Zvárací prídavný materiál pre rozdielne spoje z niklovej zliatiny: Matrica výberu plniaceho kovu

Pre väčšinu rozdielnych spojov zliatiny niklu je predvoleným prídavným kovom ERNiCrMo-3 (AWS A5.14, predávaný ako výplň Inconel 625), pretože jeho vysoký obsah niklu, chrómu a molybdénu toleruje riedenie z uhlíkovej ocele,nehrdzavejúca oceľalebo duplexný základný kov bez straty odolnosti voči praskaniu alebo korózii.

Plnivá z vyššej-zliatiny, ako napríklad ERNiCrMo-4 alebo ERNiCrMo-14, sú vyhradené pre spoje zahŕňajúce zliatiny s vysokým obsahom molybdénu, ako je Hastelloy C-276 alebo C-22, kde sa vyžaduje zodpovedajúca odolnosť proti korózii a nie len odolnosť voči prasklinám. Správna voľba vždy závisí od výpočtu riedenia pomocou diagramu Schaeffler alebo WRC-1992, nie od porovnávania drahšieho základného kovu len podľa názvu.

Aký prídavný kov by ste mali použiť na rozdielne spoje z niklovej zliatiny?

ERNiCrMo-3 (výplň typu Inconel 625-) je bezpečným predvoleným nastavením pre drvivú väčšinu rozdielnych spojov zo zliatin niklu, pretože sa elegantne riedi uhlíkovou oceľou, nehrdzavejúcou oceľou, duplexom a väčšinou ďalších zliatin niklu, pričom si zachováva zvarový návar odolný voči prasknutiu a korózii.

Pri výrobe zliatiny niklu je bežné zváranie rôznych kovov, ktoré spája dve rôzne zliatiny v jednom spoji: 625-plášťová dýza reaktora privarená k plášťu z uhlíkovej ocele, trubica Hastelloy privarená do rúrkovnice z nehrdzavejúcej ocele alebo telo ventilu Monel privarené k medeno-niklovej rúre. V každom prípade sa prídavný kov vyberá tak, aby vyhovoval chémii zvarového kúpeľa, ktorá je výsledkom zmiešania oboch základných kovov, nielen aby sa zhodoval s jedným z nich.

ERNiCrMo-3 sa stal predvoleným nastavením, pretože jeho základná chémia, približne 62 % niklu, 21,5 % chrómu, 9 % molybdénu a 3,6 % nióbu, má dostatok niklu na to, aby zostal tvárny a odolný voči prasklinám, aj keď odoberá železo z uhlíkovej ocele alebo základného kovu z nehrdzavejúcej ocele, a má dostatok molitanu na ochranu proti korózii a chrómu. Niób navyše potláča praskanie za tepla počas tuhnutia, čo je kritické pri zváraní veľmi obmedzených rozdielnych spojov.

Prečo je kontrola riedenia dôležitejšia pri rozdielnych zvaroch z niklovej zliatiny?

Riedenie určuje konečnú chémiu zvarového kovu a v rozdielnych spojoch môže vytiahnuť návar mimo jeho bezpečný rozsah zloženia, čo spôsobí praskanie za tepla alebo tvorbu martenzitu, pokiaľ sa prídavný kov nezvolí tak, aby tlmil tento posun.

Zriedenie je percento hotového zvarového kovu, ktoré pochádza skôr z roztaveného základného kovu ako z prídavného drôtu alebo elektródy. V podobnom-kovovom spoji riedenie sotva zmení výsledok, pretože obe strany zdieľajú rovnakú chémiu. V nepodobnom spoji môže riedenie potiahnuť zvarový kov na značnú vzdialenosť cez fázový diagram.

Zváranie zliatiny niklu na uhlíkovú oceľ:Naberanie železa zo strany uhlíkovej ocele riedi obsah niklu vo zvarovom kúpeli. Ak plnivo nenesie dostatok niklu na kompenzáciu, výsledný nános môže vytvárať krehký martenzit v zóne tavenia.

Zváranie zliatiny niklu na austenitickú nehrdzavejúcu oceľ:Riedenie je miernejšie, ale hladiny chrómu a molybdénu môžu stále klesnúť pod prah potrebný pre úplnú odolnosť proti korózii v prevádzkovom prostredí.

Zváranie zliatiny niklu naduplexná nehrdzavejúca oceľ: Riedenie môže narušiť rovnováhu feritu-austenitu v zóne fúzie, takže výber plniva musí brať do úvahy chemické zloženie riedenia aj fázovú rovnováhu, nie samotnú odolnosť voči korózii.

