Сварной шов имеет свой собственный химический состав -, определяемый присадочным материалом, а не основным металлом. Он имеет собственную микроструктуру -, очищенную от дендритов от быстрого затвердевания, а не деформируемую структуру пластины. У него есть свои собственные режимы отказа: - сигма-фаза в зоне воздействия тепла-, осаждение нитридов, если скорость охлаждения резко снижается, ферритный дисбаланс, если химический состав наполнителя отклоняется. Сварной шов является продуктом. И если вы относитесь к этому как к этапу сварочной процедуры, а не как к куску материала, за который вы несете ответственность, ваш2507 трубапройдет гидроиспытание и выйдет из строя.
Формы продукта
Бар и Род
Плита и лист
Катушка и полоса
Трубы и трубки
Фитинг: фланец, тройник, колено, переходник и т. д.
Ковка: кольцо, вал, круг, блок и т. д.
1. Почему сварной шов — это другой продукт
Каждая свариваемая труба 2507 имеет три микроструктурные зоны: основной металл (BM), зона термического влияния (HAZ) и металл сварного шва (WM). Основным металлом является деформируемая пластина или труба, -прокатанная и-отожженная в растворе - мелкозернистый, сбалансированный ферритный-аустенит, PREN 42. Металл сварного шва отливается -, он затвердевает из жидкости в сварочной ванне, с дендритами, которые на 100 % состоят из феррита при ликвидусе и -восстанавливают аустенит только при охлаждении сварного шва. ЗТВ — это узкая полоса рядом со сварным швом, которая не плавилась, но выдерживала температуры от 600 градусов до солидуса и обратно -, и именно этот термический цикл создает металлургические проблемы, которыми славятся сварные швы 2507.
Практический результат: выбранный вами присадочный металл задает химический состав металла сварного шва. Химический состав основного металла фиксирован. А если химический состав металла сварного шва не соответствует требованиям микроструктуры ЗТВ, чтобы оставаться сбалансированным, сварной шов проходит квалификацию WPS и выходит из строя. Наиболее распространенной версией этой неисправности является точечная сварка при температуре морской воды 80 градусов, при которой основной металл выдержал бы - ту же трубу, ту же эксплуатацию, но сварной шов является слабым звеном.
2. Четыре варианта наполнителя и влияние каждого из них на сварной шов.
При сварке трубы 2507 присадочный металл не является обязательным. В этом разница между сварным швом, который прослужит 25 лет, и сварным швом, образовавшимся при втором капитальном ремонте. Есть четыре кандидата на наполнители, и только два из них правильные.
| Наполнитель | Класс AWS | PREN_W (по сравнению с Base 42) | Ни Контент | Когда это правильно | Когда это неправильно |
|---|---|---|---|---|---|
| ЭР2594 | A5.9 | ~ 44 (превышение) | 9.5 – 10.5% | По умолчанию - подводный, кислый, все критически важные услуги | Ничего; ER2594 — безопасный вариант по умолчанию. |
| ЭР2553 | A5.9 | ~ 40 (совпадает) | 8.5 – 9.5% | Менее агрессивное обслуживание, только заводское изготовление | Под водой, кислый H2S выше 0,05 фунтов на квадратный дюйм, хлорид выше 30 000 частей на миллион. |
| ЭР2209 | A5.9 | ~ 36 (совпадает меньше-) | 8.0 – 9.0% | 2205 недрагоценный металл -НЕ база 2507 | 2507 недрагоценный металл (каждый раз) |
| ER309LМо | A5.9 | ~ 26 (неправильный сплав) | 12.0 – 14.0% | Ничего для 2507. | Каждый раз- неправильный Cr, неправильный Mo, неправильный N |
Важными являются числа PREN_W (рассчитываются так же, как для основного металла - %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N, без поправки на вольфрам для этих наполнителей) и содержание никеля. Никель приводит к слишком низкому реформированию аустенита при охлаждении -, и сварной шов остается ферритным (хрупким, с низкой коррозионной стойкостью); слишком высокая, и сварной шов становится аустенитным (теряет преимущество в прочности, которое обеспечивает ферритная фаза).
