1. Yleiskatsaus kryogeeniseen teräkseen
1) Matalissa lämpötiloissa käytettävän teräksen tekniset vaatimukset ovat yleensä: riittävä lujuus ja riittävä sitkeys matalassa lämpötilassa, hyvä hitsaussuorituskyky, työstökyky ja korroosionkestävyys jne. Niistä matalan lämpötilan sitkeys, eli kyky hauraiden murtumien esiintymisen ja laajenemisen estäminen alhaisessa lämpötilassa on tärkein tekijä. Siksi maat yleensä määräävät tietyn iskusitkeysarvon alimmassa lämpötilassa.
2) Matalalämpöisen teräksen komponenteista uskotaan yleisesti, että sellaiset alkuaineet kuten hiili, pii, fosfori, rikki ja typpi heikentävät lujuutta matalassa lämpötilassa, ja fosfori on haitallisin, joten varhainen matalan lämpötilan fosforinpoisto tulisi tehdä. suoritetaan sulatuksen aikana. Elementit, kuten mangaani ja nikkeli, voivat parantaa kestävyyttä alhaisissa lämpötiloissa. Jokaista 1 % nikkelipitoisuuden lisäystä kohti hauras kriittinen siirtymälämpötila voidaan laskea noin 20°C.
3) Lämpökäsittelyprosessilla on ratkaiseva vaikutus matalan lämpötilan teräksen metallografiseen rakenteeseen ja raekokoon, mikä vaikuttaa myös teräksen matalan lämpötilan sitkeyteen. Karkaisu- ja karkaisukäsittelyn jälkeen matalan lämpötilan sitkeys paranee selvästi.
4) Erilaisten kuumamuovausmenetelmien mukaan matalan lämpötilan teräs voidaan jakaa valuteräkseen ja valssattuihin teräksiin. Koostumuksen ja metallografisen rakenteen eron mukaan matalan lämpötilan teräs voidaan jakaa: matalaseosteinen teräs, 6% nikkeliteräs, 9% nikkeliteräs, kromi-mangaani tai kromi-mangaani-nikkeli-austeniittiteräs ja kromi-nikkeli-austeniittinen ruostumaton teräs Odota. Vähäseosteista terästä käytetään yleensä noin -100°C lämpötila-alueella jäähdytyslaitteiden, kuljetusvälineiden, vinyylivarastojen ja petrokemian laitteiden valmistukseen. Yhdysvalloissa, Isossa-Britanniassa, Japanissa ja muissa maissa 9-prosenttista nikkeliterästä käytetään laajalti 196 °C:n matalalämpöisissä rakenteissa, kuten nesteytetyn biokaasun ja metaanin varastointisäiliöissä ja kuljetuksessa, nestemäisen hapen varastointilaitteissa. ja valmistaa nestemäistä happea ja nestemäistä typpeä. Austeniittinen ruostumaton teräs on erittäin hyvä matalan lämpötilan rakennemateriaali. Sillä on hyvä lujuus alhaisissa lämpötiloissa, erinomainen hitsauskyky ja alhainen lämmönjohtavuus. Sitä käytetään laajalti matalan lämpötilan alueilla, kuten kuljetussäiliöaluksissa ja nestemäisen vedyn ja nestemäisen hapen varastosäiliöissä. Kuitenkin, koska se sisältää enemmän kromia ja nikkeliä, se on kalliimpaa.
2. Yleiskatsaus matalan lämpötilan teräksen hitsausrakenteeseen
Matalalämpöteräksen hitsausrakennustapaa ja -olosuhteita valittaessa ongelman painopiste on kahdessa seuraavista seikoista: hitsausliitoksen matalan lämpötilan sitkeyden heikkenemisen estäminen ja hitsaushalkeamien syntymisen estäminen.
1) Viistekäsittely
Matalan lämpötilan teräksisten hitsausliitosten uramuoto ei periaatteessa eroa tavallisen hiiliteräksen, niukkaseosteisen teräksen tai ruostumattoman teräksen uramuodosta, ja sitä voidaan käsitellä tavalliseen tapaan. Mutta 9Ni Gangissa uran avautumiskulma on edullisesti vähintään 70 astetta ja tylppä reuna on edullisesti vähintään 3 mm.
Kaikki matalan lämpötilan teräkset voidaan leikata oksiasetyleenipolttimella. Leikkausnopeus on vain hieman hitaampi kaasuleikkauksessa 9Ni-terästä kuin kaasuleikkauksessa tavallista hiilirakenneterästä. Jos teräksen paksuus ylittää 100 mm, leikkuureuna voidaan esilämmittää 150-200°C:een ennen kaasuleikkausta, mutta ei yli 200°C.
