Das Schweißen von API J55-Gehäusen

API 5A J55 ist ein häufig verwendetes Gehäusematerial. Der Rohrkörper wird mit der Kupplung verschraubt und muss geschweißt werden, um die Festigkeit der Gewindeverbindung zu verstärken. Eine raue Arbeitsumgebung erfordert eine hohe Qualität für den Rohrkörper und die Schweißqualität. Wir analysieren seine Schweißbarkeit durch Berechnung des Kohlenstoffäquivalents. Die chemische Zusammensetzung des J55-Rohrs ist in der folgenden Tabelle dargestellt:

CE＝C＋Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

CE＝0,69＞0,4

Die Schweißbarkeit des Materials ist schlecht, wenn das Kohlenstoffäquivalent 0,4 übersteigt. Um eine qualifizierte Schweißqualität zu erreichen, sind eine hohe Vorwärmtemperatur und ein strenger Prozess erforderlich. Bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,34%~0,39% verschiebt sich die Übergangskurve des unterkühlten Austenits nach rechts, und die Stabilität des unterkühlten Austenits nimmt zu. Durch die Zugabe von Legierungselementen wie Cr, Mn, Ni und Cu verschiebt sich die Übergangskurve des unterkühlten Austenits nach rechts, und seine Stabilität und der MS-Punkt (der Anfangspunkt der Mmartensitbildung) werden erhöht. All diese Effekte erhöhen die Abschreckungstendenz von J55, und es ist leicht, während des Schweißens zu reißen.

Die Tendenz zum Kaltriss von J55-Gehäuse ist hauptsächlich auf den großen Abschreckversprödungsriss zurückzuführen. Der höchste Härtewert der wärmebeeinflussten Zone beim Schweißen ist hoch und die schnelle Abkühlung führt aufgrund der hohen Festigkeit leicht zur Bildung von Martensit. Um die Abkühlungsgeschwindigkeit zu verringern, die Abkühlungszeit der Schweißverbindung von 800 ℃ auf 500℃ zu verlängern, das Gefüge des Schweißguts zu verbessern und die maximale Härte der Wärmeeinflusszone zu verringern, ist ein Vorwärmen vor dem Schweißen und ein Anlassen nach dem Schweißen erforderlich. Das J55-Gehäuse hat eine geringe Neigung zu Warmrissen, da es kein starkes Karbid enthält und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist, was die Bildung eines niedrigen Schmelzeutektikums erschwert. Die Zugfestigkeit von J55 ist größer oder gleich 517 MPa, und die Streckgrenze beträgt 379-522MPa. Wir sollten Schweißdraht ER55-G verwenden, der eine ähnliche Festigkeit aufweist. Der Schweißdraht hat einen hohen Ni-Gehalt, eine hohe Kaltrissbeständigkeit und hervorragende mechanische Eigenschaften des abgeschiedenen Metalls. Unsere Ingenieure machen die folgenden zwei Pläne:

Schweißverfahren 1: 80%Ar+20%CO2 Gasschweißen. ER55-G Schweißdraht mit einem Durchmesser von 3,2mm. Schweißparameter: Strom 250~320A, Spannung 26 ~30V; Schweißgeschwindigkeit 35~50cm/min; Die Vorwärmtemperatur ist 100℃, und die Zwischenlagentemperatur ist nicht niedriger als die Vorwärmtemperatur, aber es ist nicht erlaubt, höher als die Vorwärmtemperatur von 30℃ zu sein. Nach dem Schweißen Behandlung: Luftkühlung ohne Wärmebehandlung.

Schweißmethode 2: Die gleichen Schweißmaterialien und Schweißparameter wie Methode eins, nur die Änderung der Wärmebehandlung nach dem Schweißen: Anlassen, Temperatur 600±20℃, Haltezeit 4h; Erwärmungsrate 50℃/h, Abkühlungsrate 50℃/h.

Die Ergebnisse der beiden Schweißtests lauten wie folgt:

Der Zugversuch nach dem ersten Schema ist qualifiziert. Die Schlagwerte der drei Proben in der wärmebeeinflussten Zone betragen 26, 47, 23 und sind somit unqualifiziert. Die vier seitlichen Biegeproben wiesen Risse von 3,75 mm, 4 mm, 1,38 mm bzw. 0,89 mm auf, die nicht qualifiziert waren. Die Prüfung zeigt, dass dieses Schweißschema nicht sinnvoll ist.

Das zweite Schema wird durch einen Zugversuch qualifiziert; die Schlagwerte der drei Proben in der wärmebeeinflussten Zone sind 51, 40, 40, die qualifiziert sind. Alle vier seitlichen Biegeproben sind intakt und qualifiziert; Das Experiment beweist, dass dieses Schweißschema angemessen ist. Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann die Schweißmikrostruktur und -eigenschaften verbessern, was einer der wichtigsten Faktoren ist, um Schweißverbindungen zu erhalten, die den technischen Anforderungen des J55-Gehäuseschweißens entsprechen.