Зварний шов має власний хімічний склад -, який визначається наповнювачем, а не основним металом. Він має власну мікроструктуру - витончені дендрити від швидкого затвердіння, а не ковану структуру пластини. Він має власні режими відмови - сигма-фаза в зоні впливу тепла-, випадання нітридів, якщо швидкість охолодження втікає, дисбаланс фериту, якщо хімічний склад наповнювача дрейфує. Зварний шов — це продукт. І якщо ви ставитеся до цього як до етапу процедури зварювання, а не до шматка матеріалу, за який ви несете відповідальність, ваш2507 трубапройде гідровипробування та виходить з ладу.
Форми продукту
Бар і штанга
Тарілка та лист
Котушка та стрічка
Труби та труби
Фітинг: фланець, трійник, коліно, редуктор тощо.
Кування: кільце, вал, коло, блок тощо.
1. Чому зварний шов — це інший продукт
Кожна зварна труба 2507 має три мікроструктурні зони: основний метал (BM), зона термічного-впливу (HAZ) і метал зварного шва (WM). Основним металом є кована пластина або труба,-прокатана та-відпалена - дрібнозернистий, збалансований ферит-аустеніт, PREN 42. Зварювальний метал відливається - він твердне з рідини у зварювальній ванні, із дендритами, які на 100% складаються з фериту в ліквідусі та лише від-утворюють аустеніт як зварний шов охолоджується. ЗТВ — це вузька смуга біля зварного шва, яка не розплавилася, але спостерігала температуру від 600 градусів до солідусу й назад -, і саме цей термічний цикл створює металургійні проблеми, якими відомі зварні шви 2507.
Практичний наслідок: обраний вами присадний метал визначає хімічний склад металу зварного шва. Хімічний склад основного металу фіксується. І якщо хімічний склад металу зварного шва не відповідає мікроструктурі ЗТВ, яка потрібна для збереження збалансованості, зварний шов проходить кваліфікацію WPS і не придатний до експлуатації. Найпоширенішою версією цієї несправності є точкова ямка зварного шва при температурі морської води 80 градусів, з якою основний метал витримав би - та сама труба, така ж служба, але зварний шов є слабкою ланкою.
2. Чотири варіанти наповнювача та їх вплив на зварний шов
Для зварювання труб 2507 присадний метал необов’язковий. Це різниця між зварним швом, який служить 25 років, і зварювальним швом, який проходить другий капітальний ремонт. Є чотири варіанти заповнення, і лише два з них правильні.
| Наповнювач | Клас AWS | PREN_W (порівняно з Base 42) | Вміст Ni | Коли це правильно | Коли це неправильно |
|---|---|---|---|---|---|
| ER2594 | A5.9 | ~ 44 (перевищено) | 9.5 – 10.5% | За умовчанням - підводний, кислий, всі критичні послуги | нічого; ER2594 є безпечним за замовчуванням |
| ER2553 | A5.9 | ~ 40 (збігається) | 8.5 – 9.5% | Менш агресивний сервіс, тільки виготовлення в магазині | Підводний, кислий H2S вище 0,05 psi, хлорид вище 30 000 ppm |
| ER2209 | A5.9 | ~ 36 (недо-відповідності) | 8.0 – 9.0% | 2205 недорогоцінний метал -НЕ 2507 база | 2507 недорогоцінний метал (щоразу) |
| ER309LMo | A5.9 | ~ 26 (неправильний сплав) | 12.0 – 14.0% | Нічого за 2507 | Кожен раз- неправильний Cr, неправильний Mo, неправильний N |
Числа, які мають значення, це PREN_W (розраховується так само, як основний метал - %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N, без поправки на вольфрам для цих наповнювачів) і вміст нікелю. Нікель встановлює занадто низький рівень реформування аустеніту під час охолодження -, і зварний шов залишається феритним (крихким, низька корозійна стійкість); занадто високий, і зварний шов стає аустенітним (втрачається перевага міцності, яку забезпечує феритова фаза).
