Hitzebeständiger Stahl ist ein Stahl, der bei hohen Temperaturen eingesetzt werden kann und eine ausgezeichnete thermische Festigkeit und thermische Stabilität aufweist. Die thermische Festigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit, Kriechen und Bruch bei hohen Temperaturen zu widerstehen, und die thermische Stabilität bezieht sich auf die Fähigkeit, Oxidation und Korrosion von gasförmigen Medien bei hohen Temperaturen zu widerstehen. Hitzebeständiger Stahl mit thermischer Festigkeit wird gewöhnlich als hitzebeständiger Stahl und hitzebeständiger Stahl mit thermischer Stabilität als hitzestabiler Stahl bezeichnet. Hitzebeständige Stähle werden hauptsächlich in der Energietechnik verwendet, z. B. bei der Herstellung von Ölraffinerieanlagen, Kesseln, Nuklearbehältern, Dampfturbinen, Behältern für synthetische Chemikalien, Luft- und Raumfahrtanlagen und anderen Hochtemperaturanlagen. Es sei darauf hingewiesen, dass viele nichtrostende Stähle (309, 310H) auch hitzebeständig sind und manchmal als "hitzebeständiger nichtrostender Stahl" bezeichnet werden.

Die Schweißnähte von hitzebeständiger Stahl muss im Wesentlichen die gleiche Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit aufweisen wie das Grundmetall. Die Legierungszusammensetzung und der Gehalt des Schweißguts sollten im Wesentlichen mit dem Grundwerkstoff übereinstimmen, z. B. Cr, Mo, W und andere Hauptelemente, während Verunreinigungen wie P und S so weit wie möglich auf einem niedrigen Niveau gehalten werden sollten, um die Neigung zu Heißrissen zu verringern. Um die Schweißbarkeit zu verbessern, kann der C-Gehalt des Schweißmaterials etwas niedriger sein als der des Grundmetalls, um die Hochtemperaturleistung zu gewährleisten. Die Festigkeit des Schweißgutes muss der des zu schweißenden Grundwerkstoffes entsprechen. Schweißverbindungen aus hitzebeständigem Stahl müssen nicht nur eine Kurzzeitfestigkeit bei Raumtemperatur und hoher Temperatur aufweisen, die im Wesentlichen derjenigen des Grundmetalls entspricht, sondern auch, was noch wichtiger ist, ein Kriechverhalten bei hoher Temperatur, das dem des Grundmetalls entspricht. Die Leistungsanforderungen an neue Verbindungen aus hitzebeständigem Stahl für ultra-superkritische Kessel sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Although most of heat resistant steel welding structure is working under high temperature, but the final inspection for pressure vessels and piping requirements, usually at room temperature to 1.5 times the working pressure experiment hydraulic or pneumatic pressure test, the operation of pressure equipment or maintenance have to undergo the cold start process, so the heat resistant steel welding joint is also should have certain resistance to brittle fracture. For martensite and austenite heat resistant steels, the content of δ Ferrite in the deposited metal should be strictly controlled to ensure the creep property of the welded joints during the long time running at high temperature.