Kaasuleikkauksella ei ole haitallisia vaikutuksia hitsauslämmön vaikutuksille. Nikkelipitoisen teräksen itsekovettuvien ominaisuuksien vuoksi leikkauspinta kuitenkin kovettuu. Hitsausliitoksen tyydyttävän suorituskyvyn varmistamiseksi on parasta käyttää hiomalaikkaa leikatun pinnan puhtaaksi hiomiseksi ennen hitsausta.
Kaaritattausta voidaan käyttää, jos hitsauspalko tai epäjalo metalli poistetaan hitsausrakenteen aikana. Lovan pinta on kuitenkin hiottava puhtaaksi ennen uudelleen levittämistä.
Oksiasetyleenipolttotalttausta ei tule käyttää teräksen ylikuumenemisvaaran vuoksi.
2) Hitsausmenetelmän valinta
Tyypillisiä alhaisen lämpötilan teräkselle saatavilla olevia hitsausmenetelmiä ovat kaarihitsaus, upokaarihitsaus ja sulaelektrodin argonkaarihitsaus.
Kaarihitsaus on yleisimmin käytetty hitsausmenetelmä matalan lämpötilan teräkselle, ja sitä voidaan hitsata eri hitsausasennoissa. Hitsauksen lämmöntuotto on noin 18-30KJ/cm. Jos käytetään matalavetyistä elektrodia, saadaan täysin tyydyttävä hitsausliitos. Mekaanisten ominaisuuksien lisäksi lovien sitkeys on myös melko hyvä. Lisäksi kaarihitsauskone on yksinkertainen ja halpa, ja laiteinvestointi on pieni, eikä sijainti ja suunta vaikuta siihen. etuja, kuten rajoituksia.
Matalan lämpötilan teräksen upokaarihitsauksen lämmöntuotto on noin 10-22KJ/cm. Yksinkertaisen laitteistonsa, korkean hitsaustehokkuuden ja kätevän toiminnan ansiosta sitä käytetään laajalti. Fluxin lämmöneristysvaikutuksen vuoksi jäähtymisnopeus kuitenkin hidastuu, joten kuumia halkeamia syntyy enemmän. Lisäksi epäpuhtaudet ja Si voivat usein päästä hitsausmetalliin juoksutuksesta, mikä edelleen edistää tätä taipumusta. Siksi, kun käytät upokaarihitsausta, kiinnitä huomiota hitsauslangan ja sulatteen valintaan ja toimi huolellisesti.
CO2-suojakaasuhitsauksella hitsattujen liitosten sitkeys on alhainen, joten niitä ei käytetä matalan lämpötilan teräshitsauksessa.
Volframi-argonkaarihitsaus (TIG-hitsaus) tehdään yleensä manuaalisesti ja sen hitsauslämmönsyöttö on rajoitettu 9-15KJ/cm. Siksi, vaikka hitsausliitoksilla on täysin tyydyttävät ominaisuudet, ne ovat täysin sopimattomia, kun teräksen paksuus ylittää 12 mm.
MIG-hitsaus on yleisimmin käytetty automaattinen tai puoliautomaattinen hitsausmenetelmä matalan lämpötilan teräshitsauksessa. Sen hitsauslämmönotto on 23-40KJ/cm. Pisaransiirtomenetelmän mukaan se voidaan jakaa kolmeen tyyppiin: oikosulkusiirtoprosessi (pienempi lämmöntuotto), suihkunsiirtoprosessi (suurempi lämmönsyöttö) ja pulssisuihkunsiirtoprosessi (suurin lämmönsyöttö). Oikosulkusiirtymä MIG-hitsauksen ongelmana on riittämätön tunkeutuminen ja huonon sulatuksen vika. Samanlaisia ongelmia esiintyy muiden MIG-vuotteiden kanssa, mutta eri määrin. Jotta valokaaresta saataisiin väkevämpi tyydyttävän tunkeutumisen saavuttamiseksi, useista prosenteista kymmeniin prosentteihin CO2:ta tai O2:ta voidaan suodattaa puhtaaseen argoniin suojakaasuna. Sopivat prosenttiosuudet määritetään testaamalla kullekin hitsattavalle teräkselle.
3) Hitsausmateriaalien valinta
Hitsausmateriaalien (mukaan lukien hitsaustanko, hitsauslanka ja sulate jne.) tulee yleensä perustua käytettyyn hitsausmenetelmään. Sauman muoto ja uran muoto ja muut tarvittavat ominaisuudet valittavissa. Matalalämpöisen teräksen kohdalla tärkeintä on kiinnittää huomiota siihen, että hitsausmetalli on riittävän matalan lämpötilan sitkeys vastaamaan perusmetallia ja minimoi siinä diffundoituvan vedyn pitoisuus.