ER2594 навмисно перевищено-. Його вміст азоту становить 0,25-0,30%, що вище, ніж 0,28% в основному металі, тому що деяка кількість азоту втрачається в атмосферу під час перенесення через дугу. Додатковий азот компенсує цю втрату та гарантує, що остаточне зварювальне покриття зберігає феритове число в діапазоні 35–65%. ER2553 узгоджується (той самий азот, що й основний метал). ER2209 є правильним наповнювачем для основного металу 2205, але не-підходить для 2507 - використання його на 2507 дає зварювальний шов із вмістом фериту понад 65% і ризик нітриду Cr2N. ER309LMo — це нержавіючий наповнювач для з’єднання нержавіючої та вуглецевої сталі - у ньому немає ні азоту, ні молібденового балансу для дуплексу, і він не використовується для 2507. Проте він з’являється на поверхах цехів, оскільки він є в наявності.
Єдиний номер для перевірки при доставці: PREN_W наповнювача, на MTC. Якщо він нижче 40, у вас немає ER2594 або ER2553. У вас неправильний наповнювач.
3. Вікно підведення тепла - Чому «Weld It Like 316L» порушує зварювання
Вікно підведення тепла 2507 становить від 0,5 до 2,5 кДж/мм, і обидва кінці цього діапазону мають значення. Нижній рівень запобігає випаданню нітриду Cr2N у HAZ (ризик, коли зварний шов охолоджується на 800 градусів надто швидко для відновлення аустеніту). Високий рівень запобігає виділенню сигма-фази в HAZ (ризик, коли зварний шов охолоджується на 600–1000 градусів надто повільно). Смуга 0,5–2,5 кДж/мм вражає обидві цілі - досить швидко, щоб пропустити сигма-нос, і досить повільно, щоб відновити аустеніт.
Виробник, який звик зварювати 316L, збільшить підведення тепла до 1,5–2,0 кДж/мм і назве це хорошим зварюванням. Для 316L це нормально. Для 2507 це верхня частина безпечної смуги -, і будь-яка невелика зміна (довга дуга, повільна швидкість руху, товста частина, яка утримує тепло) штовхає зварний шов на територію сигма-фази. Кваліфікований діапазон WPS-становить від 0,5 до 2,5 кДж/мм, але задана-точка продуктивності має становити 0,8–1,5 кДж/мм, щоб залишити запас для неминучих невеликих коливань.
Інше вікно, яке має значення, це міжпрохідна температура. Для 2507 максимум 150 градусів - і в ідеалі нижче 100 градусів для підводного обслуговування. При температурі вище 150 градусів попередня кулька залишається гарячою достатньо довго, щоб ЗТВ накопичував термічні цикли, а кумулятивне надходження тепла зміщує феритовий баланс.
Практичне правило: створюйте WPS у вузькому виробничому вікні, а не в широкому кваліфікованому діапазоні. Якщо WPS каже «0,5–2,5 кДж/мм», зварювальник досягне 2,5 за поганих умов. Якщо WPS показує «0,8–1,5 кДж/мм», зварювальник повинен активно працювати, щоб залишити смугу.
Карта мікроструктури HAZ - Що відбувається в трьох зонах
Усередині кожного 2507 зварного шва ЗТВ не є чимось одним. Це безперервний градієнт мікроструктур, індексований піковою температурою. Три важливі під-підзони:
| Підзона HAZ- | Пікова температура | Мікроструктура | Ризик відмови |
|---|---|---|---|
| Високо{0}}температурний ЗТВ (HT-HAZ) | 1250 – 1350 градусів (біля солідуса) | Надмірний ріст зерна; ферит майже 100% при швидкому охолодженні; деяке перетворення аустеніту | Найнижча стійкість до корозії в зварному з'єднанні; ферит-PREN тут фактично 28–32 |
| ЗТВ-за середньої температури | 950-1200 градусів | Часткове подрібнення зерна; баланс фериту-аустеніту ближче до 50/50 | Прийнятний для більшості послуг |
| Низько-температурний ЗТВ (LT-ЗТВ) | 600-950 градусів | Ризик сигма-фази опадів, якщо утримувати 60–600 секунд | Крихкість; втрата ефекту Шарпі; сприйнятливість до виразок |
HT-HAZ – це тиха зона відмови. Після зварювання він виглядає збалансованим під мікроскопом -, але його стійкість до корозії помітно нижча, ніж у основного металу, оскільки крупно-фаза фериту має нижчий ефективний PREN, ніж оброблена основа. При роботі з хлоридом вище 40 градусів, HT-HAZ є місцем, де починається пітинг.
