Unter hitzebeständigem Stahl versteht man Stahl, der unter Hochtemperaturbedingungen sowohl thermische Stabilität als auch thermische Festigkeit aufweist. Unter thermischer Stabilität versteht man die Fähigkeit von Stahl, unter Hochtemperaturbedingungen chemische Stabilität (Korrosionsbeständigkeit, Nichtoxidation) aufrechtzuerhalten. Unter thermischer Festigkeit versteht man die ausreichende Festigkeit von Stahl unter Hochtemperaturbedingungen. Die Hitzebeständigkeit wird hauptsächlich durch Legierungselemente wie Chrom, Molybdän, Vanadium, Titan und Niob gewährleistet. Daher sollte die Auswahl der Schweißmaterialien auf der Grundlage des Legierungselementgehalts des Grundmetalls erfolgen. Hitzebeständiger Stahl wird häufig beim Bau von Anlagen für die Erdöl- und petrochemische Industrie verwendet. Die meisten perlitischen hitzebeständigen Stähle, mit denen wir häufig in Kontakt kommen, haben einen geringeren Legierungsgehalt, wie z. B. 15CrMo, 1Cr5Mo usw.
1 Schweißbarkeit von hitzebeständigem Chrom-Molybdän-Stahl
Chrom und Molybdän sind die Hauptlegierungselemente von perlitischem hitzebeständigem Stahl, die die Hochtemperaturfestigkeit und Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit des Metalls deutlich verbessern. Sie verschlechtern jedoch die Schweißleistung des Metalls und neigen zum Abschrecken in der Schweiß- und Wärmeeinflusszone. Nach dem Abkühlen an der Luft entsteht leicht ein hartes und sprödes Martensitgefüge, das nicht nur die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung beeinträchtigt, sondern auch große innere Spannungen erzeugt, was zu einer Neigung zur Kaltrissbildung führt.
Das Hauptproblem beim Schweißen von hitzebeständigem Stahl sind daher Risse. Die drei Faktoren, die Risse verursachen, sind: Struktur, Spannung und Wasserstoffgehalt in der Schweißnaht. Daher ist es besonders wichtig, einen sinnvollen Schweißprozess zu entwickeln.
2 Schweißverfahren für perlitischen hitzebeständigen Stahl
2.1 Abschrägung
Die Bearbeitung der Fase erfolgt üblicherweise im Brenn- oder Plasmaschneidverfahren. Bei Bedarf sollte der Zuschnitt vorgewärmt werden. Nach dem Polieren sollte eine PT-Inspektion durchgeführt werden, um Risse an der Fase zu entfernen. Üblicherweise wird eine V-förmige Nut mit einem Nutwinkel von 60° verwendet. Aus Sicht der Rissvermeidung ist ein größerer Nutwinkel vorteilhaft, erhöht jedoch den Schweißaufwand. Gleichzeitig werden die Nut und beide Seiten des Innenteils poliert, um Öl und Rost zu entfernen. und Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen (Entfernung von Wasserstoff und Verhinderung von Poren).
2.2 Kopplung
Es ist erforderlich, dass die Baugruppe nicht gezwungen werden kann, um innere Spannungen zu vermeiden. Da hitzebeständiger Chrom-Molybdän-Stahl eine größere Neigung zur Rissbildung aufweist, sollte die Einspannung der Schweißnaht beim Schweißen nicht zu groß sein, um eine übermäßige Steifigkeit zu vermeiden, insbesondere beim Schweißen dicker Bleche. Die Verwendung von Zugstangen, Klammern und Klammern, die ein freies Schrumpfen der Schweißnaht ermöglichen, sollte möglichst vermieden werden.
2.3 Auswahl der Schweißverfahren
Die derzeit am häufigsten verwendeten Schweißverfahren für das Schweißen von Rohrleitungen in unseren Erdöl- und Petrochemie-Anlagen sind das Wolfram-Lichtbogenschweißen für die Grundschicht und das Elektroden-Lichtbogenschweißen für den Fülldeckel. Zu den weiteren Schweißverfahren zählen das Schutzgasschweißen mit geschmolzenem Schutzgas (MIG-Schweißen), das Schutzgasschweißen mit CO2, das Elektroschlackeschweißen und das automatische Unterpulverschweißen usw.
