt sacietēšanas un plaisu defektus, un tam ir laba metināmība. ER80S-Ni1 argona loka metināšanas stiepli var izmantot Ar W707Ni elektrodu, izmantojiet argona-elektrisko savienojumu metināšanu vai izmantojiet ER80S-Ni1 argona loka metināšanas stiepli un izmantojiet pilnu argona loka metināšanu, lai nodrošinātu labu metināto savienojumu stingrību. Argona loka metināšanas stieples un elektrodu zīmols var izvēlēties arī produktus ar tādu pašu veiktspēju, taču tos var izmantot tikai ar īpašnieka piekrišanu.
2) Metināšanas process
Detalizētas metināšanas procesa metodes skatiet metināšanas procesa instrukciju grāmatā vai WPS. Metināšanas laikā caurulēm, kuru diametrs ir mazāks par 76,2 mm, tiek pieņemts I tipa sadursavienojums un pilna argona loka metināšana; caurulēm, kuru diametrs ir lielāks par 76,2 mm, tiek izgatavotas V-veida rievas un tiek izmantota argona-elektriskās kombinētās metināšanas metode ar argona loka gruntēšanu un daudzslāņu pildījumu vai Pilna argona loka metināšanas metode. Specifiskā metode ir izvēlēties atbilstošo metināšanas metodi atbilstoši caurules diametra un caurules sieniņu biezuma atšķirībai īpašnieka apstiprinātajā VES.
3) Termiskās apstrādes process
(1) Uzsildīšana pirms metināšanas
Ja apkārtējās vides temperatūra ir zemāka par 5 °C, metināšana ir iepriekš jāuzsilda, un priekšsildīšanas temperatūra ir 100–150 °C; priekšsildīšanas diapazons ir 100 mm abās metinātās šuves pusēs; to silda ar oksiacetilēna liesmu (neitrālu liesmu), un temperatūra tiek mērīta Pildspalva mēra temperatūru 50-100 mm attālumā no metinājuma centra, un temperatūras mērīšanas punkti ir vienmērīgi sadalīti, lai labāk kontrolētu temperatūru. .
(2) Termiskā apstrāde pēc metināšanas
Lai uzlabotu zemas temperatūras tērauda robu stingrību, parasti izmantotie materiāli ir rūdīti un rūdīti. Nepareiza pēcmetināšanas termiskā apstrāde bieži pasliktina tā veiktspēju zemā temperatūrā, kam jāpievērš pietiekama uzmanība. Tāpēc zemas temperatūras tēraudam pēc metināšanas termisko apstrādi parasti neveic, izņemot apstākļus, kad ir liels metinājuma biezums vai ļoti smagi ierobežojoši apstākļi. Piemēram, jaunu LPG cauruļvadu metināšanai CSPC nav nepieciešama pēcmetināšanas termiskā apstrāde. Ja dažos projektos patiešām ir nepieciešama pēcmetināšanas termiskā apstrāde, pēcmetināšanas termiskās apstrādes sildīšanas ātrumam, nemainīgas temperatūras laikam un dzesēšanas ātrumam ir stingri jāatbilst šādiem noteikumiem:
Kad temperatūra paaugstinās virs 400 ℃, sildīšanas ātrums nedrīkst pārsniegt 205 × 25/δ ℃/h un nedrīkst pārsniegt 330 ℃/h. Pastāvīgai temperatūrai jābūt 1 stundai uz 25 mm sienas biezuma, bet ne mazākam par 15 minūtēm. Pastāvīgas temperatūras periodā temperatūras starpībai starp augstāko un zemāko temperatūru jābūt zemākai par 65 ℃.
Pēc nemainīgas temperatūras dzesēšanas ātrums nedrīkst būt lielāks par 65 × 25/δ ℃/h un nedrīkst būt lielāks par 260 ℃/h. Dabiskā dzesēšana ir atļauta zem 400 ℃. TS-1 tipa termiskās apstrādes iekārtas, ko vada dators.
4) Piesardzības pasākumi
(1) Stingri uzsildiet saskaņā ar noteikumiem un kontrolējiet starpslāņa temperatūru, un starpslāņa temperatūra tiek kontrolēta 100-200 ℃. Katru metināšanas šuvi metina vienā reizē, un, ja tā tiek pārtraukta, jāveic lēnas dzesēšanas pasākumi.
(2) Metinājuma virsmu stingri aizliegts saskrāpēt ar loku. Loka krāteris ir jāaizpilda un defekti jānoslīpē ar slīpripu, kad loks ir aizvērts. Savienojumiem starp daudzslāņu metināšanas slāņiem jābūt pakāpeniskiem.
(3) Stingri kontrolējiet līnijas enerģiju, izmantojiet mazu strāvu, zemu spriegumu un ātru metināšanu. Katra W707Ni elektroda metināšanas garumam ar diametru 3,2 mm jābūt lielākam par 8 cm.
(4) Jāizmanto īsa loka un bez šūpošanās darbības režīms.
(5) Ir jāpieņem pilns iespiešanās process, un tas jāveic stingri saskaņā ar metināšanas procesa specifikācijas un metināšanas procesa kartes prasībām.
(6) Metinātās šuves pastiprinājums ir 0 ~ 2 mm, un katras metinājuma malas platums ir ≤ 2 mm.
(7) Nesagraujošo testēšanu var veikt vismaz 24 stundas pēc tam, kad šuves vizuālā pārbaude ir kvalificēta. Uz cauruļvadu sadurmetinājumiem attiecas JB 4730-94.
(8) “Spiedientvertnes: spiedtvertņu nesagraujošā pārbaude” standarts, II klases kvalifikācija.
(9) Metināto šuvju remonts jāveic pirms termiskās apstrādes pēc metināšanas. Ja pēc termiskās apstrādes nepieciešams remonts, pēc remonta metinātā šuve ir atkārtoti jāuzsilda.
(10) Ja metinājuma virsmas ģeometriskais izmērs pārsniedz standartu, ir pieļaujama slīpēšana, un biezums pēc slīpēšanas nedrīkst būt mazāks par konstrukcijas prasību.
(11) Vispārīgiem metināšanas defektiem pieļaujami ne vairāk kā divi remontdarbi. Ja abi remontdarbi joprojām ir nekvalificēti, metinātā šuve ir jānogriež un jāatmetina saskaņā ar visu metināšanas procesu.
Publicēšanas laiks: 21. jūnijs 2023