ER2594 специально-сочетается слишком много. Содержание азота в нем составляет 0,25–0,30 %, что выше, чем 0,28 % в основном металле, поскольку часть азота теряется в атмосферу при переносе через дугу. Дополнительный азот компенсирует эту потерю и обеспечивает сохранение ферритного числа окончательного наплавленного слоя в диапазоне 35–65%. Соответствует ER2553 (тот же азот, что и основной металл). ER2209 является подходящим наполнителем для основного металла 2205, но он недостаточно -подходит для 2507 -. Использование его на 2507 дает сварной шов с содержанием феррита выше 65 % и риском появления нитрида Cr2N. ER309LMo — это нержавеющий наполнитель для соединения нержавеющей стали с углеродистой сталью - в нем нет ни азота, ни молибдена для дуплексной сварки, и он не используется в производстве 2507. Тем не менее, он появляется в магазинах, потому что он есть на складе.
Единственный номер для проверки при доставке: PREN_W наполнителя, на MTC. Если оно ниже 40, у вас нет ER2594 или ER2553. У вас неправильный наполнитель.
3. Окно тепловложения - Почему команда «Сварить как 316L» разрушает сварной шов
Окно тепловложения 2507 составляет от 0,5 до 2,5 кДж/мм, и оба конца этого диапазона имеют значение. Нижний предел предотвращает осаждение нитрида Cr2N в ЗТВ (риск, когда сварной шов охлаждается до 800 градусов слишком быстро, чтобы аустенит мог реформироваться). Верхний предел предотвращает выделение сигма-фазы в ЗТВ (риск, когда сварной шов слишком медленно охлаждается до 600–1000 градусов). Диапазон 0,5–2,5 кДж/мм поражает обе мишени - достаточно быстро, чтобы пропустить сигма-нос, и достаточно медленно, чтобы реформировать аустенит.
Производитель, привыкший к сварке стали 316L, увеличит погонную теплоту до 1,5–2,0 кДж/мм и назовет это хорошим сварным швом. Для 316L это нормально. Для 2507 это верхняя часть безопасной полосы -, и любые небольшие отклонения (длинная дуга, низкая скорость перемещения, толстая часть, удерживающая тепло) переводят сварной шов на территорию сигма-фазы. Диапазон, соответствующий требованиям WPS-, составляет от 0,5 до 2,5 кДж/мм, но производственная заданная-точка должна составлять 0,8–1,5 кДж/мм, чтобы оставить запас на неизбежные небольшие отклонения.
Другое окно, которое имеет значение, — это межпроходная температура. Для 2507 максимум 150 градусов - и в идеале ниже 100 градусов для подводной эксплуатации. При температуре выше 150 градусов предыдущий шарик остается горячим достаточно долго, чтобы ЗТВ накопила тепловые циклы, а совокупное поступление тепла смещает ферритный баланс.
Практическое правило: пишите WPS для ограниченного производственного окна, а не для широкого квалифицированного диапазона. Если в WPS указано «0,5–2,5 кДж/мм», сварщик достигнет значения 2,5 при плохих условиях. Если в WPS написано «0,8–1,5 кДж/мм», сварщику приходится активно работать, чтобы выйти из полосы.
Карта микроструктуры ЗТВ - Что происходит в трех зонах
Внутри каждого сварного шва 2507 ЗТВ — это не что-то одно. Это непрерывный градиент микроструктур, индексируемый пиковой температурой. Три под-важные подзоны:
| Под-зона HAZ | Пиковая температура | Микроструктура | Риск отказа |
|---|---|---|---|
| Высокотемпературная-HAZ (HT-HAZ) | 1250 – 1350 градусов (около солидуса) | Чрезмерный рост зерна; феррит около 100% при быстром охлаждении; некоторая реформация аустенита | Самая низкая коррозионная стойкость в сварном соединении; феррит-PREN здесь эффективно 28–32 |
| ЗТВ при средней-температуре | 950 – 1200 градусов | Частичная очистка зерна; баланс феррита-аустенита ближе к 50/50 | Приемлемо для большинства услуг |
| Низко-HAZ (LT-HAZ) | 600 – 950 градусов | Сигма-фаза риска выпадения осадков, если удерживать ее в течение 60–600 секунд. | охрупчивание; потеря воздействия Шарпи; восприимчивость к точечной коррозии |
HT-HAZ — это зона тихого отказа. После сварки он выглядит сбалансированным под микроскопом -, но его коррозионная стойкость значительно ниже, чем у основного металла, поскольку крупнозернистая ферритная фаза имеет более низкий эффективный PREN, чем деформируемая основа. При работе с хлоридами при температуре выше 40 градусов в зоне HT-HAZ начинается точечная коррозия.