Zváračskí inžinieri predpovedajú tento výsledok pomocou Schaefflerovho diagramu alebo, presnejšie pre vysoko{0}}niklové plnivá, WRC- diagramu z roku 1992, ktorý zobrazuje ekvivalent chrómu oproti ekvivalentu niklu, aby sa potvrdilo, že zriedený návar pristane v ťažnej oblasti odolnej voči trhlinám pred začiatkom zvárania.

Čo je matica výberu prídavného kovu pre bežné rozdielne spoje?

ERNiCrMo-3 pokrýva väčšinu odlišných kĺbov zahŕňajúcich Inconel 625, 718 alebo 825; ERNiCrMo-4 alebo ERNiCrMo-14 sú potrebné, keď si základný kov Hastelloy C-276 alebo C-22 musí zachovať svoju plnú odolnosť proti korózii v spoji.

Táto matica je východiskovým bodom, nie náhradou za kvalifikované WPS/PQR. Skutočný výber plniva musí byť vždy potvrdený v súlade s kvalifikáciou ASME Section IX, špecifickými hrúbkami základného kovu a prevádzkovým prostredím, pretože faktory, ako je obsah kyslých plynov alebo kryogénne vystavenie, môžu prevážiť nad všeobecným odporúčaním.

Prečo je ERNiCrMo-3 predvolenou voľbou pre najrôznejšie niklové spoje?

ERNiCrMo-3 toleruje širší rozsah riedenia ako takmer akékoľvek iné niklové plnivo, pričom sa stále nachádza v zóne -odolnej a korózii{4}}odolnej voči prasklinám diagramu WRC-1992, čo z neho robí predvolené nastavenie s najnižším rizikom v kombinácii uhlíkovej ocele, nehrdzavejúcej ocele a duplexných kombinácií.

Tri vlastnosti vysvetľujú jeho dominanciu v odlišných aplikáciách kĺbov:

Široká tolerancia riedenia:Pretože jeho základné zloženie už obsahuje vysoký obsah niklu a mierny chróm a molybdén, dokáže absorbovať 20 až 30 percent zriedenia z kovov na báze železa{2}} a stále si zachováva prijateľnú ťažnosť a odolnosť proti korózii.

Odolnosť nióbu proti praskaniu za tepla-:Niób tvorí stabilné karbidy a Lavesovu fázu, ktoré prerušujú cestu trhliny počas tuhnutia, čo je najdôležitejšie vo veľmi obmedzených rozdielnych spojoch, kde je zvýšené zvyškové napätie.

Široká akceptácia kódu:ERNiCrMo-3 (GTAW/GMAW) a ENiCrMo-3 (SMAW) sú kvalifikované podľa ASME sekcie IX, AWS A5.14 a A5.11 a sú široko vopred schválené v špecifikáciách zvárania EPC, čo skracuje čas na kvalifikáciu postupu a čas potrebný na obstarávanie.

Kedy by ste mali použiť ERNiCrMo-4 alebo ERNiCrMo-14 namiesto ERNiCrMo-3?

Použite ERNiCrMo-4 alebo ERNiCrMo-14, keď spoj zahŕňa základný kov Hastelloy C-276 alebo C-22 a prevádzkové prostredie vyžaduje, aby zvarový kov zodpovedal vynikajúcej odolnosti základného kovu voči jamkovej korózii, štrbinovej korózii alebo zmiešaným oxidačným/redukčným kyselinám, pretože zliatina ERNiCrMo-3 po zriedení nenesie dostatok molybdénu.

ERNiCrMo-4 (plnivo Hastelloy C-276):Vybrané, keď je základným kovom C-276 a služba, ako je kyslý plyn s vysokým obsahom chloridov, vyžaduje úplné ekvivalentné číslo odolnosti proti bodovej korózii (PREN) základnej zliatiny a nie nižšie PREN zriedeného ložiska typu 625.

ERNiCrMo-14 (plnivo Hastelloy C-22):Vybrané pre základný kov C-22 v zmiešanom kyslom prostredí (kombinácie dusičnej, chlorovodíkovej, sírovej), kde musí byť vo zvare zachovaná vyvážená odolnosť C-22 voči oxidačným aj redukčným podmienkam.

V praxi je použitie ERNiCrMo-3 na spoji C-276 bežnou a nákladnou chybou špecifikácie: spoj často prejde štandardným mechanickým testovaním, ale môže predčasne zlyhať v prevádzke, ak je prostredie dostatočne agresívne na využitie nižšieho obsahu molybdénu v zriedenom zvarovom kove. Výber plniva by mal byť vždy riadený korozívnym prostredím, nielen zvárateľnosťou alebo cenou.

