1. Panoramica di l'azzaru criogenicu
1) I requisiti tecnichi per l'acciaio à bassa temperatura sò in generale: forza abbastanza è tenacità abbastanza in un ambiente à bassa temperatura, bonu rendimentu di saldatura, prestazioni di trasfurmazioni è resistenza à a corrosione, etc. À mezu à elli, a tenacità à bassa temperatura, vale à dì a capacità. per impediscenu l'occurrence è l'espansione di frattura brittle à bassu temperatura hè u fattore più impurtante.Dunque, i paesi di solitu stipulanu un certu valore di resistenza à l'impattu à a temperatura più bassa.
2) À mezu à i cumpunenti di azzaru bassu-temperature, hè generalmente cridutu chì elementi cum'è carbone, silicium, fosforu, sulphur, è nitrogenu deteriorate toughness bassu-temperature, è u fosforu hè u più dannusu, cusì prestu dephosphorization bassu-temperature deve esse. realizatu durante a fusione.Elementi cum'è manganese è nickel ponu migliurà a tenacità di a temperatura bassa.Per ogni aumentu di 1% in u cuntenutu di nickel, a temperatura di transizione critica fragile pò esse ridutta da circa 20 ° C.
3) U prucessu di trattamentu termale hà una influenza decisiva nantu à a struttura metalografica è a grana di granu di l'acciaio à bassa temperatura, chì afecta ancu a resistenza di l'azzaru à a bassa temperatura.Dopu à u trattamentu di quenching è tempera, a tenacità à bassa temperatura hè ovviamente migliurata.
4) Sicondu i sfarenti metudi di forma calda, azzaru bassu-temperature pò esse divisu in azzaru cast è azzaru laminati.Sicondu a diffarenza di a cumpusizioni è a struttura metalografica, l'acciaio à bassa temperatura pò esse divisu in: azzaru à bassa lega, 6% nickel steel, 9% nickel steel, chromium-manganese o chromium-manganese-nickel austenitic steel è chromium-nickel austenitic steel. aspetta.L'acciaio di bassa lega hè generalmente utilizatu in un intervallu di temperatura di circa -100 ° C per a fabricazione di l'equipaggiu di refrigerazione, l'equipaggiu di trasportu, i magazzini di vinile è l'equipaggiu petrochimicu.In i Stati Uniti, u Regnu Unitu, u Giappone è altri paesi, l'acciaio di nichel 9% hè largamente utilizatu in strutture à bassa temperatura à 196 ° C, cum'è i tanki di almacenamento per u almacenamentu è u trasportu di biogas liquidu è metanu, equipaggiu per almacenà l'ossigenu liquidu. , è a fabricazione di ossigenu liquidu è nitrogenu liquidu.L'acciaio inossidabile austeniticu hè un materiale strutturale assai bonu à bassa temperatura.Havi una bona tenacità à bassa temperatura, eccellenti prestazioni di saldatura, è bassa conduttività termica.Hè largamente utilizatu in i campi di bassa temperatura, cum'è cisterna di trasportu è tanki di almacenamiento per l'idrogenu liquidu è l'ossigenu liquidu.In ogni casu, perchè cuntene più cromu è nichel, hè più caru.
2. Overview di custruzzione saldatura azzaru bassu temperature
Quandu selezziunate u metudu di custruzzione di saldatura è e cundizioni di custruzzione di l'acciaio à bassa temperatura, u focu di u prublema hè nantu à i dui aspetti seguenti: impediscenu a deteriorazione di a tenacità à bassa temperatura di l'articulazione saldata è impediscenu l'occurrence di crepe di saldatura.
1) Trattamentu di bisellu
A forma di groove di ghjunti saldati in acciaio à bassa temperatura ùn hè micca sfarente in principiu da quella di l'azzaru di carbone ordinariu, l'acciaio in lega bassa o l'acciaio inox, è pò esse trattatu cum'è di solitu.Ma per 9Ni Gang, l'angolo di apertura di u groove hè preferibile micca menu di 70 gradi, è u bordu blunt hè preferibile micca menu di 3mm.
Tutti l'acciai à bassa temperatura pò esse cutatu cù una torch oxyacetylene.Hè solu chì a vitezza di taglio hè ligeramente più lentu quandu u gasu di taglio di l'acciaio 9Ni cà quandu u gasu di l'acciaio strutturale di carbone ordinariu.Se u spessore di l'azzaru supera i 100 mm, u tagliu di tagliu pò esse preriscaldatu à 150-200 ° C prima di tagliu di gasu, ma micca più di 200 ° C.