LT-HAZ – это зона медленного-охрупчивания. Для зарождения сигма-фазы в 2507 при температуре 850 градусов - требуется 60 секунд, что кажется быстрым, но это медленно по сравнению со скоростью охлаждения сварного шва. Если температура между проходами превышает 150 градусов и секция достаточно толстая, чтобы удерживать тепло, LT-HAZ может накапливать сигма в течение нескольких термических циклов. Удар по Шарпи при –46 градусах падает с 200 Дж в основном металле до 60–80 Дж в сигма-несущем LT-ЗТВ. В этом разница между прохождением и провалом квалификации подводного плавания NORSOK M-630.
Сам металл сварного шва (WM) начинается со 100% феррита при ликвидусе (1600 градусов) и преобразует аустенит во время охлаждения до 1200–800 градусов. Если скорость охлаждения в этом диапазоне высокая (большое тепловложение + толстая секция=медленное охлаждение), аустенит не успевает реформироваться, и сварной шов остается слишком ферритным. Если скорость охлаждения очень высокая (низкое подвод тепла + быстрое охлаждение тонкого сечения =), реформирование аустенита подавляется и вместо этого образуются нитриды Cr2N. Обе крайности приводят к тому, что ферритное число выходит за пределы целевого показателя 35–65%.
Что контролирует WPS: подвод тепла (устанавливает скорость охлаждения), температуру между проходами (устанавливает совокупный тепловой цикл) и предварительный нагрев (обычно не требуется для 2507 со стенкой ниже 50 мм; выше 50 мм, максимальный предварительный нагрев до 100 градусов для удаления влаги).
Что не контролируется WPS: возникающая в результате микроструктура ЗТВ. Именно для этого предназначены квалификационные испытания процедур (PQR) и проверка ASTM A923.
ASTM A923 - Три метода проверки полученного сварного шва
ASTM A923 — это стандартный метод испытаний для обнаружения вредных интерметаллических фаз в дуплексных нержавеющих сталях. У него есть три метода (A, B, C), каждый из которых ищет свою проблему:
| Метод | Тест | Что он ловит | Критерий прохождения | Когда требуется |
|---|---|---|---|---|
| Метод А | Травить в 40% растворе NaOH электролитически при 1–3 В; проверить при увеличении 10–30 раз на наличие пограничной атаки зерна- | Сигма и хи-фаза в сварном шве и ЗТВ | Отсутствие непрерывной-граничной атаки на любой образец | Все сварные швы 2507 для работы в кислой среде или при температуре хлоридов выше 40 градусов. |
| Метод Б | Удар по Шарпи с V-надрезом под углом –46 градусов на сварных швах и образцах ЗТВ | Охрупчивание от сигмы, хи или альфа-простого (475 градусов) | Не менее 54 Дж в среднем для трех образцов на металле сварного шва; Больше или равно 54 Дж на образцах ЗТВ. | Подводный, криогенный, кислый сервис |
| Метод С | ASTM G48, метод A, испытание на точечную коррозию при 40 градусах, 24 часа, на сварном купоне | Устойчивость к питтинговой коррозии металла сварного шва (потеря PREN) | Отсутствие питтинга при 20-кратном увеличении; потеря веса < 0,001 г/см² | Работа с кислым H2S, высоким-хлоридом под водой |
Метод А – самый дешевый и быстрый -, его можно выполнить в мастерской за два часа. Он позволяет выявить грубые проблемы сигма-фазы. Если метод А показывает разрушение-границы зерна, сварной шов отклоняется и требуется повторная-аттестация WPS.
Метод Б — это испытание на воздействие -, и его чаще всего называют режимом отказа. Сварной шов, который соответствует методу А, все равно может не подойти методу Б, поскольку энергия удара чувствительна к альфа--первичному выделению (охрупчиванию при температуре 475 градусов, которое образуется в течение нескольких месяцев эксплуатации). Для подводных работ метод Б представляет собой не-необоротный чек.