LT-HAZ – це повільна-зона крихкості. Сигма-фаза займає 60 секунд для зародження в 2507 при 850 градусах -, що звучить швидко, але це повільно порівняно зі швидкостями охолодження зварного шва. Якщо температура між проміжками перевищує 150 градусів, а профіль достатньо товстий, щоб утримувати тепло, LT-HAZ може накопичувати сигму протягом кількох термічних циклів. Удар Шарпі при –46 градусах падає з 200 Дж у основному металі до 60–80 Дж у сигма-підшипнику LT-HAZ. Це різниця між проходженням і непроходженням підводної кваліфікації NORSOK M-630.
Сам метал зварного шва (WM) починається зі 100% фериту на рівні ліквідусу (1600 градусів) і перетворює аустеніт під час охолодження до 1200 – 800 градусів. Якщо швидкість охолодження в цьому діапазоні висока (велике підведення тепла + повільне охолодження товстої секції =), аустеніт не отримує достатньо часу для реформування, і зварний шов залишається занадто феритним. Якщо швидкість охолодження дуже висока (низьке підведення тепла + швидке охолодження тонкої ділянки =), реформування аустеніту пригнічується, а замість нього утворюються нітриди Cr2N. Обидві крайності виводять феритове число з цільового 35–65%.
Що контролює WPS: підведення тепла (встановлює швидкість охолодження), температуру між проходами (встановлює кумулятивний тепловий цикл) і попередній нагрів (зазвичай не потрібен для 2507 нижче 50 мм стіни; вище 50 мм, максимальний попередній нагрів на 100 градусів для видалення вологи).
Те, що WPS не контролює: мікроструктуру HAZ, яка виникає. Саме для цього призначені випробування кваліфікації процедури (PQR) і перевірка ASTM A923.
ASTM A923 - Три методи перевірки отриманого зварного шва
ASTM A923 є стандартним методом випробувань для виявлення шкідливих інтерметалічних фаз у дуплексних нержавіючих сталях. Він має три методи (A, B, C), і кожен шукає іншу проблему:
| метод | Тест | Що це ловить | Критерій проходження | Коли потрібно |
|---|---|---|---|---|
| Спосіб А | Травлення в 40% розчині NaOH, електролітичний при 1 – 3 В; досліджуйте при 10–30× для зернистої-граничної атаки | Сигма- та хі-фази в зварному шві та ЗТВ | Жодного зразка немає безперервної атаки на-граїну | Усі 2507 зварних швів для кислих або хлоридів вище 40 градусів |
| Метод B | Удар Шарпі V-з надрізом за температури –46 градусів на зварних швах і зразках ЗТВ | Крихкість від сигма, чі або альфа-простого числа (475 градусів) | Більше або дорівнює 54 Дж у середньому для трьох зразків на металі шва; Більше або дорівнює 54 Дж на зразках HAZ | Підводне, кріогенне, кисле обслуговування |
| Метод С | ASTM G48 Метод A випробування на точкову точку при 40 градусах, 24 години, на зразку зварювання | Стійкість зварного металу до точкової корекції (втрата PREN) | Відсутність виразок при 20-кратному збільшенні; втрата ваги < 0,001 г/см² | Служба кислим H2S, високий-хлорид під водою |
Спосіб А є найдешевшим і найшвидшим - його можна виконати в лабораторії за дві години. Він виявляє серйозні проблеми з сигма-фазою. Якщо метод A демонструє зернисту -гранічну атаку, зварний шов відбраковується, і WPS потрібно повторно -кваліфікувати.
Метод B – це випробування на удар -, і він найчастіше згадується як режим відмови. Зварювальний шов, який пройшов метод A, може не відповідати методу B, оскільки енергія удару чутлива до альфа-випадків (окрихкість 475 градусів, яка утворюється протягом місяців експлуатації). Для підводних послуг метод B є необоротним-чеком.
