1. Overzicht van cryogeen staal
1) De technische vereisten voor staal bij lage temperaturen zijn over het algemeen: voldoende sterkte en voldoende taaiheid in een omgeving met lage temperaturen, goede lasprestaties, verwerkingsprestaties en corrosieweerstand, enz. Onder hen de taaiheid bij lage temperaturen, dat wil zeggen het vermogen het voorkomen en uitbreiden van brosse breuk bij lage temperatuur is de belangrijkste factor.Daarom schrijven landen meestal een bepaalde slagvastheidswaarde voor bij de laagste temperatuur.
2) Van de componenten van staal bij lage temperatuur wordt algemeen aangenomen dat elementen zoals koolstof, silicium, fosfor, zwavel en stikstof de taaiheid bij lage temperatuur verslechteren, en fosfor is het schadelijkst, dus vroege defosforisatie bij lage temperatuur zou moeten zijn uitgevoerd tijdens het smelten.Elementen zoals mangaan en nikkel kunnen de taaiheid bij lage temperaturen verbeteren.Voor elke toename van het nikkelgehalte met 1% kan de kritische overgangstemperatuur voor brosheid met ongeveer 20°C worden verlaagd.
3) Het warmtebehandelingsproces heeft een beslissende invloed op de metallografische structuur en korrelgrootte van staal bij lage temperatuur, wat ook van invloed is op de taaiheid bij lage temperatuur van staal.Na een afschrik- en ontlaatbehandeling is de taaiheid bij lage temperatuur duidelijk verbeterd.
4) Volgens de verschillende warmvormingsmethoden kan staal bij lage temperatuur worden onderverdeeld in gietstaal en gewalst staal.Volgens het verschil in samenstelling en metallografische structuur kan staal bij lage temperatuur worden onderverdeeld in: laaggelegeerd staal, 6% nikkelstaal, 9% nikkelstaal, chroom-mangaan of chroom-mangaan-nikkel austenitisch staal en chroom-nikkel austenitisch roestvrij staal wachten.Laaggelegeerd staal wordt over het algemeen gebruikt in een temperatuurbereik van ongeveer -100°C voor de fabricage van koelapparatuur, transportapparatuur, vinylopslagruimten en petrochemische apparatuur.In de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Japan en andere landen wordt 9% nikkelstaal veel gebruikt in constructies bij lage temperaturen bij 196°C, zoals opslagtanks voor opslag en transport van vloeibaar biogas en methaan, apparatuur voor de opslag van vloeibare zuurstof , en de productie van vloeibare zuurstof en vloeibare stikstof.Austenitisch roestvrij staal is een zeer goed constructiemateriaal bij lage temperaturen.Het heeft een goede taaiheid bij lage temperaturen, uitstekende lasprestaties en een laag warmtegeleidingsvermogen.Het wordt veel gebruikt in velden met lage temperaturen, zoals transporttankers en opslagtanks voor vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof.Omdat het echter meer chroom en nikkel bevat, is het duurder.
2. Overzicht van lasconstructies van staal bij lage temperatuur
Bij het selecteren van de lasconstructiemethode en constructiecondities van lagetemperatuurstaal, ligt de focus van het probleem op de volgende twee aspecten: het voorkomen van de verslechtering van de lagetemperatuurtaaiheid van de lasverbinding en het voorkomen van lasscheuren.
1) Schuine bewerking
De groefvorm van lagetemperatuurstalen lasverbindingen verschilt in principe niet van die van gewoon koolstofstaal, laaggelegeerd staal of roestvrij staal en kan zoals gebruikelijk worden behandeld.Maar voor 9Ni Gang is de openingshoek van de groef bij voorkeur niet minder dan 70 graden en de stompe rand bij voorkeur niet minder dan 3 mm.
Alle lage-temperatuurstaalsoorten kunnen worden gesneden met een autogeen-acetyleentoorts.Alleen is de snijsnelheid iets lager bij het met gas snijden van 9Ni-staal dan bij het met gas snijden van gewoon constructiestaal van koolstof.Als de dikte van het staal groter is dan 100 mm, kan de snijkant worden voorverwarmd tot 150-200°C vóór het gassnijden, maar niet meer dan 200°C.