Schweißen von martensitischem Stahl P92/T92, P122/T122

Sowohl P92 als auch P122 sind martensitische Stähle, die beim Schweißen zur Kalt- und Warmrissbildung neigen. Um Kaltrisse beim Schweißen zu vermeiden, ist es notwendig, vor dem Schweißen vorzuwärmen. Die Vorwärmtemperatur beträgt nicht weniger als 150℃ beim WIG-Schweißen und nicht weniger als 200℃ beim Elektrodenschweißen und Unterpulverschweißen. Um Heißrisse und Grobkorn zu vermeiden, sollte die Schweißlinienenergie während des Schweißvorgangs streng kontrolliert werden, die Zwischenlagentemperatur sollte weniger als 300℃ betragen, und das Wolfram-Elektroden-Argon-Lichtbogenschweißen mit geringer Schweißwärmezufuhr wird bevorzugt. Beim Elektroden-Lichtbogenschweißen sollte auf Mehrlagen- und Mehrlagenschweißen geachtet werden. Die Dicke der Schweißlage sollte nicht größer sein als der Elektrodendurchmesser. Die Schweißnahtbreite sollte nicht mehr als das Dreifache des Elektrodendurchmessers betragen, und es wird empfohlen, dass der Elektrodendurchmesser nicht mehr als 4 mm beträgt.Bei Werkstücken mit großen Wandstärken kann das Unterpulverschweißen zum Schweißen verwendet werden, aber es sollte Feindraht-Unterpulverschweißen verwendet werden, und der Durchmesser des Schweißdrahtes sollte weniger als 3 mm betragen. Beim Schweißen von Rohren mit kleinem Durchmesser (T122 und T92) sollte die Rückseite während des gesamten Schweißvorgangs mit Argon gefüllt sein. Bei dickwandigen Rohren mit großem Durchmesser muss die Rückseite der ersten drei Lagen der Schweißnähte an der Wurzel mit Argongas geschützt werden. Nach dem Schweißen, verwenden Sie Asbest-Isolierung und langsame Abkühlung und bleiben zwischen 100 ~ 150℃ für mindestens 1 ~ 2 Stunden, bis die Metallographie vollständig in Martensit umgewandelt wird, dann kann die Wärmebehandlung nach dem Schweißen durchführen. Für die Wandstärke des Werkstücks ist größer als 40mm, nach dem Schweißen mit Asbest Isolierung langsame Abkühlung, 100 ~ 150℃ mindestens bleiben 1 ~ 2 Stunden, wenn nicht sofort Wärmebehandlung, sollte auf 200 ~ 300℃ Isolierung 2 Stunden erhitzt werden und dann langsam auf Raumtemperatur abkühlen.

SUPER 304H, SA-213 TP310HCBN Austenitischer Stahl zum Schweißen

Austenitischer Stahl ist gut schweißbar und neigt nicht zur Kaltrissbildung, so dass er nicht vorgeheizt werden muss. Allerdings neigt austenitischer Stahl beim Schweißen zur Heißrissbildung, so dass auf die Kontrolle der Schweißwärmezufuhr und der Zwischenlagentemperatur geachtet werden sollte. Beim Schweißen ist die Energie der Schweißlinie geringer, z. B. beim manuellen WIG-Schweißen, automatischen WIG-Kaltdrahtschweißen oder WIG-Heißdrahtschweißen. Im Allgemeinen sollte die Zwischenlagentemperatur nicht mehr als 150℃ betragen. Beim automatischen WIG-Kaltdrahtschweißen oder WIG-Heißdrahtschweißen erfordert der kontinuierliche Schweißprozess eine Zwischenlagenkühlung der Schweißnaht mit Wasser. Um interkristalline Korrosion zu verhindern, sollte der Chloridionengehalt im Kühlwasser kontrolliert werden. Um die Oxidation von Legierungselementen in der Hochtemperaturzone zu verhindern, sollte die Rückseite während des gesamten Schweißvorgangs mit Argon gefüllt sein. Um eine gute Verschmelzung auf beiden Seiten der Rille zu gewährleisten, sollte der Rillenwinkel von austenitischem Stahl größer sein als der von allgemeinem Ferritstahl. Für das Schweißen von artfremdem Stahl mit ferritischen Werkstoffen wird ernicR-3 oder EnICRFE-2 Schweißdraht oder Elektrode empfohlen. Beim Schweißen von artfremdem Stahl (mit ferritischem Stahl) und bei hohen Temperaturen muss der Ausdehnungskoeffizient beider Werkstoffe berücksichtigt werden.

Die Verbindungsform von Wärmetauscherrohr und Rohrboden umfasst hauptsächlich Dehnung, Schweißen, Expansionsschweißen usw. Die Festigkeitskompensationsverbindung bezieht sich auf die Erhöhung der Dichtungsleistung und der Zugfestigkeit der Verbindung zwischen dem Wärmetauscherrohr und dem Rohrboden. Sie stützt sich auf die plastische Verformung des Rohrendes, um der Zugkraft standzuhalten. Die Eigenspannung nach der Ausdehnung des Rohrs wird bei steigender Temperatur allmählich schwächer, so dass die Dichtungsleistung und die Festigkeit der Verbindung zwischen Rohr und Rohrboden abnehmen. Daher ist die Festigkeitserweiterung geeignet für den Entwurfsdruck von weniger als oder gleich 4MPa, die Entwurfstemperatur von weniger als oder gleich 300℃. Die Festigkeitserweiterung sollte nicht im Falle von starken Vibrationen, großen Temperaturunterschieden oder offensichtlicher Spannungskorrosion während des Betriebs verwendet werden.