Метод C — это испытание на коррозию -. Он самый дорогой и медленный (24-часовое вымачивание + проверка), но он единственный, позволяющий непосредственно измерить, как сварной шов будет вести себя в условиях хлорида. Если PREN_W вашего наполнителя был равен 36 (потому что вы использовали ER2209 по ошибке), метод C его поймает. Метод А может пропустить это. Метод Б может пропустить это.
Практическое правило для подводных и кислых работ: требовать все три метода в каждом квалификационном купоне процедуры. Требуйте использования метода A и метода B для каждого производственного сварного шва (или, по крайней мере, на выборочной основе согласно разделу IX ASME). Пропустите метод C, только если работа не-коррозионная, а сварной шов изготовлен только в заводских условиях.
PWHT - Единственное лечение, которое вы не делаете на 2507
Это коротко, и это самое нарушаемое правило при изготовлении 2507. Термическая обработка после-сварки (PWHT) в диапазоне 600–950 градусов приводит к выделению сигма-фазы в 2507 сварных швах и зоне термической опасности. Это противоположность тому, чего вы хотите. Сварной шов необходимо быстро охладить в этом диапазоне, а не удерживать в нем.
Если ваш производитель предлагает PWHT для2507 сварной шов- для снятия остаточных напряжений, для «стабилизации» микроструктуры или потому, что одна и та же печь используется для обработки углеродистой стали и у них есть цикл, - остановите заказ и выполните повторную-аттестацию WPS. PWHT на 2507 не является обязательным. Это разрушительно.
Единственная термообработка, которая приемлема для сварных швов 2507, — это разрешающий отжиг при температуре 1050–1100 градусов с последующей быстрой закалкой в воде. Это делается на стане на листе или трубе, а не в полевых условиях после сварки. Отжиг с разрешением в полевых условиях нецелесообразен (вы не можете поместить сварной шов толщиной 6- дюймов в печь). Таким образом, WPS спроектирован так, чтобы обеспечить правильную микроструктуру при первом охлаждении, и именно поэтому так важны тепловложение и межпроходные окна.
Дерево решений по наполнителю - Сделайте правильный выбор за 30 секунд
Используйте это дерево, чтобы выбрать наполнитель для сварного шва 2507, прежде чем открывать каталог наполнителей:
| Ваш сервис | Наполнитель для использования | Почему |
|---|---|---|
| Подводный выкидной трубопровод или перемычка, морская вода, 5–50 градусов | ЭР2594 | Превышение PREN_W 44; богатый азотом-; проходит A923 Методы A+B+C |
| Подводный выкидной трубопровод с кислым H2S с парциальным давлением выше 0,05 фунтов на квадратный дюйм | ЭР2594(обязательный) | Единственный наполнитель, который постоянно соответствует пределу твердости NACE MR0175 в зоне HAZ. |
| Верхние трубопроводы, охлаждение морской водой, температура окружающей среды | ЭР2553 | Соответствует PREN_W 40; дешевле, чем ER2594; приемлемо для менее критического обслуживания |
| Цех изготовления сосудов под давлением или резервуаров, атмосферное воздействие | ЭР2553 | Соответствующий наполнитель, предназначенный-только для использования в магазине. |
| Соединение 2507 с 316L (разнородный сварной шов) | ER309LМо(с ограничениями) илиЭРНиКрМо-3(наполнитель Инконель 625) | 309LMo только для магазинов-; Наполнитель 625 для любого выездного обслуживания |
| Соединение 2507 с углеродистой сталью | ЭРНиКрМо-3(наполнитель Инконель 625) | Стандартная практика сварки разнородных материалов; никелевый наполнитель контролирует разбавление |
Если ваш ответ на вопрос «какой наполнитель» — «ER2209, потому что он есть в магазине» или «ER309LMo, потому что производитель всегда его использует» -, у вас неправильный наполнитель, и сварной шов не будет соответствовать ASTM A923, метод C, если вы его проверите.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между ER2594 и ER2553 для сварки 2507?
Оба являются дуплексными наполнителями с повышенным содержанием азота-, разработанными для 2507. ER2594 превосходит (PREN_W ~44 по сравнению с основным металлом 42) с более высоким содержанием азота (0,25–0,30%) для компенсации потерь на дуге. ER2553 соответствует (PREN_W ~40, азот 0,20–0,25%). Используйте ER2594 для подводных работ, работы с кислым H2S и любых критически важных хлоридов. Используйте ER2553 для цехового изготовления менее критического оборудования, где важна экономия средств.