Xinfa-hitsauksella on erinomainen laatu ja vahva kestävyys, tarkista yksityiskohdat:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Alumiinista poistettu teräs
Alumiinin oksidoitunut teräs on teräslaatu, joka on erittäin herkkä jäähdytysnopeuden vaikutukselle hitsauksen jälkeen. Suurin osa deoksidoidun alumiinin käsikaarihitsauksessa käytetyistä elektrodeista on Si-Mn-vähävetyelektrodeja tai 1,5 % Ni ja 2,0 % Ni elektrodeja.
Hitsauksen lämmönsyötön vähentämiseksi alumiinista hapetettu teräs käyttää yleensä vain monikerroksista hitsausta ohuilla ≤¢3-3,2 mm elektrodeilla, jotta ylemmän hitsin kerroksen toissijaista lämpökiertoa voidaan käyttää rakeiden jalostukseen.
Si-Mn-sarjan elektrodilla hitsatun hitsausmetallin iskusitkeys laskee jyrkästi 50 ℃:ssa lämmöntuoton kasvaessa. Esimerkiksi kun lämmöntuotto kasvaa arvosta 18 KJ/cm arvoon 30 KJ/cm, sitkeys heikkenee yli 60 %. 1,5%Ni-sarjan ja 2,5%Ni-sarjan hitsauselektrodit eivät ole liian herkkiä tälle, joten on parasta valita tällainen puikko hitsaukseen.
Upotuskaarihitsaus on yleisesti käytetty automaattinen hitsausmenetelmä alumiinin deoksidoidulle teräkselle. Hitsauslanka, jota käytetään upokaarihitsauksessa, on edullisesti sellaista, joka sisältää 1,5-3,5 % nikkeliä ja 0,5-1,0 % molybdeeniä.
Kirjallisuuden mukaan hitsauslangalla, jossa on 2,5-0,8-0,5-prosenttista Mo tai 2-prosenttista Ni-hitsauslankaa sopivalla juoksutuksella, hitsimetallin keskimääräinen Charpy-sitkeys -55 °C:ssa voi olla 56-70 J (5,7). ~7,1 kgf.m). Jopa käytettäessä 0,5 % Mo-hitsauslankaa ja mangaaniseoksesta valmistettua perusvirtausta, niin kauan kuin lämmöntuottoa säädetään alle 26 KJ/cm, voidaan silti valmistaa hitsausmetallia, jonka ν∑-55=55J (5,6Kgf.m).
Suutteen valinnassa tulee kiinnittää huomiota Si:n ja Mn:n yhteensopivuuteen hitsimetallissa. Testi todiste. Erilaiset Si- ja Mn-pitoisuudet hitsimetallissa muuttavat suuresti Charpyn sitkeysarvoa. Si- ja Mn-pitoisuudet, joilla on paras sitkeysarvo, ovat 0,1 - 0,2 % Si ja 0,7 - 1,1 % Mn. Kun valitset hitsauslankaa ja ota tämä huomioon juottaessasi.
Volframi-argonkaarihitsausta ja metalli-argonkaarihitsausta käytetään vähemmän alumiinin deoksidoidussa teräksessä. Edellä olevia upokaarihitsauksen hitsauslankoja voidaan käyttää myös argonkaarihitsaukseen.
(2) 2,5 Ni teräs ja 3,5 Ni
2,5Ni-teräksen ja 3,5Ni-teräksen upokaarihitsaus tai MIG-hitsaus voidaan yleensä hitsata samalla hitsauslangalla kuin perusmateriaali. Mutta aivan kuten Wilkinsonin kaava (5) osoittaa, Mn on kuumahalkeilua estävä elementti matalanikkeliselle matalalämpöiselle teräkselle. Mangaanipitoisuuden pitäminen hitsimetallissa noin 1,2 %:ssa on erittäin hyödyllistä kuumahalkeamien, kuten kaarikraatterin halkeamien, estämiseksi. Tämä tulee ottaa huomioon valittaessa hitsauslangan ja sulatteen yhdistelmää.
3,5Ni-teräs on taipumus karkaistua ja haurastunutta, joten hitsauksen jälkeisen lämpökäsittelyn jälkeen (esimerkiksi 620°C × 1 tunti, sitten uunin jäähdytys) jäännösjännityksen poistamiseksi ν∑-100 putoaa jyrkästi arvosta 3,8 Kgf.m arvoon 2,1 kgf.m ei enää täytä vaatimuksia. 4,5 % Ni-0,2 % Mo -sarjan hitsauslangalla hitsaamalla muodostetulla hitsausmetallilla on paljon pienempi taipumus karkaistua. Tämän hitsauslangan käyttäminen voi välttää yllä mainitut vaikeudet.