Beim Aufweiten des Rohrs sollte die Härte des Rohrs geringer sein als die des Rohrbodens. Der Abstand zwischen dem Rohr und dem Rohr und die Glätte des Rohrs beeinflussen die Qualität des Expansionsrohrs. Die raue Oberfläche des Rohrlochs kann eine große Reibungskraft erzeugen und lässt sich nicht so leicht abziehen, aber es kann leicht zu Leckagen kommen. Die Oberfläche des Rohrlochs darf auf keinen Fall eine Längsrille aufweisen. Die glatte Oberfläche des Rohrlochs ist nicht leicht undicht, kann aber leicht abgezogen werden. Im Allgemeinen muss die Oberflächenrauhigkeit weniger als oder gleich 12,5μm betragen. Es gibt zwei Arten von Rohrlöchern: Löcher und ringförmige Rillen, erstere wie in Abbildung (a) unten dargestellt, letztere wie in Abbildung (b) und (c) unten dargestellt.

Nach dem Einstechen wird die Stahlrohre werden beim Aufweiten in die Nuten gepresst, was den Abziehwiderstand und die Dichtungsleistung verbessern kann. Die Anzahl der ringförmigen Schlitze im Rohrloch hängt von der Dicke des Rohrbodens ab. Im Allgemeinen wird ein Schlitz geöffnet, wenn die Dicke weniger als 25 mm beträgt, und zwei Schlitze werden geöffnet, wenn die Dicke mehr als 25 mm beträgt. Wenn die Rohrplatte dick ist oder um Spaltkorrosion zu vermeiden, kann die in der folgenden Abbildung (d) gezeigte Struktur verwendet werden, die zusammengesetzte Rohrplatte und das Wärmetauscherrohr können auch erweitert werden, wenn die Ummantelung größer oder gleich 8mm ist, sollte in der Nut auf dem Rohrloch sein, die Struktur ist in der folgenden Abbildung (e) gezeigt.

Festigkeit Schweißen bezieht sich auf die Abdichtung Leistung und Zugfestigkeit des Wärmetauschers Rohr und Rohrboden Verbindung zu gewährleisten, ist die am häufigsten verwendete Rohrboden Verbindungstypen. Stärke Schweißen Herstellung ist einfach, die Zugfestigkeit ist stark, wie Schweißen Teil Versagen, kann sekundäre Reparatur Schweißen, bequemer Wärmetauscher Rohr sein. Die Verwendung von Festigkeitsschweißen ist nicht durch Druck und Temperatur begrenzt, aber es ist nicht geeignet für die Gelegenheit der großen Vibrationen oder Spaltkorrosion. Die allgemeine Form des Festigkeitsschweißens ist in Abbildung (a) unten dargestellt. Um Flüssigkeitsansammlungen um das Rohrende zu vermeiden, wird häufig die in Abbildung (b) gezeigte Konstruktion verwendet. Die in Abbildung (c) gezeigte Konstruktion wird im Allgemeinen verwendet, wenn der Rohrboden aus rostfreiem Stahl besteht.

Die Abdichtungsleistung der Verbindung zwischen Rohr und Rohrplatte muss hoch sein, oder es gibt Korrosion, starke Vibrationen und andere Gelegenheiten, einzelne Expansion oder Schweißen kann die Anforderungen nicht erfüllen, die Kombination der beiden kann genügend Stärke und gute Abdichtungsleistung bieten. Die Kombination von Dehnung und Schweißen kann in zwei Arten unterteilt werden, je nach der Reihenfolge von Dehnung und Schweißen: Dehnung und Schweißen nach der Dehnung. Bei der allgemeinen Expansionsmethode entstehen zwangsläufig Ölflecken im Fugenspalt, die nach der Expansion geschweißt werden. Diese Ölflecken und die Luft im Spalt beeinträchtigen die Schweißqualität.