Могу ли я использовать ER2209 для сварки 2507?
№ ER2209 является подходящим заполнителем для дуплекса 2205 (S32205) с PREN_W ~36. Использование его на основном металле 2507 дает сварной шов с содержанием феррита выше 65% и риском нитрида Cr2N. Сварной шов, скорее всего, не будет соответствовать требованиям ASTM A923, метод A (разрушение границ зерен заметно после травления). Используйте ER2594 или ER2553 на 2507.
Каков диапазон тепловложения для сварки 2507?
От 0,5 до 2,5 кДж/мм в соответствии с диапазоном, соответствующим требованиям Раздела IX ASME, с жестко заданной -точкой производства от 0,8 до 1,5 кДж/мм. Ниже 0,5 кДж/мм — избыток феррита и риск появления нитрида Cr2N. Выше 2,5 кДж/мм риск сигма-фазы в HAZ. В WPS используйте производственную заданную-точку, а не квалифицированный диапазон.
Делает2507 сварной шовтребуется PWHT?
Нет. PWHT в диапазоне 600–950 градусов выделяет сигма-фазу в сварных швах 2507 и HAZ. В этом диапазоне сварной шов необходимо быстро охладить. Если ваш производитель предлагает PWHT для 2507, приостановите заказ. Единственная приемлемая термообработка — это разрешающий отжиг при температуре 1050–1100 градусов с быстрой закалкой водой, выполняемый на мельнице.
Что на самом деле проверяет метод A ASTM A923?
Метод А. Полированное поперечное сечение сварного шва подвергается электролитическому травлению-в 40% растворе NaOH при напряжении 1–3 В в течение 5–10 секунд, а затем проверяется при 10–30-кратном увеличении на предмет разрушения границ зерен. Непрерывное разрушение вдоль границ зерен указывает на выделение сигма- или хи-фазы в сварном шве или зоне термической опасности. Проходящий купон показывает чистые границы зерен без предпочтительного воздействия.
Какой номер феррита допустим в сварном шве 2507?
35–65 % феррита по ASTM E562 (феритскоп или магнитный метод) или по диаграмме WRC-1992. Ниже 35% сварной шов теряет прочность и коррозионную стойкость, которые обеспечивает ферритная фаза. При содержании выше 65% сварной шов становится хрупким, и возникает опасность выделения нитрида Cr2N. Целью является разделение 50/50.
Как долго правильно сваренная труба 2507 прослужит под водой?
Для эксплуатации на море класса Marjan-(закачивание хлорированной морской воды при температуре 40 градусов, расчетный срок службы 25 лет) правильно сваренный выкидной трубопровод 2507 с наполнителем ER2594, тепловложением 0,8–1,5 кДж/мм, содержанием феррита 35–65 % и соответствием ASTM A923, методы A+B+C соответствует требованиям на полный расчетный срок службы. Неправильно сваренный 2507 (неправильный наполнитель, высокое тепловложение, отсутствие проверки A923) наблюдался в течение 3–7 лет при одном и том же обслуживании.
Нужна труба 2507 или сборная катушка с химическим составом сварки, ферритовым балансом и проверкой ASTM A923, которая действительно прошла проверку третьей-лицевой стороны?
Компания HUITONG поставляет трубы UNS S32750 и сборные катушки в соответствии с ASTM A790/A928 с WPS, сертифицированным разделом IX ASME -WPS, наполнителем ER2594/ER2553 (№ 309LMo или ER2209), тепловложением 0,8 – 1,5 кДж/мм, производственная комплектация-, феррит 35 – 65% по ASTM E562 и ASTM A923, методы A + B + C для каждого квалификационного купона процедуры. Отправьте список труб, условия эксплуатации (хлорид, парциальное давление H2S, температура) и требуемый объем неразрушающего контроля наmarket@htpipe.comили WhatsApp+86-19339900201- и если вы не уверены, является ли 2507 подходящей оценкой или ER2594 или ER2553 является подходящим наполнителем для вашей услуги, сообщите нам об услуге, и мы сообщим вам минимальную-комбинацию стоимости, которая соответствует требованиям.