Ako zvárate zliatiny niklu s uhlíkom alebo s nízkou{0}}legovanou oceľou?

Spoje niklu-k{1}}oceľi vyžadujú pred konečnou montážou na oceľovú stranu buď namazanú vrstvu plniva zo zliatiny niklu, alebo vysoko{2}}niklové plnivo aplikované technikou kontrolovaného, ​​nízkeho{3}}riedenia, aby sa zabránilo naberaniu železa vo vytváraní krehkého martenzitu v zóne tavenia.

Uhlíkové a nízkolegované ocele -pridávajú do zvarového kúpeľa veľké množstvo železa v pomere k ich hrúbke a na rozdiel od nehrdzavejúcej ocele neobsahujú žiadny chróm ani nikel, aby tento efekt zmiernili. Dva postupy kontrolujú výsledok:

Maslo:Vrstva ERNiCrMo-3 (alebo zodpovedajúcej zliatiny) sa nanesie na oceľový povrch a nechá sa vychladnúť a potom sa vybrúsi. Konečný spoj sa potom vytvorí medzi dvoma povrchmi bohatými na nikel, čím sa v podstate zmení nepodobný spoj na takmer podobný a výrazne sa zníži riziko zriedenia.

Nízky tepelný príkon, navliekacia-perličková technika:Keď natieranie maslom nie je praktické, minimalizácia vneseného tepla a použitie viacerých prechodov výstuhou namiesto jedného veľkého prechodu väzbou obmedzuje, ako hlboko je oceľ roztavená a koľko železa vstupuje do zvarového kúpeľa.

Mastenie je silne preferované pre hrubé-prierezové, vysokotlakové{1}}alebo cyklické{2}}servisné spoje, ako sú napríklad zvary z dýzy reaktora-do{4}}škrupiny, pretože poskytuje predvídateľné, kódom{5}}kvalifikovateľné riedenie bez ohľadu na to, kto vykoná konečný zvar na poli.

Ako zvárate zliatiny niklu na duplexnú alebo super duplexnú nehrdzavejúcu oceľ?

ERNiCrMo-3 je tiež štandardným plnivom pre niklové-zliatiny-k-duplexné spoje, pretože nenarúša feritovo-austenitovú fázovú rovnováhu, na ktorej závisí duplexná nehrdzavejúca oceľ pre svoju pevnosť a odolnosť proti korózii.

Duplexné a super duplexné nehrdzavejúce ocele sa spoliehajú na približne 50/50 ferit{2}}austenitovú mikroštruktúru. Ich privarenie k niklovým zliatinám s duplexnou-zhodujúcou sa výplňou môže posunúť fúznu zónu smerom k prebytočnému feritu, pretože zriedenie zliatiny niklu{5}}nepredvídateľne zmení rovnováhu. Použitím plne austenitického plniva s vysokým -niklom, ako je ERNiCrMo-3, sa tomuto problému vyhnete: výsledný zvarový kov je austenitický na oboch stranách hranice fúzie, čím sa úplne vyhýba otázke kontroly feritu, pričom stále poskytuje odolnosť proti korózii, ktorá prevyšuje duplexný základný kov vo väčšine služieb.

Akú úlohu hrá maslovanie pri odlišných kovových zvaroch?

Buttering oddeľuje finálny výrobný zvar od priameho kontaktu so základným kovom -náchylným na riedenie, čo umožňuje, aby bol spoj kvalifikovaný a zvarený s predvídateľnou chémiou s nízkym{1}}riedením bez ohľadu na hrúbku prierezu alebo podmienky v teréne.

Mastovanie je obzvlášť cenné v troch scenároch: hrubé časti z uhlíkovej ocele, kde by inak bolo riedenie vážne, spoje z dielne-do{1}}na mieste, kde sa natieranie maslom môže vykonávať v kontrolovaných podmienkach v dielni a konečný zvar na mieste spája iba podobné povrchy-bohaté na nikel, a opravné zváranie, kde je pôvodné zloženie základného kovu neisté. Namazaný spoj sa tiež ľahšie kvalifikuje podľa ASME sekcie IX, pretože PQR môže byť založené na dobre -charakterizovanom niklovom--koncovom zvare, a nie na variabilnejšom priamom nepodobnom zvare.

Aké kódy a normy upravujú výber prídavného kovu pre rozdielne niklové spoje?

AWS A5.11 a A5.14 klasifikujú samotné prídavné kovy, ASME sekcia IX upravuje kvalifikáciu postupu pre spoj a NACE MR0175/ISO 15156 pridáva požiadavky na testovanie tvrdosti a korózie-, keď služba zahŕňa kyslé (H2S) podmienky.