Schweißen vor der Ausdehnung führt zu Schäden an der Schweißnaht. Derzeit gibt es keine einheitliche Bestimmung für die Wahl der beiden Aufträge. In der tatsächlichen Technik, wie Expansion nach dem Schweißen, vor dem Schweißen sollte sauberes Öl; Wenn das erste Schweißen nach der Expansion, sollte eine Grenze für die Expansion Position des Rohres Ende, in der Regel von der Oberfläche des Rohres Platte 15mm über den Umfang der Expansion zu kontrollieren. Die erste Expansion und dann Schweißen nimmt im Allgemeinen die Form der Stärke Expansion und Dichtung Schweißen. Die Festigkeitserweiterung gewährleistet die Dichtungsleistung des Rohrs und des Rohrbodens und sorgt für eine ausreichende Zugfestigkeit, und das Dichtungsschweißen gewährleistet die Dichtungsleistung des Rohrs und des Rohrbodens. Der Aufbau ist in der Abbildung (a) dargestellt. Das Festigkeitsschweißen gewährleistet die Dichtungsleistung des Rohrs und des Rohrbodens, indem es eine ausreichende Zugfestigkeit bietet, und die Klebeerweiterung beseitigt den Spalt zwischen dem Rohr und dem Rohrloch, um die Dichtungsleistung zu gewährleisten. Die Struktur ist in Abbildung (b) dargestellt.

Im Wesentlichen ist die explosive Expansion auch eine Art von Festigkeitsexpansion, die letztere nimmt in der Regel Walzenexpansion, die erstere verwendet den Sprengstoff in einer sehr kurzen Zeit, um Hochdruck-Gas-Stoßwelle zu produzieren, um das Rohr fest mit dem Rohr Loch befestigt. Hohe explosive Expansion und Verbindungseffizienz, keine Notwendigkeit von Schmieröl, leicht zu schweißen nach der Expansion, große Zugfestigkeit, kleine axiale Dehnung und Verformung.

Explosive Expansion eignet sich für dünnwandige Rohre, Rohre mit kleinem Durchmesser und große Dicke Rohrboden Expansion, Wärmeaustausch Rohr Ende Leckage, mechanische Expansion ist schwierig, die Gelegenheit zu reparieren.

Das Ölrohr besteht aus einer Manschette und einem Rohrkörper. Ein einzelner Rohrkörper wird mit dem Kragengewinde verbunden und mit einer End-zu-End-Verbindung zum Ölfeld transportiert, um den Transport und die Verwendung nach Erreichen der erforderlichen Länge zu erleichtern. Um die Festigkeit und den Lockerungsschutz der Gewindeverbindung zu erhöhen, muss die Kupplung nach der Gewindeverbindung mit dem Rohrkörper verschweißt werden. Es ist daher sehr wichtig, die Schweißleistung zu analysieren und einen angemessenen Schweißprozess zu entwickeln. API 5A J55 ist eines der am häufigsten verwendeten Gehäusematerialien, und wir haben seine Schweißbarkeit in Bezug auf sein Kohlenstoffäquivalent analysiert.

API 5CT J55 Chemische Zusammensetzung

Nach der Kohlenstoffäquivalenzformel des International Institute of Welding:

CE＝C＋Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

CE＝0,69＞0,4

Sein Kohlenstoffäquivalent beträgt mehr als 0,4 und seine Schweißbarkeit ist schlecht. Um eine qualifizierte Schweißqualität zu erreichen, sind eine hohe Vorwärmtemperatur und strenge technologische Maßnahmen erforderlich.

Die Schweißbarkeit wurde unter Berücksichtigung des Einflusses des Gehalts an J55-Legierungselementen auf Mikrostruktur und Eigenschaften analysiert:

