El acero resistente al calor se refiere al acero que trabaja a alta temperatura y tiene una excelente resistencia térmica y estabilidad térmica. La resistencia térmica se refiere a la capacidad de resistir la fluencia y la fractura a alta temperatura, y la estabilidad térmica se refiere a la capacidad de resistir la oxidación y la corrosión de medios gaseosos a alta temperatura. La gente suele referirse al acero termorresistente con resistencia térmica como acero termorresistente y al acero termorresistente con estabilidad térmica como acero termoestable. Los aceros termorresistentes se utilizan principalmente en la ingeniería energética, como en la fabricación de equipos de refinado de petróleo, calderas, recipientes nucleares, turbinas de vapor, recipientes de productos químicos sintéticos, equipos aeroespaciales y otros equipos de procesamiento a alta temperatura. Cabe señalar que muchos aceros inoxidables (309, 310H) también tienen resistencia al calor y a veces se denominan "aceros inoxidables resistentes al calor".

Las uniones soldadas de acero resistente al calor deberá tener sustancialmente la misma resistencia a la oxidación a alta temperatura que el metal de base. La composición de la aleación y el contenido del metal de soldadura deben ser básicamente coherentes con el metal base, como Cr, Mo, W y otros elementos principales, mientras que las impurezas como P y S deben controlarse a un nivel bajo en la medida de lo posible para reducir la tendencia a la fisuración en caliente. Para mejorar la soldabilidad, el contenido de C del material de soldadura puede ser ligeramente inferior al del metal base para garantizar el rendimiento a alta temperatura. La resistencia del metal de soldadura deberá ser similar a la del metal base a soldar. Las uniones soldadas de acero resistente al calor no sólo deberán tener una resistencia a corto plazo a temperatura ambiente y a alta temperatura básicamente igual a la del metal base, sino también, lo que es más importante, propiedades de fluencia a alta temperatura similares a las del metal base. Los requisitos de rendimiento de las nuevas uniones de acero resistente al calor para calderas ultrasupercríticas se muestran en la siguiente tabla.

Aunque la mayor parte de la estructura de soldadura de acero resistente al calor está trabajando a alta temperatura, pero la inspección final de los recipientes a presión y tuberías requisitos, por lo general a temperatura ambiente a 1,5 veces la presión de trabajo experimento hidráulico o neumático de prueba de presión, el funcionamiento de los equipos de presión o de mantenimiento tienen que someterse al proceso de arranque en frío, por lo que la junta de soldadura de acero resistente al calor es también debe tener cierta resistencia a la fractura frágil. Para martensita y austenita aceros resistentes al calor, el contenido de δ ferrita en el metal depositado debe ser estrictamente controlada para garantizar la propiedad de fluencia de las juntas soldadas durante el largo tiempo de funcionamiento a alta temperatura.

Soldadura de aceros martensíticos P92/T92, P122/T122

Tanto el P92 como el P122 son aceros martensíticos, que tienen tendencia a la fisuración en frío y a la fisuración en caliente durante la soldadura. Para evitar las grietas frías en la soldadura, es necesario precalentar antes de soldar. La temperatura de precalentamiento no es inferior a 150℃ para la soldadura TIG y no inferior a 200℃ para la soldadura por arco con electrodo y la soldadura por arco sumergido. Con el fin de evitar el agrietamiento en caliente y el grano grueso, la energía de la línea de soldadura debe ser estrictamente controlada durante el proceso de soldadura, la temperatura entre capas debe ser inferior a 300℃, y se prefiere la soldadura por arco de argón con electrodo de tungsteno con pequeño aporte de calor de soldadura. En la soldadura por arco con electrodo debe prestarse atención a la soldadura multicapa y multipaso. El grosor de la pasada de soldadura no debe ser mayor que el diámetro del electrodo. La anchura de la pasada de soldadura no debe ser superior a 3 veces el diámetro del electrodo y se recomienda que el diámetro del electrodo no sea superior a 4 mm.Para la pieza de trabajo con gran espesor de pared, la soldadura por arco sumergido se puede utilizar para la soldadura, pero la soldadura por arco sumergido de alambre fino se debe utilizar, y el diámetro del alambre de soldadura debe ser inferior a 3 mm. Cuando se sueldan tubos T122 y T92 de pequeño diámetro, la parte posterior debe llenarse de argón durante todo el proceso de soldadura. Para los tubos de gran diámetro y paredes gruesas, se requiere protección con gas argón en la parte posterior de las tres primeras capas de soldadura en la raíz. Después de la soldadura, utilizar el aislamiento de amianto y enfriamiento lento y permanecer entre 100 ~ 150℃ durante al menos 1 ~ 2 horas, hasta que la metalografía se transforma completamente en martensita, a continuación, puede llevar a cabo el tratamiento térmico posterior a la soldadura. Para el espesor de pared de la pieza de trabajo es superior a 40 mm, después de la soldadura con aislamiento de amianto enfriamiento lento, 100 ~ 150℃ al menos estancia 1 ~ 2 horas, si no inmediatamente el tratamiento térmico, debe ser calentado a 200 ~ 300℃ aislamiento 2 horas y luego enfriamiento lento a temperatura ambiente.