2.4 Auswahl der Schweißmaterialien
Der Grundsatz bei der Auswahl von Schweißmaterialien besteht darin, dass die Legierungszusammensetzung und die Festigkeitseigenschaften des Schweißmetalls grundsätzlich mit den entsprechenden Indikatoren des Grundmetalls übereinstimmen oder die in den technischen Produktbedingungen vorgeschlagenen Mindestleistungsindikatoren erfüllen sollten. Um den Wasserstoffgehalt zu reduzieren, sollte zunächst ein alkalischer Schweißstab mit niedrigem Wasserstoffgehalt verwendet werden. Der Schweißdraht oder das Flussmittel sollte gemäß dem vorgeschriebenen Verfahren getrocknet und bei Bedarf herausgenommen werden. Es sollte in einem Schweißdraht-Isoliereimer installiert und bei Bedarf entfernt werden. Es sollten sich nicht mehr als 4 Stück im Schweißdraht-Isoliereimer befinden. Stunden, andernfalls sollte erneut getrocknet werden und die Anzahl der Trocknungsvorgänge sollte das Dreifache nicht überschreiten. Im konkreten Bauablauf gibt es detaillierte Regelungen. Beim Handlichtbogenschweißen von hitzebeständigem Chrom-Molybdän-Stahl können auch austenitische Edelstahlelektroden wie A307-Elektroden verwendet werden, allerdings ist vor dem Schweißen noch ein Vorwärmen erforderlich. Diese Methode eignet sich für Situationen, in denen die Schweißverbindung nach dem Schweißen nicht wärmebehandelt werden kann.
2.5 Vorheizen
Das Vorwärmen ist eine wichtige Prozessmaßnahme zum Schweißen von Kaltrissen und zum Spannungsabbau von perlitischen hitzebeständigen Stählen. Um die Schweißqualität sicherzustellen, sei es beim Punktschweißen oder während des Schweißvorgangs, sollte diese vorgewärmt und in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten werden.
2.6 Langsames Abkühlen nach dem Schweißen
Das langsame Abkühlen nach dem Schweißen ist ein Grundsatz, der beim Schweißen von hitzebeständigem Chrom-Molybdän-Stahl unbedingt eingehalten werden muss. Dies muss auch im heißen Sommer erfolgen. Im Allgemeinen wird Asbestgewebe unmittelbar nach dem Schweißen verwendet, um die Schweißnaht und den nahtnahen Bereich abzudecken. Kleine Schweißteile können platziert werden. Langsam in einem Asbesttuch abkühlen lassen.
2.7 Wärmebehandlung nach dem Schweißen
Unmittelbar nach dem Schweißen sollte eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, um das Auftreten von Spätrissen zu verhindern, Spannungen zu beseitigen und die Struktur zu verbessern.
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3 Vorsichtsmaßnahmen beim Schweißen
(1) Beim Schweißen dieser Stahlsorte müssen Maßnahmen wie Vorwärmen und langsames Abkühlen nach dem Schweißen getroffen werden. Allerdings gilt: Je höher die Vorwärmtemperatur, desto besser. Die Anforderungen des Schweißprozesses müssen strikt eingehalten werden.
(2) Für dicke Bleche sollte Mehrschichtschweißen verwendet werden und die Zwischenschichttemperatur sollte nicht niedriger als die Vorwärmtemperatur sein. Der Schweißvorgang sollte in einem Zug abgeschlossen werden und am besten nicht unterbrochen werden. Wenn eine Pause zwischen den Schichten erforderlich ist, sollten Maßnahmen zur Wärmedämmung und langsamen Abkühlung ergriffen werden, und vor dem erneuten Schweißen sollten die gleichen Vorwärmmaßnahmen ergriffen werden.
(3) Während des Schweißvorgangs sollte darauf geachtet werden, die Lichtbogenkrater zu füllen, die Verbindungen zu polieren und Kraterrisse (Heißrisse) zu entfernen. Darüber hinaus ist der Lichtbogenkrater umso tiefer, je größer die Strömung ist. Daher sollten die Anweisungen zum Schweißprozess bei der Auswahl der Schweißparameter und der geeigneten Schweißlinienenergie strikt befolgt werden.
(4) Die Bauorganisation ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, der sich auf die Qualität des Schweißens auswirkt, und die Zusammenarbeit verschiedener Arten von Arbeiten ist besonders wichtig, um zu vermeiden, dass die Qualität der gesamten Schweißnaht aufgrund einer fehlgeschlagenen Verbindung zum nächsten Prozess beeinträchtigt wird.
(5) Es sollte auch auf den Einfluss der Wetterumgebung geachtet werden. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen kann die Vorheiztemperatur entsprechend erhöht werden, um einen zu schnellen Temperaturabfall zu verhindern, und es können Notfallmaßnahmen wie Wind- und Regenschutz ergriffen werden.
4 Zusammenfassung
Vorwärmen, Wärmekonservierung, Wärmebehandlung nach dem Schweißen und andere Prozesse sind notwendige Prozessmaßnahmen zum Schweißen von hitzebeständigem Chrom-Molybdän-Stahl. Die drei sind gleichermaßen wichtig und können nicht ignoriert werden. Wenn ein Link weggelassen wird, kann dies schwerwiegende Folgen haben. Schweißer müssen Schweißverfahren strikt umsetzen und das Verantwortungsbewusstsein der Schweißer stärken. Wir sollten kein Risiko eingehen und Schweißer anleiten, den Prozess mit Ernsthaftigkeit und Notwendigkeit umzusetzen. Solange wir den Schweißprozess während des Bauprozesses strikt umsetzen, bei verschiedenen Arten von Arbeiten gut zusammenarbeiten und den Prozess angemessen gestalten, können wir die Schweißqualität und die technischen Anforderungen sicherstellen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.11.2023