U tagliu di gasu ùn hà micca effetti negativi nantu à e zone affettate da u calore di saldatura.In ogni casu, per via di e proprietà d'autoindurimentu di l'azzaru chì cuntene nichel, a superficia di taglio si indurirà.Per assicurà a prestazione satisfactoria di l'articulazione saldata, hè megliu aduprà una mola per macinà a superficia di a superficia tagliata pulita prima di saldatura.
L'arc gouging pò esse usatu se u cordone di saldatura o u metallu di base deve esse eliminatu durante a custruzzione di saldatura.Tuttavia, a superficia di a tacca deve esse sempre sabbiata prima di riapplicà.
Oxyacetylene flame gouging ùn deve esse usatu per via di u periculu di surriscaldamentu di l'acciaio.
2) Selezzione di u metudu di saldatura
I metudi tipici di saldatura dispunibuli per l'acciaio à bassa temperatura includenu a saldatura à l'arcu, a saldatura à l'arcu sottumessu, è a saldatura à l'arcu di l'elettrodu fusu.
A saldatura à l'arcu hè u metudu di saldatura più cumunimenti utilizatu per l'acciaio à bassa temperatura, è pò esse saldata in diverse pusizioni di saldatura.L'input di calore di saldatura hè di circa 18-30KJ / cm.Sè un elettrodu tippu bassu-idrogenu hè usatu, un joint saldatu cumplettamente satisfacente pò esse ottenuta.Ùn sò solu e proprietà meccaniche sò boni, ma a tenacità di a tacca hè ancu abbastanza bona.Inoltre, a saldatura à l'arcu hè simplice è economica, è l'investimentu di l'equipaggiu hè chjucu, è ùn hè micca affettatu da a pusizione è a direzzione.vantaghji cum'è limitazioni.
L'input di calore di saldatura à arcu sottumessu di l'acciaio à bassa temperatura hè di circa 10-22KJ/cm.A causa di u so equipamentu simplice, alta efficienza di saldatura è funziunamentu convenientu, hè largamente utilizatu.In ogni casu, per via di l'effettu di l'insulazione di u calore di u flussu, a tarifa di rinfrescante serà rallentata, per quessa, ci hè una tendenza più grande à generà cracks caldi.Inoltre, impurità è Si pò spessu entre in u metalu di saldatura da u flussu, chì incuraghjenu più sta tendenza.Dunque, quandu si usa a saldatura à l'arcu sottumessu, fate attenzione à a selezzione di filu di saldatura è flussu è operate cun cura.
I giunti saldati da a saldatura di gas CO2 schermatu anu una bassa tenacità, per quessa ùn sò micca usati in a saldatura d'acciaio à bassa temperatura.
A saldatura à l'arcu di Tungsten Argon (saldatura TIG) hè generalmente realizata manualmente, è u so input di calore di saldatura hè limitatu à 9-15KJ / cm.Dunque, ancu s'è i giunti saldati anu pruprietà cumplettamente soddisfacenti, sò completamente inadatti quandu u spessore di l'acciaio supera i 12 mm.
A saldatura MIG hè u metudu di saldatura automaticu o semi-automaticu più utilizatu in a saldatura d'acciaio à bassa temperatura.U so input di calore di saldatura hè 23-40KJ/cm.Sicondu u metudu di trasferimentu di gocce, pò esse divisu in trè tippi: prucessu di trasferimentu di cortu-circuit (input di calore più bassu), prucessu di trasferimentu di jet (input di calore più altu) è prucessu di trasferimentu di jet di impulsu (input di calore più altu).A saldatura MIG di transizione di short-circuit hà u prublema di penetrazione insufficiente, è u difettu di fusione povira pò accade.Esistenu prublemi simili cù altri flussi MIG, ma à un gradu sfarente.Per fà l'arcu più cuncintratu per ottene una penetrazione satisfactoria, parechji per centu à decine di percentuali di CO2 o O2 pò esse infiltratu in argon puru cum'è gasu di schermu.I percentuali adatti sò determinati per teste per l'acciaio particulari chì hè saldatu.
3) Selezzione di materiali di saldatura
I materiali di saldatura (cumprese a barra di saldatura, u filu di saldatura è u flussu, etc.) sò generalmente basati nantu à u metudu di saldatura utilizatu.Forma di cunghjunta è forma di groove è altre caratteristiche necessarie per sceglie.Per azzaru bassu-temperature, a cosa più impurtante à prestu attenzione hè di fà u metallu saldatura hannu toughness bassu-temperature abbastanza à currisponde à u metallu basi, è minimize u cuntenutu di l 'idrogenu diffusible in lu.