SUPER 304H, SA-213 TP310HCBN Soldadura de acero austenítico

El acero austenítico tiene buena soldabilidad y no tiende a agrietarse en frío, por lo que no necesita precalentamiento. Sin embargo, el acero austenítico tiene tendencia al agrietamiento en caliente durante la soldadura, por lo que se debe prestar atención al control de la entrada de calor de soldadura y la temperatura entre capas. En el proceso de soldadura, el método de soldadura de la energía de la línea de soldadura es menor, como TIG manual, soldadura TIG automática de alambre frío o soldadura TIG de alambre caliente. Generalmente, la temperatura entre capas debe ser controlada no más de 150℃. Para la soldadura automática TIG de alambre frío o la soldadura TIG de alambre caliente, el proceso de soldadura continua requiere la refrigeración por agua entre capas de la soldadura. Para prevenir la corrosión intergranular, debe controlarse el contenido de iones cloruro en el agua de refrigeración. Para evitar la oxidación de los elementos de aleación en la zona de alta temperatura, la superficie posterior debe llenarse de argón durante todo el proceso de soldadura. Para garantizar una buena fusión a ambos lados de la ranura, el ángulo de la ranura del acero austenítico debe ser mayor que el del acero ferrítico general. Para la soldadura de acero disímil con materiales de ferrita, se recomienda el alambre o electrodo de soldadura ernicR-3 o EnICRFE-2. Cuando se sueldan aceros disimilares (con aceros de ferrita) y se utilizan a altas temperaturas, debe tenerse en cuenta el coeficiente de dilatación de ambos materiales.

La forma de conexión del tubo de intercambio de calor y la placa tubular incluye principalmente la expansión, la soldadura, la soldadura de expansión, etc. La junta de expansión de fuerza se refiere a la expansión del rendimiento de sellado y la resistencia a la tracción de la conexión entre el tubo de intercambio de calor y la placa tubular. Se basa en la deformación plástica del extremo del tubo para soportar la fuerza de tracción. La tensión residual tras la expansión del tubo se debilitará gradualmente cuando aumente la temperatura, de modo que el rendimiento de sellado y la resistencia de la conexión entre el tubo y la placa tubular disminuirán. Por lo tanto, la expansión de la fuerza es adecuada para la presión de diseño es menor o igual a 4MPa, la temperatura de diseño es menor o igual a 300℃. La expansión de la fuerza no debe utilizarse en el caso de vibración severa, gran diferencia de temperatura, o la corrosión por tensión evidente durante el funcionamiento.

Al expandir el tubo, la dureza del tubo debe ser inferior a la de la lámina tubular. La separación entre el tubo y la tubería y la lisura del tubo afectan a la calidad del tubo expansible. La superficie rugosa del orificio del tubo puede producir una gran fuerza de fricción y no es fácil de arrancar, pero es fácil que se produzcan fugas. La superficie del orificio del tubo tiene estrictamente prohibido tener un longitudinal a través de la ranura. La superficie lisa del orificio del tubo no es fácil que se produzcan fugas, pero es fácil de arrancar. Generalmente, se requiere que la rugosidad de la superficie sea menor o igual a 12,5μm. Hay dos tipos de agujeros de tubo: agujeros y ranurado anular, el primero como se muestra en la figura (a) a continuación, y el segundo como se muestra en la figura (b) y (c) a continuación.

