Svejsbarhed af ASTM A335 legeret stålrør

Hvorfor A335 legeringsrør har brug for en kontrolleret svejseprocedure

ASTM A335 dækker sømløst ferritisk legeret stålrør til højtemperaturservice. Graderne P5, P9, P11, P22 og P91 er klassificeret efter deres krom- og molybdænindhold og er udvalgt for krybestyrke og modstandsdygtighed over for højtemperaturbrintangreb i raffinaderier, petrokemiske rør og kraftværker. Legeringselementerne, der leverer denne ydeevne ved høje temperaturer, øger også hærdbarheden, så den varmepåvirkede zone af en svejsning kan hærde skarpt og miste sejhed, når varmetilførsel, forvarmning og afkølingshastighed ikke kontrolleres. Svejsbarheden af ​​A335-rør opnås derfor gennem en kvalificeret svejseprocedure snarere end gennem valg af tilsatsmetal alene.

Trækstyrkekrav for de almindelige A335-kvaliteter

Chrom giver oxidations- og varmkorrosionsbestandighed, molybdæn giver solid opløsningsstyrkelse og krybemodstand, og vanadium- og niobiumtilsætningerne i P91 giver den kvalitet en mærkbart højere minimumstræk- og flydespænding end 1,25Cr til 2,25Cr kvaliteterne. Fordi styrken udvikler sig gennem legeringsbalancen og varmebehandlingstilstanden, skal den svejste samling gengive både kemien og mikrostrukturen i moderrøret.

Valg af spartelmetal og svejseproces

For 1,25Cr- og 2,25Cr-kvaliteterne er gaswolfram-buesvejsning med en ER80S-B2- eller ER80S-B2L-elektrode til rod- og varmpassagen, efterfulgt af skærmet metalbuesvejsning med E8018-B2-B2-elektroder etableret praksis. B2-klassificeringen matcher tæt basismetalsammensætningen og reagerer forudsigeligt på varmebehandling efter svejsning. Til 9Cr-1Mo-V kvaliteter som P91 bruges der i stedet matchende forbrugsstoffer af typen ER90S-B9 og E9015-B9, og beskyttelsesgassen, rejsehastigheden og varmetilførslen registreres, så samlingen kan gentages nøjagtigt.

Hvor varmebehandling efter svejsning er upraktisk, for eksempel på nogle svejsninger eller på uens samlinger, kan en austenitisk elektrode af typen E309Mo-16 vælges i stedet. Austenitiske samlinger af denne art vurderes for termisk ekspansionsmismatch og for driftsbetingelserne for en uens metalforbindelse, og proceduren er kvalificeret separat. Renlighed af fugefladen, tørre elektroder og tør beskyttelsesgas er afgørende, fordi fugt er hovedkilden til diffuserbart brint i denne materialefamilie.

Forvarmning, interpass-temperatur og varmebehandling efter svejsning

Forvarmning fjerner overfladefugt og sænker fugens afkølingshastighed. Typiske praksisser for denne familie er et minimum på omkring 150 grader C for 1,25Cr-kvaliteten og 200 grader C eller højere for 2,25Cr- og 9Cr-kvaliteterne, med interpass-temperaturer, der normalt holdes under ca. 300 grader C, så kornvækst og tab af sejhed undgås. Opvarmning påføres over et generøst bånd på begge sider af samlingen, så hele sektionen når temperatur.

Efter svejsning udføres varmebehandling efter svejsning normalt i intervallet 700 til 760 grader C, med det nøjagtige bånd fastsat af den gældende konstruktionskode sammen med kvalitet og vægtykkelse. Behandlingen tempererer den hærdede varmepåvirkede zone, genopretter sejhed og lindrer resterende stress. Der anvendes kontrollerede opvarmnings- og afkølingshastigheder, og termoelementer er placeret for at bekræfte, at hele omkredsen har nået holdetemperaturen i den nødvendige tid.

Fejl ved vagt- og inspektionspunkter

Brintinduceret revnedannelse i den varmepåvirkede zone, forhindret af forvarmning, tørre forbrugsvarer og passende interpass-temperatur.

Genopvarmningsrevner i 2.25Cr og 9Cr kvaliteterne, styret gennem kontrolleret varmetilførsel og korrekt varmebehandlingstemperatur.

Mangel på sammensmeltning og ufuldstændig gennemtrængning, styret af fugeforberedelse, fit-up og svejseteknik frem for af varmetilførsel alene.

For høj hårdhed, verificeret ved en svejsehårdhedsundersøgelse med accept, der almindeligvis er sat til eller under 250 HV10 på den varmepåvirkede zone.

Bløde eller overhærdede zoner forårsaget af ujævn opvarmning under varmebehandling, undgået ved korrekt termoelementplacering og isolering.

Radiografisk eller ultralydsundersøgelse påføres den færdige samling, og hver svejsning kan spores til den kvalificerede svejseprocedurespecifikation og til svejserens præstationsrekorder for den anvendte proces.

FAQ

Q: Kan ASTM A335 P11 rør svejses uden forvarmning?
Nej. 1.25Cr-0.5Mo sammensætningen hærder i den varmepåvirkede zone, så en kontrolleret forvarmning på omkring 150 grader C eller højere anvendes sammen med den kvalificerede procedure.

Q: Hvilket fyldmetal bruges til A335 P22-rør?
2.25Cr-1Mo-kvaliteterne svejses normalt med ER80S-B2 eller ER80S-B2L til roden og E8018-B2 eller E8015-B2 til fyld og hætte, som matcher basismetallet og reagerer forudsigeligt på varmebehandling.

Spørgsmål: Er varmebehandling efter svejsning altid påkrævet?
Det er påkrævet for de fleste 1,25Cr til 9Cr samlinger over tykkelsestærsklerne i den gældende byggelov, og det anvendes altid, hvor servicen kræver kontrolleret hårdhed og sejhed i den varmepåvirkede zone.

Q: Hvad sker der, hvis A335-rør svejses uden interpass-kontrol?
For høj interpass-temperatur gør mikrostrukturen grov, reducerer sejheden og kan gøre det umuligt at opfylde de påkrævede slag- eller hårdhedsresultater, så interpass-temperaturen måles og registreres under svejsning.

Q: Hvordan adskiller en P91-svejsning sig fra en P22-svejsning?
P91 er en 9Cr-1Mo-V-Nb-kvalitet med højere minimumsydelse og trækstyrke, så den bruger matchende 9Cr-forbrugsstoffer, strammere varmetilførselskontrol og et nøje specificeret varmebehandlingsbånd sammenlignet med 2,25Cr-kvaliteten.

Q: Hvordan bekræftes svejsekvaliteten på legeringsrør?
Ved røntgen- eller ultralydsundersøgelse af den færdige samling, ved en hårdhedsundersøgelse af den varmepåvirkede zone, og ved gennemgang af svejseprocedurens kvalifikationer og svejsejournaler.