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(1) Acciaiu disoxidatu d'aluminiu
L'acciaio disossidatu à l'aluminiu hè un azzaru chì hè assai sensibile à l'influenza di a freccia di rinfrescante dopu a saldatura.A maiò parte di l'elettrodi utilizati in a saldatura manuale d'arcu di l'acciaio disossidatu d'aluminiu sò elettrodi Si-Mn à pocu idrogenu o 1,5% Ni è 2,0% Ni.
Per riduce l'ingaghjamentu di calore di saldatura, l'acciaio disossidatu d'aluminiu generalmente aduttà solu a saldatura multi-layer cù elettrodi sottili di ≤¢3 ~ 3.2mm, in modu chì u ciclu di calore secundariu di a capa superiore di saldatura pò esse usatu per raffinà i grani.
A tenacità à l'impattu di u metalu di saldatura saldatu cù l'elettrodu di a serie Si-Mn diminuirà drasticamente à 50 ℃ cù l'aumentu di l'input di calore.Per esempiu, quandu l'input di calore aumenta da 18KJ / cm à 30KJ / cm, a durezza perderà più di 60%.L'elettrodi di saldatura di a serie 1.5% Ni è 2.5% di serie Ni ùn sò micca troppu sensibili à questu, cusì hè megliu di sceglie stu tipu d'elettrodu per a saldatura.
A saldatura à l'arcu sottumessu hè un metudu di saldatura automatica cumunimenti utilizatu per l'acciaio disossidatu d'aluminiu.U filu di saldatura utilizatu in a saldatura à l'arcu sottumessu hè preferibile di u tipu chì cuntene 1,5 ~ 3,5% di nichel è 0,5 ~ 1,0% di molibdenu.
Sicondu a literatura, cù filu di saldatura 2,5% Ni-0,8% Cr-0,5% Mo o 2% Ni, assuciatu cù un flussu adattatu, u valore mediu di tenacità Charpy di u metalu di saldatura à -55 ° C pò ghjunghje à 56-70J (5,7). ~ 7,1 kgf.m).Ancu quandu u filu di saldatura 0,5% Mo è u flussu di basa di l'alia di manganese sò utilizati, finu à chì l'ingaghjamentu di u calore hè cuntrullatu sottu à 26KJ / cm, u metale di saldatura cù ν∑-55 = 55J (5.6Kgf.m) pò ancu esse pruduciutu.
Quandu sceglite u flussu, l'attenzione deve esse pagata à l'accordu di Si è Mn in u metalu di saldatura.Pruva di prova.I diversi cuntenuti di Si è Mn in u metalu di saldatura cambianu assai u valore di tenacità Charpy.U cuntenutu di Si è Mn cù u megliu valore di tenacità sò 0,1 ~ 0,2% Si è 0,7 ~ 1,1% Mn.Quandu sceglite u filu di saldatura è esse cuscenti di questu quandu a saldatura.
A saldatura à l'arcu di l'argon di tungstenu è a saldatura à l'arcu di l'argon di metallu sò menu usate in l'acciaio desoxidatu d'aluminiu.I fili di saldatura sopra per a saldatura à l'arcu sottumessu pò ancu esse usatu per a saldatura à l'arcu argon.
(2) 2.5Ni azzaru è 3.5Ni
A saldatura à l'arcu sottumessu o a saldatura MIG di l'acciaio 2.5Ni è l'azzaru 3.5Ni pò generalmente esse saldatu cù u stessu filu di saldatura cum'è u materiale di basa.Ma cum'è a formula Wilkinson (5) mostra, Mn hè un elementu inhibitore di cracking caldu per l'acciaio à bassa temperatura di nichel.Mantene u cuntenutu di manganese in u metale di saldatura à circa 1,2% hè assai benefica per prevene i cracks caldi, cum'è i crack crater arc.Questu deve esse cunsideratu quandu sceglite a cumminazione di filu di saldatura è flussu.
L'acciaio 3.5Ni tende à esse temperatu è embrittled, cusì dopu à u trattamentu termale post-saldatura (per esempiu, 620 ° C × 1 ora, dopu à u fornu di rinfrescante) per eliminà u stress residuale, ν∑-100 scenderà bruscamente da 3.8 Kgf.m à 2.1Kgf.m ùn ponu più risponde à i requisiti.U metallu di saldatura furmatu da saldatura cù filu di saldatura di serie 4,5% Ni-0,2% Mo hà una tendenza assai più chjuca di fragilità di tempera.Utilizà stu filu di saldatura pò evità e difficultà sopra.