Gassnijden heeft geen nadelige effecten op de gebieden die worden beïnvloed door lashitte.Door de zelfhardende eigenschappen van nikkelhoudend staal zal het snijvlak echter uitharden.Om de goede werking van de lasverbinding te garanderen, kunt u het beste een slijpschijf gebruiken om het oppervlak van het snijvlak schoon te slijpen voordat u gaat lassen.
Booggutsen kan worden gebruikt als de lasrups of het basismetaal moet worden verwijderd tijdens de lasconstructie.Het oppervlak van de inkeping moet echter nog steeds schoon worden geschuurd voordat u het opnieuw aanbrengt.
Oxyacetyleen vlamgutsen mag niet worden gebruikt vanwege het gevaar van oververhitting van het staal.
2) Selectie van lasmethode
Typische lasmethoden die beschikbaar zijn voor staal op lage temperatuur zijn onder meer booglassen, booglassen onder poederdek en argonbooglassen met gesmolten elektroden.
Booglassen is de meest gebruikte lasmethode voor lagetemperatuurstaal en kan in verschillende lasposities worden gelast.De laswarmte-invoer is ongeveer 18-30KJ/cm.Als een elektrode van het waterstofarme type wordt gebruikt, kan een volledig bevredigende lasverbinding worden verkregen.Niet alleen de mechanische eigenschappen zijn goed, ook de kerftaaiheid is behoorlijk goed.Bovendien is de booglasmachine eenvoudig en goedkoop, is de investering in apparatuur klein en wordt deze niet beïnvloed door de positie en richting.voordelen zoals beperkingen.
De warmte-inbreng van onderpoederlassen van staal op lage temperatuur is ongeveer 10-22 KJ/cm.Vanwege de eenvoudige uitrusting, het hoge lasrendement en de gemakkelijke bediening wordt het veel gebruikt.Vanwege het warmte-isolerende effect van de flux zal de koelsnelheid echter worden vertraagd, waardoor er een grotere neiging is om hete scheuren te genereren.Bovendien kunnen onzuiverheden en Si vaak het lasmetaal binnendringen vanuit het vloeimiddel, wat deze neiging verder zal stimuleren.Let daarom bij het gebruik van onderpoederlassen op de keuze van lasdraad en flux en ga voorzichtig te werk.
De verbindingen die zijn gelast door lassen met CO2-gasbescherming hebben een lage taaiheid en worden daarom niet gebruikt bij het lassen van staal bij lage temperatuur.
Wolfraam-argobooglassen (TIG-lassen) wordt meestal handmatig uitgevoerd en de laswarmte-invoer is beperkt tot 9-15 KJ/cm.Daarom, hoewel gelaste verbindingen volledig bevredigende eigenschappen hebben, zijn ze volledig ongeschikt wanneer de staaldikte groter is dan 12 mm.
MIG-lassen is de meest gebruikte automatische of semi-automatische lasmethode bij het lassen van staal bij lage temperaturen.De laswarmte-invoer is 23-40KJ/cm.Volgens de druppeloverdrachtsmethode kan deze worden onderverdeeld in drie typen: overdrachtsproces met kortsluiting (lagere warmte-invoer), jet-overdrachtsproces (hogere warmte-invoer) en pulsjet-overdrachtsproces (hoogste warmte-invoer).Kortsluitovergang MIG-lassen heeft het probleem van onvoldoende penetratie en het defect van slechte fusie kan optreden.Soortgelijke problemen doen zich voor bij andere MIG-fluxen, maar in een andere mate.Om de boog geconcentreerder te maken om een bevredigende penetratie te bereiken, kunnen enkele procenten tot tientallen procenten CO2 of O2 worden geïnfiltreerd in zuiver argon als beschermgas.Passende percentages worden bepaald door testen voor het specifieke staal dat wordt gelast.
3) Selectie van lasmaterialen
Lasmaterialen (inclusief lasdraad, lasdraad en flux, etc.) moeten over het algemeen gebaseerd zijn op de gebruikte lasmethode.Gezamenlijke vorm en groefvorm en andere noodzakelijke kenmerken om te kiezen.Voor staal bij lage temperatuur is het belangrijkste om op te letten dat het lasmetaal voldoende taaiheid bij lage temperatuur heeft om bij het basismetaal te passen, en het gehalte aan diffundeerbare waterstof erin te minimaliseren.