• J55 Darmrohr hat einen hohen Kohlenstoffgehalt, nämlich 0,34%~0,39%, wodurch sich die Übergangskurve des unterkühlten Austenits des Stahls nach rechts verschiebt und ansteigt. Durch die Zugabe von Cr, Mn, Ni, Cu und anderen Legierungselementen verschiebt sich die Übergangskurve des unterkühlten Austenits nach rechts, wodurch die Stabilität des unterkühlten Austenits erhöht wird und der MS-Punkt (der Anfangspunkt der Martensitbildung) steigt. All diese Effekte erhöhen die Abschreckungstendenz von J55, und es kommt zu Schweißrissen.
• J55 neigt stark zur Kaltrissbildung, vor allem zu Abschreck- und Versprödungsrissen. Aufgrund seiner hohen Festigkeit, hohe maximale Härte der Schweißen Wärmeeinflusszone und schnelle Abkühlung, Martensit ist leicht erzeugt. Versuchen Sie beim Schweißen, eine hohe Linienenergie und einen hohen Schweißstrom zu wählen, und reduzieren Sie die Schweißgeschwindigkeit nicht zu stark. Um die Abkühlgeschwindigkeit zu reduzieren, verlängern Sie die Abkühlzeit der Schweißnaht von 800 ℃ bis 500℃, verbessern Sie die Mikrostruktur des Schweißguts und der Wärmeeinflusszone, und reduzieren Sie die maximale Härte der Wärmeeinflusszone, Vorwärmen vor dem Schweißen und Anlassen nach dem Schweißen ist erforderlich.
• Die Heißrissneigung von J55 ist nicht hoch, weil seine Wärmeleitfähigkeit nicht leicht ein niedriges Schmelzeutektikum erzeugt; die Wiedererwärmungsrissneigung ist nicht groß, weil er kein starkes Karbid enthält. Der Schweißdraht ER55-G wird entsprechend seiner Festigkeit ausgewählt. Der Schweißdraht hat eine ausgezeichnete Schweißleistung, einen hohen Ni-Gehalt, eine hohe Kaltrissbeständigkeit und ausgezeichnete umfassende mechanische Eigenschaften des abgeschiedenen Metalls.
• Aufgrund der großen Wärmezufuhr, die für das J55-Schweißen erforderlich ist, ist der Festigkeitswert des Grundmaterials und des Schweißmaterials groß, und die Eigenspannung beim Schweißen ist extrem hoch. Beim Schweißen ist es notwendig, die Schweißnaht während des Schweißens zu hämmern. Nach dem Schweißen wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, um die inneren Spannungen zu beseitigen und die durch übermäßige Spannungen verursachte Rissbildung nach dem Schweißen zu vermeiden. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann auch die Eigenschaften der Schweißmikrostruktur verbessern.

Schweißverfahren für J55

Schweissverfahren 180% Ar+20%CO2 Schutzgasschweißen. Schweißmaterial: Schweißdraht ER55-G, Durchmesser Φ3.2mm. Schweißparameter: Strom 250~320A, Spannung 26 ~30V; Schweißgeschwindigkeit 35~50cm/min;

Die Vorwärmtemperatur beträgt 100℃, und die Zwischenlagentemperatur ist nicht niedriger als die Vorwärmtemperatur, darf aber nicht höher als die Vorwärmtemperatur von 30℃ sein.

Behandlung nach dem Schweißen: Luftkühlung ohne Wärmebehandlung.

Ergebnisse: Der Zugversuch war qualifiziert. Die Schlagwerte der drei Proben in der wärmebeeinflussten Zone sind 26, 47, 23, unqualifiziert. Die vier seitlichen Biegeproben weisen einen 3,75mm-Riss, einen 4mm-Riss, einen 1,38mm-Riss und einen 0,89mm-Riss auf, die jeweils unqualifiziert sind. Dieses technologische Schema ist nicht angemessen.

Schweissverfahren 2: 80%Ar+20%CO2 Gasschweißen. Schweißen Material: Schweißdraht ER55-G, Durchmesser Φ3.2mm. 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℃ sein.

Behandlung nach dem Schweißen: Anlassen, Temperatur 600±20℃, Haltezeit 4h; Erwärmungsrate 50℃/h, Abkühlungsrate 50℃/h.

Ergebnisse: Der Zugversuch wurde qualifiziert. Die Schlagwerte der drei Proben in der Wärmeeinflusszone betragen 51, 40 bzw. 40 und sind damit qualifiziert.

Seitlicher Biegetest, qualifiziert; Das Experiment beweist, dass dieses technologische Schema angemessen ist. Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann die Schweißmikrostruktur und die Eigenschaften verbessern, was einer der wichtigsten Faktoren für das J55-Schweißen ist, um Schweißverbindungen zu erhalten, die den technischen Anforderungen entsprechen.

Die raue Umgebung des API 5A J55-Gehäuses stellt hohe Anforderungen an die Qualität des Rohres selbst und an die Qualität des Schweißens. Durch die obige Schweißanalyse und -prüfung wird ein Schweißverfahren ermittelt, das die Anforderungen erfüllt und eine theoretische und experimentelle Grundlage für das korrekte Schweißen von Ölrohren bietet.