(3) acciaio 9Ni
L'acciaio 9Ni hè di solitu trattatu termicamente da quenching è tremping o duie volte normalizendu è temperatu per maximizà a so tenacità à bassa temperatura.Ma u metallu di saldatura di questu azzaru ùn pò micca esse trattatu termicamente cum'è sopra.Dunque, hè difficiule d'ottene un metallu di saldatura cù una durezza à bassa temperatura paragunabili à quella di u metallu di basa, se sò usati i consumabili di saldatura in ferru.Attualmente, i materiali di saldatura high-nickel sò principalmente usati.I saldature dipositate da tali materiali di saldatura saranu completamente austenitiche.Ancu s'ellu hà i disadvantages di forza più bassa di u materiale di basa di l'acciaio 9Ni è i prezzi assai caru, a frattura brittle ùn hè più un prublema seriu per questu.
Da quì sopra, si pò esse cunnisciutu chì, perchè u metallu di saldatura hè cumplettamente austeniticu, a tenacità di a bassa temperatura di u metallu di saldatura utilizatu per a saldatura cù l'elettrodi è i fili hè cumplettamente paragunabile à quella di u metallu di basa, ma a forza di tensione è u puntu di cedimentu sò più bassu di u metale base.L'acciaio chì cuntene nickel hè autoinduribile, cusì a maiò parte di l'elettrodi è i fili prestanu attenzione à limità u cuntenutu di carbone per ottene una bona saldabilità.
Mo hè un elementu di rinfurzà impurtante in i materiali di saldatura, mentre chì Nb, Ta, Ti è W sò elementi di rinforzamentu impurtanti, chì sò stati datu piena attenzione in a selezzione di materiali di saldatura.
Quandu u listessu filu di saldatura hè utilizatu per a saldatura, a forza è a tenacità di u metallu di saldatura di saldatura à arcu sommersu sò peggiu di quelli di saldatura MIG, chì pò esse causata da a rallentazione di a freccia di rinfrescante di saldatura è a pussibuli infiltrazione di impurità o Si da u flussu di.
3. A333-GR6 saldatura pipa d'acciaio bassu temperatura
1) Analisi di saldabilità di l'acciaio A333-GR6
L'acciaio A333-GR6 appartene à l'acciaio à bassa temperatura, a temperatura minima di serviziu hè -70 ℃, è hè generalmente furnita in statu normalizatu o nurmalizatu è temperatu.L'acciaio A333-GR6 hà un cuntenutu bassu di carbonu, cusì a tendenza à l'indurimentu è a tendenza di cracking à friddu sò relativamente chjuchi, u materiale hà una bona tenacità è plasticità, in generale ùn hè micca faciule di pruduce difetti di indurimentu è crack, è hà una bona saldabilità.U filu di saldatura à l'arcu ER80S-Ni1 pò esse usatu Cù l'elettrodu W707Ni, aduprate a saldatura à l'arcu-elettrica, o utilizate u filu di saldatura à l'arcu ER80S-Ni1, è utilizate a saldatura à l'arcu cumpletu per assicurà una bona durezza di i giunti saldati.A marca di filu di saldatura d'argon arcu è l'elettrodu pò ancu sceglie prudutti cù u stessu rendiment, ma ponu esse usatu solu cù l'accunsentu di u pruprietariu.
2) Prucessu di saldatura
Per i metudi detallati di u prucessu di saldatura, fate riferimentu à u libru d'istruzzioni di u prucessu di saldatura o WPS.Durante a saldatura, l'arcu di saldatura à l'arcu di l'argonu sò aduttati per i tubi cù un diametru menu di 76,2 mm;per i tubi cù un diametru di più di 76,2 mm, sò fatti i solchi in forma di V, è u metudu di saldatura cumminata argon-elettrica cù argon arc priming è riempimentu multi-layer hè utilizatu o U metudu di saldatura d'arcu full argon.U metudu specificu hè di selezziunà u metudu di saldatura currispundenti secondu a diffarenza di u diametru di u tubu è u gruixu di u muru di u tubu in u WPS appruvatu da u pruprietariu.