Метод C – це випробування на корозію -, це найдорожчий і найповільніший (24-годинне витримування + перевірка), але він єдиний, який безпосередньо вимірює, що буде робити зварний шов у хлоридній атмосфері. Якщо PREN_W вашого наповнювача дорівнює 36 (оскільки ви помилково використали ER2209), метод C його вловить. Метод А може його пропустити. Метод B може його пропустити.
Практичне правило для підводних і кислих робіт: вимагайте всіх трьох методів у кожному кваліфікаційному купоні процедури. Вимагайте використання методу A та методу B для кожного виробничого зварного шва (або принаймні на основі вибірки відповідно до розділу IX ASME). Пропустіть метод C, лише якщо послуга не є -корозійною, а зварний шов виготовлений лише в заводі.
PWHT - Єдина процедура, яку ви не робите на 2507
Це коротко, і це правило, яке найчастіше порушується у виготовленні 2507. Термічна обробка після зварювання (PWHT) у діапазоні 600–950 градусів виділяє сигма-фазу в 2507 зварних швах і ЗТВ. Це навпаки того, що ви хочете. Зварювальний шов потрібно швидко охолодити в цьому діапазоні, а не утримувати в ньому.
Якщо ваш виробник пропонує PWHT для a2507 зварювання- для зняття залишкової напруги, для «стабілізації» мікроструктури або тому, що та сама піч використовується для вуглецевої сталі, і в них працює цикл - зупинити замовлення та повторно-перекваліфікувати WPS. PWHT на 2507 не є обов’язковим. Це руйнівно.
Єдина термічна обробка, прийнятна для зварних швів 2507, — це -розчинний відпал при 1050–1100 градусів із наступним швидким загартовуванням у воді. Це робиться на заводі на плиті або трубі, а не в полі після зварювання. Розчинний відпал у польових умовах є непрактичним (ви не можете помістити 6-дюймовий польовий зварний шов у піч). Таким чином, WPS розроблено для створення правильної мікроструктури при першому охолодженні - і саме тому введення тепла та проміжні вікна мають таке велике значення.
Дерево рішень заповнювача - Виберіть правильний вибір за 30 секунд
Використовуйте це дерево, щоб вибрати наповнювач для зварного шва 2507, перш ніж відкривати каталог наповнювачів:
| Ваш сервіс | Наповнювач для використання | чому |
|---|---|---|
| Підводна труба або перемичка, морська вода, 5–50 градусів | ER2594 | Переповнений PREN_W 44; -багатий азотом; проходить A923 Методи A+B+C |
| Підводна лінія потоку з парціальним тиском кислого H2S вище 0,05 psi | ER2594(обов'язковий) | Лише наповнювач, який постійно відповідає межі твердості NACE MR0175 щодо HAZ |
| Верхня труба, охолодження морською водою, температура навколишнього середовища | ER2553 | Відповідає PREN_W 40; дешевше ніж ER2594; прийнятний для менш критичних послуг |
| Цех виготовлення посудини під тиском або бака, атмосферний вплив | ER2553 | Відповідний наповнювач, придатний лише для-використання в магазині |
| З’єднання 2507 – 316L (різнорідне зварювання) | ER309LMo(з обмеженнями) абоERNiCrMo-3(Наповнювач Inconel 625) | 309LMo лише для магазину-; Наповнювач 625 для будь-якого польового обслуговування |
| З'єднання 2507 з вуглецевою сталлю | ERNiCrMo-3(Наповнювач Inconel 625) | Стандартна різнорідна практика зварювання; нікелевий наповнювач керує розведенням |
Якщо ваша відповідь на питання «який наповнювач»: «ER2209, тому що він є в магазині» або «ER309LMo, тому що виробник завжди використовує його» -, ви неправильно вибрали наповнювач, і зварювальний шов не відповідатиме ASTM A923 методу C, якщо ви його перевірите.
FAQ
Яка різниця між ER2594 і ER2553 для зварювання 2507?
Обидва є двосторонніми наповнювачами-з посиленням азоту, розробленими для 2507. ER2594 переповнений (PREN_W ~44 порівняно з основним металом 42), з більшим вмістом азоту (0,25–0,30%), щоб компенсувати втрати дуги. ER2553 відповідає (PREN_W ~40, азот 0,20 – 0,25%). Використовуйте ER2594 для підводних, кислих H2S та будь-яких критичних хлоридів. Використовуйте ER2553 для цехового виготовлення менш важливого обладнання, де економія коштів має значення.