(3) 9Ni-teräs
9Ni-teräs on yleensä lämpökäsitelty karkaisulla ja karkaisulla tai kahdesti normalisoimalla ja karkaisulla maksimoimaan sen matalan lämpötilan sitkeys. Mutta tämän teräksen hitsimetallia ei voida lämpökäsitellä kuten edellä. Siksi on vaikeaa saada hitsausmetallia, jonka lujuus matalassa lämpötilassa on verrattavissa perusmetalliin, jos käytetään rautapohjaisia hitsausaineita. Tällä hetkellä käytetään pääasiassa runsaasti nikkeliä sisältäviä hitsausmateriaaleja. Tällaisten hitsausmateriaalien levittämät hitsit ovat täysin austeniittisia. Vaikka sen haittapuolena on 9Ni-teräspohjamateriaalia alhaisempi lujuus ja erittäin kalliit hinnat, hauras murtuma ei ole sille enää vakava ongelma.
Edellä olevasta voidaan tietää, että koska hitsausmetalli on täysin austeniittista, on elektrodeilla ja lankoilla hitsaukseen käytetyn hitsimetallin matalan lämpötilan sitkeys täysin vertailukelpoinen perusmetallin kanssa, mutta vetolujuus ja myötöraja ovat matalampi kuin perusmetalli. Nikkelipitoinen teräs on itsekovettuvaa, joten useimmat elektrodit ja langat kiinnittävät huomiota hiilipitoisuuden rajoittamiseen hyvän hitsattavuuden saavuttamiseksi.
Mo on tärkeä lujittava elementti hitsausmateriaaleissa, kun taas Nb, Ta, Ti ja W ovat tärkeitä karkaisuelementtejä, joihin on kiinnitetty täysi huomio hitsausmateriaalien valinnassa.
Kun hitsaukseen käytetään samaa hitsauslankaa, on upokaarihitsauksen hitsimetallin lujuus ja sitkeys huonompi kuin MIG-hitsauksen, mikä voi johtua hitsin jäähtymisnopeuden hidastumisesta ja mahdollisesta epäpuhtauksien tai Si:n tunkeutumisesta. virtauksesta.
3. A333-GR6 matalan lämpötilan teräsputkien hitsaus
1) A333-GR6-teräksen hitsattavuusanalyysi
A333-GR6-teräs kuuluu matalalämpöiseen teräkseen, alin käyttölämpötila on -70 ℃, ja se toimitetaan yleensä normalisoidussa tai normalisoidussa ja karkaistussa tilassa. A333-GR6-teräksellä on alhainen hiilipitoisuus, joten kovettumistaipumus ja kylmähalkeilutaipumus ovat suhteellisen pieniä, materiaalilla on hyvä sitkeys ja plastisuus, ei yleensä ole helppo tuottaa kovettumis- ja halkeamisvirheitä ja sillä on hyvä hitsattavuus. ER80S-Ni1 argonkaarihitsauslankaa voidaan käyttää W707Ni-elektrodin kanssa, käytä argon-sähköliitoshitsausta tai käytä ER80S-Ni1 argonkaarihitsauslankaa ja käytä täyttä argonkaarihitsausta varmistaaksesi hitsattujen liitosten hyvän sitkeyden. Myös argonkaarihitsauslangan ja -elektrodin tuotemerkillä voidaan valita saman suorituskyvyn omaavia tuotteita, mutta niitä saa käyttää vain omistajan suostumuksella.
2) Hitsausprosessi
Katso yksityiskohtaiset hitsausmenetelmät hitsausprosessin ohjekirjasta tai WPS:stä. Hitsauksen aikana käytetään I-tyypin puskuliitosta ja täysargonkaarihitsausta putkille, joiden halkaisija on alle 76,2 mm; putkille, joiden halkaisija on yli 76,2 mm, tehdään V-muotoiset urat ja käytetään argon-sähköyhdistelmähitsausmenetelmää argonkaaripohjustuksella ja monikerroksisella täytöllä tai Täysargonkaarihitsausmenetelmää. Tarkoituksena on valita vastaava hitsausmenetelmä putken halkaisijan ja seinämän paksuuden eron mukaan omistajan hyväksymässä WPS:ssä.