Xinfa-lassen heeft een uitstekende kwaliteit en een sterke duurzaamheid. Raadpleeg voor meer informatie:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Aluminium gedeoxideerd staal
Met aluminium gedeoxideerd staal is een staalsoort die erg gevoelig is voor de invloed van de afkoelsnelheid na het lassen.De meeste elektroden die worden gebruikt bij handmatig booglassen van aluminium gedeoxideerd staal zijn Si-Mn-waterstofarme elektroden of 1,5% Ni- en 2,0% Ni-elektroden.
Om de warmte-invoer van het lassen te verminderen, gebruikt aluminium gedeoxideerd staal over het algemeen alleen meerlaags lassen met dunne elektroden van ≤¢3~3,2 mm, zodat de secundaire warmtecyclus van de bovenste laslaag kan worden gebruikt om de korrels te verfijnen.
De slagtaaiheid van het lasmetaal gelast met een elektrode uit de Si-Mn-serie zal sterk afnemen bij 50 ℃ met de toename van de warmte-invoer.Wanneer de warmtetoevoer bijvoorbeeld toeneemt van 18 KJ/cm naar 30 KJ/cm, zal de taaiheid met meer dan 60% afnemen.1,5% Ni-serie en 2,5% Ni-serie laselektroden zijn hier niet al te gevoelig voor, dus het is het beste om dit soort elektrode te kiezen om te lassen.
Onderpoederdeklassen is een veelgebruikte automatische lasmethode voor aluminium gedesoxideerd staal.De lasdraad die wordt gebruikt bij onderpoederlassen is bij voorkeur van het soort dat 1,5-3,5% nikkel en 0,5-1,0% molybdeen bevat.
Volgens de literatuur kan met 2,5% Ni - 0,8% Cr - 0,5% Mo of 2% Ni lasdraad, gecombineerd met de juiste flux, de gemiddelde Charpy-taaiheidswaarde van het lasmetaal bij -55°C 56-70J (5,7 ~7.1Kgf.m).Zelfs wanneer lasdraad van 0,5% Mo en een basisvloeimiddel van een mangaanlegering worden gebruikt, kan, zolang de warmtetoevoer onder de 26 KJ/cm wordt gehouden, nog steeds lasmetaal met ν∑-55=55J (5,6 Kgf.m) worden geproduceerd.
Bij het selecteren van flux moet aandacht worden besteed aan de afstemming van Si en Mn in het lasmetaal.Test bewijs.De verschillende Si- en Mn-gehalten in het lasmetaal zullen de Charpy-taaiheidswaarde sterk veranderen.De Si- en Mn-inhoud met de beste taaiheidswaarde is 0,1~0,2%Si en 0,7~1,1%Mn.Bij het selecteren van lasdraad en Houd hier rekening mee bij het solderen.
Wolfraam-argobooglassen en metaal-argobooglassen worden minder gebruikt in aluminium gedesoxideerd staal.Bovenstaande lasdraden voor onderpoederdeklassen kunnen ook gebruikt worden voor argonbooglassen.
(2) 2.5Ni staal en 3.5Ni
Het onder poederdek lassen of MIG lassen van 2.5Ni staal en 3.5Ni staal kan over het algemeen worden gelast met dezelfde lasdraad als het basismateriaal.Maar zoals Wilkinson-formule (5) laat zien, is Mn een warmscheurremmend element voor lage-temperatuurstaal met een laag nikkelgehalte.Het houden van het mangaangehalte in het lasmetaal op ongeveer 1,2% is zeer gunstig om hete scheuren zoals boogkraterscheuren te voorkomen.Hiermee moet rekening worden gehouden bij het kiezen van de combinatie van lasdraad en vloeimiddel.
3.5Ni-staal heeft de neiging om getemperd en bros te worden, dus na warmtebehandeling na het lassen (bijvoorbeeld 620°C×1 uur, daarna afkoeling in de oven) om restspanning te elimineren, zal ν∑-100 scherp dalen van 3,8 Kgf.m naar 2.1Kgf.m kan niet meer aan de eisen voldoen.Het lasmetaal gevormd door lassen met lasdraad uit de 4,5% Ni-0,2% Mo-serie heeft een veel kleinere neiging tot verbrossing.Het gebruik van deze lasdraad kan bovenstaande problemen voorkomen.