Después del ranurado, el tubos de acero se introducen en las ranuras al expandirse, lo que puede mejorar la resistencia al arrancamiento y aumentar el rendimiento de la estanqueidad. El número de ranuras anulares en el orificio del tubo depende del grosor de la placa tubular. En general, se abre una ranura cuando el grosor es inferior a 25 mm, y dos ranuras cuando el grosor es superior a 25 mm. Cuando la placa tubular es gruesa o para evitar la corrosión de la ranura, se puede utilizar la estructura que se muestra en la siguiente figura (d), la placa tubular compuesta y el tubo de intercambio de calor también se pueden ampliar, cuando el revestimiento es mayor o igual a 8 mm, debe estar en la ranura en el orificio del tubo, la estructura se muestra en la siguiente figura (e).

Soldadura de fuerza se refiere a garantizar el rendimiento de sellado y resistencia a la tracción del tubo de intercambio de calor y la conexión tubesheet, es el más utilizado tipos de conexión tubesheet. Fabricación de soldadura de fuerza es simple, la capacidad de tracción es fuerte, como el fracaso de la pieza de soldadura, puede ser la soldadura de reparación secundaria, tubo de intercambio de calor más conveniente. El uso de la soldadura de fuerza no está limitado por la presión y la temperatura, pero no es adecuado para la ocasión de gran vibración o la corrosión brecha. La forma general de la soldadura de resistencia se muestra en la figura (a) a continuación. Para evitar la acumulación de líquido alrededor del extremo de la tubería, se suele utilizar la estructura que se muestra en la figura (b). La estructura como se muestra en la figura (c) a continuación se utiliza generalmente en la situación en la que la placa tubular es de acero inoxidable.

El rendimiento de sellado de la junta entre el tubo y la placa tubular debe ser alto, o hay corrosión de holgura, soportar vibraciones severas y otras ocasiones, la expansión o la soldadura solas no pueden cumplir los requisitos, la combinación de las dos puede proporcionar suficiente resistencia y buen rendimiento de sellado. La combinación de expansión y soldadura puede dividirse en dos tipos según la secuencia de expansión y soldadura: expansión y soldadura después de la expansión. El método de expansión general tendrá inevitablemente manchas de aceite en el hueco de la junta, que se soldará después de la expansión. Estas manchas de aceite y el aire en el hueco reducirán la calidad de la soldadura.

Soldar antes de la expansión, causará daños a la soldadura. En la actualidad, no existe una disposición uniforme para la elección de los dos órdenes. En la ingeniería real, como la expansión después de la soldadura, antes de la soldadura debe ser aceite limpio; Si la primera soldadura después de la expansión, debe ser un límite a la posición de expansión del extremo del tubo, por lo general para controlar desde la superficie de la placa de tubo de 15 mm por encima del alcance de la expansión. La primera expansión y luego la soldadura generalmente adopta la forma de expansión de fuerza y soldadura de sellado. La expansión de resistencia asegura el rendimiento de sellado del tubo y la placa tubular, proporcionando suficiente resistencia a la tracción, y la soldadura de sellado asegura aún más el rendimiento de sellado del tubo y la placa tubular. La estructura se muestra en la figura (a). La soldadura de resistencia garantiza el rendimiento de sellado del tubo y la placa portamangas, proporcionando suficiente resistencia a la tracción, y la expansión por adherencia elimina el hueco entre el tubo y el orificio del tubo para garantizar el rendimiento de sellado. La estructura se muestra en la figura (b).

En esencia, la expansión explosiva es también un tipo de expansión de fuerza, este último suele adoptar la expansión de rodillo, el primero utiliza el explosivo en un período muy corto de tiempo para producir onda de choque de gas de alta presión para hacer que la tubería firmemente unida al orificio del tubo. Alta expansión explosiva y eficiencia de conexión, sin necesidad de aceite lubricante, fácil de soldar después de la expansión, gran resistencia a la tracción, pequeña elongación axial y deformación.

Expansión explosiva es adecuado para tubos de pared delgada, tubos de pequeño diámetro y la expansión de la hoja de tubos de gran espesor, fugas en el extremo del tubo de intercambio de calor, la expansión mecánica es difícil de reparar la ocasión.