3) Lämpökäsittelyprosessi
(1) Esilämmitys ennen hitsausta
Kun ympäristön lämpötila on alle 5 °C, hitsaus on esilämmitettävä ja esilämmityslämpötila on 100-150 °C; esilämmitysalue on 100 mm hitsin molemmilla puolilla; se lämmitetään oksiasetyleeniliekillä (neutraali liekki) ja lämpötila mitataan Kynä mittaa lämpötilan 50-100 mm etäisyydeltä hitsin keskipisteestä ja lämpötilan mittauspisteet on jaettu tasaisesti lämpötilan säätelemiseksi paremmin. .
(2) Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely
Matalalämpöteräksen loven sitkeyden parantamiseksi yleisesti käytetyt materiaalit on karkaistu ja karkaistu. Virheellinen hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely heikentää usein sen suorituskykyä matalassa lämpötilassa, mihin tulee kiinnittää riittävästi huomiota. Siksi hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä ei yleensä tehdä matalan lämpötilan teräkselle, lukuun ottamatta olosuhteita, joissa on suuri hitsauspaksuus tai erittäin ankarat rajoitusolosuhteet. Esimerkiksi uusien nestekaasuputkien hitsaus CSPC:ssä ei vaadi hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä. Jos joissakin projekteissa todellakin vaaditaan hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä, hitsauksen jälkeisen lämpökäsittelyn lämmitysnopeuden, vakiolämpötila-ajan ja jäähdytysnopeuden on oltava tiukasti seuraavien määräysten mukaisia:
Kun lämpötila nousee yli 400 ℃, lämmitysnopeus ei saa ylittää 205 × 25/δ ℃/h eikä ylittää 330 ℃/h. Vakiolämpötila-ajan tulee olla 1 tunti 25 mm seinämän paksuutta kohden ja vähintään 15 minuuttia. Vakiolämpötilajakson aikana korkeimman ja alimman lämpötilan välisen lämpötilaeron tulee olla alle 65 ℃.
Vakiolämpötilan jälkeen jäähdytysnopeus ei saa olla suurempi kuin 65 × 25/δ ℃/h eikä yli 260 ℃/h. Luonnollinen jäähdytys on sallittu alle 400 ℃. Tietokoneohjattu TS-1-tyyppinen lämpökäsittelylaitteisto.
4) Varotoimet
(1) Esilämmitä tiukasti määräysten mukaisesti ja säädä välikerroksen lämpötilaa, ja välikerroksen lämpötilaa säädetään 100-200 ℃. Jokainen hitsaussauma hitsataan kerralla, ja jos se katkeaa, on ryhdyttävä hitaisiin jäähdytystoimenpiteisiin.
(2) Valokaari ei saa naarmuttaa hitsin pintaa. Valokaarikraatteri tulee täyttää ja viat hioa hiomalaikalla, kun kaari on kiinni. Monikerroksisen hitsauksen kerrosten välisten liitosten tulee olla porrastettuja.
(3) Ohjaa linjan energiaa tiukasti, käytä pientä virtaa, pientä jännitettä ja nopeaa hitsausta. Jokaisen W707Ni-elektrodin, jonka halkaisija on 3,2 mm, hitsauspituuden on oltava yli 8 cm.
(4) Lyhyen kaaren ja heilahtamattomuuden toimintatapa on otettava käyttöön.
(5) Täysi tunkeutumisprosessi on otettava käyttöön, ja se on suoritettava tiukasti hitsausprosessin eritelmän ja hitsausprosessikortin vaatimusten mukaisesti.
(6) Hitsin vahvistus on 0 ~ 2 mm ja hitsin kummankin puolen leveys on ≤ 2 mm.
(7) Rikkomaton testaus voidaan suorittaa vähintään 24 tunnin kuluttua siitä, kun hitsin silmämääräinen tarkastus on hyväksytty. Putkilinjan puskuhitsauksiin sovelletaan JB 4730-94:ää.
(8) "Paineastiat: Paineastioiden ainetta rikkomaton testaus" -standardi, luokka II.
(9) Hitsin korjaus on suoritettava ennen hitsin jälkeistä lämpökäsittelyä. Jos korjaus on tarpeen lämpökäsittelyn jälkeen, hitsi tulee lämmittää uudelleen korjauksen jälkeen.
(10) Jos hitsauspinnan geometrinen mitta ylittää standardin, hionta on sallittua, ja paksuus hionnan jälkeen ei saa olla pienempi kuin suunnitteluvaatimus.
(11) Yleisissä hitsausvirheissä sallitaan enintään kaksi korjausta. Jos molemmat korjaukset ovat edelleen epäpäteviä, hitsaus on katkaistava ja hitsattava uudelleen koko hitsausprosessin mukaisesti.
Postitusaika: 21.6.2023