(3) 9Ni-staal
9Ni-staal wordt meestal warmtebehandeld door afschrikken en ontlaten of tweemaal normaliseren en ontlaten om de taaiheid bij lage temperaturen te maximaliseren.Maar het lasmetaal van dit staal kan niet zoals hierboven met hitte worden behandeld.Daarom is het moeilijk om een lasmetaal te verkrijgen met een taaiheid bij lage temperatuur die vergelijkbaar is met die van het basismetaal als lastoevoegmaterialen op ijzerbasis worden gebruikt.Momenteel worden voornamelijk lasmaterialen met een hoog nikkelgehalte gebruikt.De lassen die door dergelijke lasmaterialen worden afgezet, zullen volledig austenitisch zijn.Hoewel het de nadelen heeft van een lagere sterkte dan het 9Ni-stalen basismateriaal en zeer dure prijzen, is brosse breuk er geen serieus probleem meer voor.
Uit het bovenstaande kan worden opgemaakt dat, omdat het lasmetaal volledig austenitisch is, de taaiheid bij lage temperatuur van het lasmetaal dat wordt gebruikt voor het lassen met elektroden en draden volledig vergelijkbaar is met dat van het basismetaal, maar de treksterkte en het vloeipunt zijn lager dan het basismetaal.Nikkelhoudend staal is zelfhardend, dus de meeste elektroden en draden besteden aandacht aan het beperken van het koolstofgehalte om een goede lasbaarheid te bereiken.
Mo is een belangrijk versterkend element in lasmaterialen, terwijl Nb, Ta, Ti en W belangrijke versterkende elementen zijn, waaraan bij de selectie van lasmaterialen alle aandacht is besteed.
Wanneer dezelfde lasdraad wordt gebruikt om te lassen, zijn de sterkte en taaiheid van het lasmetaal van onderpoederlassen slechter dan die van MIG-lassen, wat kan worden veroorzaakt door de vertraging van de afkoelsnelheid van de las en de mogelijke infiltratie van onzuiverheden of Si uit de stroom van.
3. A333-GR6 lassen van stalen buizen bij lage temperatuur
1) Lasbaarheidsanalyse van A333-GR6 staal
A333-GR6-staal behoort tot staal met lage temperatuur, de minimale bedrijfstemperatuur is -70 ℃ en wordt meestal geleverd in genormaliseerde of genormaliseerde en getemperde toestand.A333-GR6-staal heeft een laag koolstofgehalte, dus de verhardingsneiging en de neiging tot koudscheuren zijn relatief klein, het materiaal heeft een goede taaiheid en plasticiteit, het is over het algemeen niet gemakkelijk om verhardings- en scheurdefecten te produceren en heeft een goede lasbaarheid.ER80S-Ni1 argonbooglasdraad kan worden gebruikt Met W707Ni-elektrode, gebruik argon-elektrisch verbindingslassen, of gebruik ER80S-Ni1 argonbooglasdraad en gebruik volledig argonbooglassen om een goede taaiheid van lasverbindingen te garanderen.Het merk argonbooglasdraad en -elektrode kan ook producten kiezen met dezelfde prestaties, maar ze mogen alleen worden gebruikt met toestemming van de eigenaar.
2) Lasproces
Raadpleeg voor gedetailleerde lasprocesmethoden het lasprocesinstructieboek of WPS.Tijdens het lassen worden stomplassen van het I-type en volledig argonbooglassen gebruikt voor buizen met een diameter van minder dan 76,2 mm;voor buizen met een diameter groter dan 76,2 mm worden V-vormige groeven gemaakt en wordt de methode van argon-elektrisch combinatielassen met argonbooglassen en meerlaagse vulling gebruikt of de methode van volledig argonbooglassen.De specifieke methode is om de overeenkomstige lasmethode te selecteren op basis van het verschil in buisdiameter en buiswanddikte in de door de eigenaar goedgekeurde WPS.
3) Warmtebehandelingsproces
(1) Voorverwarmen vóór het lassen
Wanneer de omgevingstemperatuur lager is dan 5 °C, moet het laswerk worden voorverwarmd en is de voorverwarmingstemperatuur 100-150 °C;het voorverwarmbereik is 100 mm aan beide zijden van de las;het wordt verwarmd met een oxyacetyleenvlam (neutrale vlam) en de temperatuur wordt gemeten De pen meet de temperatuur op een afstand van 50-100 mm van het midden van de las, en de temperatuurmeetpunten zijn gelijkmatig verdeeld om de temperatuur beter te beheersen .