3) Prucessu di trattamentu termale
(1) Preriscaldamentu prima di saldatura
Quandu a temperatura di l'ambienti hè più bassu di 5 °C, a saldatura deve esse preriscaldata, è a temperatura di preriscaldamentu hè 100-150 °C;a gamma di preriscaldamentu hè 100 mm da i dui lati di a saldatura;hè riscaldatu cù una fiamma oxyacetylene (fiamma neutra), è a temperatura hè misurata A penna misura a temperatura à una distanza di 50-100 mm da u centru di a saldatura, è i punti di misurazione di a temperatura sò distribuiti uniformemente per cuntrullà megliu a temperatura. .
(2) Trattamentu termicu post-saldatura
Per migliurà a tenacità di l'acciaio à bassa temperatura, i materiali generalmente utilizati sò stati estinti è temperati.Trattamentu di calore post-saldatura improperu spessu deteriora u so rendimentu à bassa temperatura, chì deve esse pagatu abbastanza attente.Dunque, fora di e cundizioni di grossu grossu di saldatura o cundizioni di restrizzione assai severi, u trattamentu termale post-saldatura ùn hè micca generalmente realizatu per l'acciaio à bassa temperatura.Per esempiu, a saldatura di novi pipeline LPG in CSPC ùn hè micca bisognu di trattamentu termale post-saldatura.Se u trattamentu termale post-saldatura hè veramente necessariu in certi prughjetti, a velocità di riscaldamentu, u tempu di temperatura constante è a freccia di u trattamentu termale post-saldatura deve esse strettamente in cunfurmità cù e seguenti regulazioni:
Quandu a temperatura supera i 400 ℃, a tarifa di riscaldamentu ùn deve micca più di 205 × 25/δ ℃/h, è ùn deve micca più di 330 ℃/h. U tempu di temperatura constante deve esse 1 ora per 25 mm di spessore di u muru, è micca menu di 15 minuti.Duranti u periodu di temperatura constante, a differenza di temperatura trà a temperatura più alta è più bassa deve esse più bassa di 65 ℃.
Dopu a temperatura constante, a tarifa di rinfrescante ùn deve esse più grande di 65 × 25/δ ℃/h, è ùn deve esse più di 260 ℃/h.U rinfrescante naturali hè permessu sottu à 400 ℃.Equipamentu di trattamentu termale di tipu TS-1 cuntrullatu da computer.
4) Precauzioni
(1) Preriscalda strettamente secondu a regulazione, è cuntrolla a temperatura interlayer, è a temperatura interlayer hè cuntrullata à 100-200 ℃.Ogni saldatura di saldatura deve esse saldata in una volta, è s'ellu hè interrotta, misure di rinfrescamentu lentu seranu pigliate.
(2) A superficia di a saldatura hè strettamente pruibita da esse scratched by the arc.U cràteru di l'arcu deve esse pienu è i difetti sò chjappi cù una rota di grinding quandu l'arcu hè chjusu.I ghjunti trà i strati di saldatura multi-layer duveranu esse sfagliati.
(3) Cuntrolla strettamente l'energia di a linea, aduttà una piccula corrente, bassa tensione è saldatura rapida.A lunghezza di saldatura di ogni elettrodu W707Ni cù un diametru di 3,2 mm deve esse più grande di 8 cm.
(4) U modu di funziunamentu di arcu cortu è senza swing deve esse aduttatu.
(5) U prucessu di penetrazione cumpleta deve esse aduttatu, è deve esse realizatu in stretta cunfurmità cù i requisiti di a specificazione di u prucessu di saldatura è a carta di u prucessu di saldatura.
(6) U rinforzu di a saldatura hè 0 ~ 2mm, è a larghezza di ogni latu di a saldatura hè ≤ 2mm.
(7) A prova non distruttiva pò esse realizata almenu 24 ore dopu chì l'ispezione visuale di saldatura hè qualificata.I saldature di testa di pipeline sò sottumessi à JB 4730-94.
(8) Standard "Vasi a pressione: Test non distruttivi di vasi a pressione", Classe II qualificata.
(9) A riparazione di saldatura deve esse realizata prima di u trattamentu termale post-saldatura.Se a riparazione hè necessariu dopu à u trattamentu termale, a saldatura deve esse riscaldata dopu a riparazione.
(10) Se a dimensione geomètrica di a superficia di saldatura supera u standard, a macinazione hè permessa, è u gruixu dopu a macinazione ùn deve esse menu di u requisitu di disignu.
(11) Per i difetti di saldatura generale, un massimu di dui riparazioni sò permessi.Sì i dui riparazioni ùn sò sempre qualificati, a saldatura deve esse tagliata è ri-saldata secondu u prucessu di saldatura cumpletu.
Tempu di post: 21-ghjugnu-2023