AWS A5.14 (holé zváracie tyče a elektródy z niklu a zliatin niklu):Klasifikuje výplňové drôty GTAW a GMAW vrátane ERNiCrMo-3, ERNiCrMo-4 a ERNiCrMo-14 podľa chemického zloženia.

AWS A5.11 (elektródy pokryté niklom a zliatinou niklu):Klasifikuje elektródy SMAW, ako sú ENiCrMo-3 a ENiCrMo-4 pre rovnaké rodiny zliatin.

ASME sekcia IX:Upravuje kvalifikáciu WPS/PQR pre odlišný spoj a považuje zmenu čísla F-výplňového kovu alebo čísla A{1}}alebo zmenu čísla P- základného kovu za základnú premennú vyžadujúcu rekvalifikáciu.

NACE MR0175 / ISO 15156:Pridáva limity tvrdosti a požiadavky na testovanie korózie- (ako je ASTM G48) pre rozdielne zvary z niklovej zliatiny používané pri výrobe kyslých olejov a plynov.

Často kladené otázky

Môžem použiť nerezovú výplň 309L na spojenie Inconel 625 s uhlíkovou oceľou?

Neodporúča sa,. 309že L nemá obsah niklu, ktorý by spoľahlivo tlmil riedenie železa z hrubých profilov z uhlíkovej ocele, a nenesie molybdén alebo niób, ktoré sú potrebné na dosiahnutie odolnosti proti korózii 625 alebo odolnosti proti praskaniu za tepla-. ERNiCrMo-3, ideálne s namazaným spojom, je správnou voľbou.

Je plnivo ERNiCrMo-3 rovnaké ako základný kov Inconel 625?

Je to úzko spojené, ale nie totožné. Prídavný drôt ERNiCrMo-3 má o niečo vyšší obsah nióbu ako štandardný základný kov 625, špeciálne na to, aby odolal praskaniu za tepla počas tuhnutia, pretože zvarový kov sa ochladzuje a tuhne inak ako kovaný alebo odlievaný základný kov.

Musím natrieť maslom obe strany rozdielneho spoja alebo len oceľovú stranu?

Maslo zvyčajne potrebuje iba strana uhlíka alebo-zliatej ocele. Strana z niklovej zliatiny alebo nehrdzavejúcej ocele má už kompatibilnú chémiu a výrazne nerozriedi zvarový kúpeľ škodlivými prvkami.

Čo sa stane, ak sa na iný niklový spoj použije nesprávny prídavný kov?

Spoj môže prejsť počiatočným mechanickým testovaním, ale predčasne zlyhá v prevádzke v dôsledku praskania za tepla, tvorby martenzitu alebo lokalizovanej korózie, pretože štandardné skúšky ťahom a ohybom nie vždy odhalia chemikáliu okrajového zriedenia alebo dlhodobú{0}}náchylnosť na koróziu.

Považuje sa výber prídavného kovu za základnú premennú podľa ASME, oddiel IX?

áno. Zmena čísla F-výplňového kovu alebo čísla A{2}}je podstatnou premennou, čo znamená, že každá zmena si vyžaduje, aby bol WPS rekvalifikovaný s novým PQR predtým, ako sa môže použiť vo výrobe.

Záver

Výber správneho prídavného kovu pre rozdielny spoj zo zliatiny niklu znamená predpovedať zriedenú chémiu zvaru a prispôsobiť ju servisnému prostrediu, nie jednoducho vybrať výplň, ktorá má rovnaký názov ako jeden zo základných kovov.

Nepodobné spoje zliatiny niklu sú na priesečníku metalurgie a korózneho inžinierstva: prídavný kov sa musí úspešne zvárať, odolávať praskaniu pri zriedení a poskytovať koróznu výkonnosť zodpovedajúcu aktuálnemu prevádzkovému prostrediu, niekedy aj pre náročnejší z dvoch základných kovov.

Výrobcovia, ktorí počítajú riedenie pomocou diagramov Schaeffler alebo WRC{2}}1992, špecifikujú tam, kde je to vhodné, maslo a kvalifikujú postupy podľa ASME sekcie IX, sa dôsledne vyhýbajú predčasným zlyhaniam, ktoré vyplývajú zo spracovania výberu prídavného kovu ako z jednoduchého vyhľadávania. V prípade kritických rozdielnych spojov v systémoch Inconel, Hastelloy alebo Monel spolupráca s dodávateľom, ktorý má na sklade celý rad zodpovedajúcich prídavných kovov a môže podporovať vývoj WPS/PQR, výrazne znižuje výrobné riziko aj náklady na dlhodobú údržbu.