(2) Warmtebehandeling na het lassen
Om de kerftaaiheid van staal bij lage temperatuur te verbeteren, zijn de algemeen gebruikte materialen gedoofd en getemperd.Onjuiste warmtebehandeling na het lassen verslechtert vaak de prestaties bij lage temperaturen, waaraan voldoende aandacht moet worden besteed.Daarom wordt, behalve in de omstandigheden van een grote lasdikte of zeer zware beperkingen, een warmtebehandeling na het lassen meestal niet uitgevoerd voor staal op lage temperatuur.Het lassen van nieuwe LPG-pijpleidingen in CSPC vereist bijvoorbeeld geen warmtebehandeling na het lassen.Als in sommige projecten inderdaad een warmtebehandeling na het lassen vereist is, moeten de verwarmingssnelheid, de constante temperatuurtijd en de koelsnelheid van de warmtebehandeling na het lassen strikt in overeenstemming zijn met de volgende voorschriften:
Wanneer de temperatuur boven 400 ℃ stijgt, mag de verwarmingssnelheid niet hoger zijn dan 205 × 25/δ ℃/h en niet hoger dan 330 ℃/h. De constante temperatuurtijd moet 1 uur per 25 mm wanddikte zijn en niet minder dan 15 minuten.Tijdens de constante temperatuurperiode moet het temperatuurverschil tussen de hoogste en de laagste temperatuur lager zijn dan 65 ℃.
Na een constante temperatuur mag de koelsnelheid niet hoger zijn dan 65 × 25/δ ℃/h en niet hoger dan 260 ℃/h.Onder de 400 ℃ is natuurlijke koeling toegestaan.Warmtebehandelingsapparatuur van het type TS-1, bestuurd door een computer.
4) Voorzorgsmaatregelen
(1) Strikt voorverwarmen volgens de voorschriften en de tussenlaagtemperatuur regelen, en de tussenlaagtemperatuur wordt geregeld op 100-200 ℃.Elke lasnaad moet in één keer worden gelast en als deze wordt onderbroken, moeten maatregelen voor langzame afkoeling worden genomen.
(2) Het is ten strengste verboden om het oppervlak van de las te beschadigen door de boog.De boogkrater moet worden opgevuld en de defecten moeten worden geslepen met een slijpschijf wanneer de boog gesloten is.De verbindingen tussen lagen van meerlaags lassen moeten verspringend zijn.
(3) Controleer strikt de lijnenergie, gebruik kleine stroom, lage spanning en snel lassen.De laslengte van elke W707Ni-elektrode met een diameter van 3,2 mm moet groter zijn dan 8 cm.
(4) De werkingsmodus van korte boog en geen zwaai moet worden aangenomen.
(5) Het volledige penetratieproces moet worden toegepast en moet worden uitgevoerd in strikte overeenstemming met de vereisten van de lasprocesspecificatie en lasproceskaart.
(6) De versterking van de las is 0 ~ 2 mm en de breedte van elke zijde van de las is ≤ 2 mm.
(7) Niet-destructief onderzoek kan worden uitgevoerd ten minste 24 uur nadat de visuele lasinspectie is gekwalificeerd.Stompe lassen in pijpleidingen zijn onderworpen aan JB 4730-94.
(8) "Drukvaten: niet-destructief testen van drukvaten", norm klasse II.
(9) De lasreparatie moet worden uitgevoerd vóór de warmtebehandeling na het lassen.Als reparatie nodig is na warmtebehandeling, moet de las na reparatie opnieuw worden verwarmd.
(10) Als de geometrische afmeting van het lasoppervlak de norm overschrijdt, is slijpen toegestaan en mag de dikte na slijpen niet minder zijn dan de ontwerpvereiste.
(11) Voor algemene lasfouten zijn maximaal twee reparaties toegestaan.Als de twee reparaties nog steeds ongeschikt zijn, moet de las worden afgesneden en opnieuw worden gelast volgens het volledige lasproces.
Posttijd: 21 juni 2023