Чи можна використовувати ER2209 для зварювання 2507?
№ ER2209 є правильним наповнювачем для дуплексу 2205 (S32205), з PREN_W ~36. Його використання на недорогоцінному металі 2507 дає зварний шов із вмістом фериту понад 65% і ризиком нітриду Cr2N. Зварювальний шов, імовірно, не вийде за ASTM A923, метод A (зернистість-границі видно після травлення). Використовуйте ER2594 або ER2553 на 2507.
Який діапазон підведення тепла для зварювання 2507?
Від 0,5 до 2,5 кДж/мм відповідно до кваліфікованого діапазону ASME, розділ IX, з точкою жорсткого виробничого налаштування-від 0,8 до 1,5 кДж/мм. Нижче 0,5 кДж/мм, надлишок фериту та ризик нітриду Cr2N. Понад 2,5 кДж/мм ризик сигма-фази в HAZ. У WPS використовуйте задану-точку виробництва, а не кваліфікований діапазон.
робить2507 зварюваннявимагає PWHT?
Ні. PWHT в діапазоні 600 – 950 градусів виділяє сигма-фазу в 2507 зварних швах і HAZ. Зварювальний шов необхідно швидко охолодити в цьому діапазоні. Якщо ваш виробник пропонує PWHT для 2507, зупиніть замовлення. Єдиною прийнятною термічною обробкою є -розчинний відпал при 1050–1100 градусів із швидким загартуванням у воді, що виконується на млині.
Що насправді перевіряє метод А ASTM A923?
Метод А електролітично протравлює відполірований зварний зріз-у 40% NaOH при 1–3 В протягом 5–10 секунд, а потім перевіряє його при 10–30-кратному збільшенні на наявність зернистої-границі. Безперервне пошкодження вздовж меж зерен вказує на виділення сигма- або хі-фази в зварному шві або ЗТВ. Перехідний купон показує чисті межі зерна без переваги атаки.
Яке число фериту прийнятне для зварювання 2507?
35–65% фериту за ASTM E562 (ферископ або магнітний метод) або за розрахунком на діаграмі WRC-1992. Нижче 35% зварний шов втрачає міцність і стійкість до корозії, які забезпечує феритова фаза. Понад 65% зварний шов стає крихким, а осадження нітриду Cr2N становить ризик. Метою є розподіл 50/50.
Як довго правильно зварена труба 2507 служить під водою?
Для офшорного обслуговування класу Marjan- (закачування хлорованої морської води при 40 градусах, проектний термін служби 25 років) належним чином зварений потоковий трубопровід 2507 з наповнювачем ER2594, підведенням тепла 0,8–1,5 кДж/мм, вмістом фериту 35–65 % і проходженням ASTM A923 методів A+B+C кваліфіковано для повного проектного терміну служби. Неправильно зварений 2507 (неправильний наповнювач, високе нагрівання, відсутність перевірки A923) спостерігався виїмки через 3–7 років у тій же службі.
Потрібна труба 2507 або готова котушка з хімічним складом зварного шва, балансом фериту та перевіркою ASTM A923, яка фактично пройшла б-інспекцію третьої сторони?
HUITONG постачає труби UNS S32750 і збірні котушки відповідно до ASTM A790 / A928 з відповідністю ASME Section IX-WPS, наповнювачем ER2594 / ER2553 (без 309LMo або ER2209), підведенням тепла 0,8–1,5 кДж/мм виробнича-точка, ферит 35 – 65% за ASTM E562 і ASTM A923 Методи A + B + C на кожному кваліфікаційному купоні процедури. Надішліть свій розклад трубопроводів, умови експлуатації (хлорид, парціальний тиск H2S, температура) і необхідний обсяг NDE наmarket@htpipe.comабо WhatsApp+86-19339900201- і якщо ви не впевнені, чи 2507 є правильним класом, чи ER2594 проти ER2553 є правильним наповнювачем для вашої послуги, повідомте нам послугу, і ми повідомимо вам мінімальну-комбінацію вартості, яка відповідає вимогам.
