Schweißen von ultra-überkritischem Kesselmaterial

Hitzebeständiger Stahl bezieht sich auf den Stahl, der bei hohen Temperaturen arbeitet und eine ausgezeichnete thermische Festigkeit und thermische Stabilität aufweist. Thermische Festigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit, Kriechen und Bruch bei hoher Temperatur zu widerstehen, und thermische Stabilität bezieht sich auf die Fähigkeit, Oxidation und Korrosion von gasförmigen Medien bei hoher Temperatur zu widerstehen. Der hitzebeständige Stahl mit thermischer Festigkeit wird normalerweise als hitzebeständiger Stahl und hitzebeständiger Stahl mit thermischer Stabilität als hitzebeständiger Stahl bezeichnet. Hitzebeständige Stähle werden hauptsächlich in der Energie- und Energietechnik verwendet, beispielsweise bei der Herstellung von Ölraffinationsanlagen, Kesseln, Nuklearschiffen, Dampfturbinen, synthetischen chemischen Schiffen, Luft- und Raumfahrtgeräten und anderen Hochtemperatur-Verarbeitungsgeräten. Zu beachten ist, dass viele Edelstähle (309, 310H) auch hitzebeständig sind und manchmal als „hitzebeständiger Edelstahl“ bezeichnet werden.

Die Schweißverbindungen von hitzebeständiger Stahl soll im Wesentlichen die gleiche Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit wie das Grundmetall aufweisen. Die Legierungszusammensetzung und der Gehalt des Schweißguts sollten grundsätzlich mit dem Grundmetall übereinstimmen, wie Cr, Mo, W und andere Hauptelemente, während Verunreinigungen wie P und S so weit wie möglich auf einem niedrigen Niveau kontrolliert werden sollten, um die Neigung zu Heißrissen. Um die Schweißbarkeit zu verbessern, kann der C-Gehalt des Schweißmaterials etwas niedriger sein als der des Grundmetalls, um die Hochtemperaturleistung sicherzustellen. Die Festigkeit des Schweißgutes muss der des zu schweißenden Grundwerkstoffes entsprechen. Schweißverbindungen aus hitzebeständigem Stahl müssen nicht nur eine Kurzzeitfestigkeit bei Raumtemperatur und hoher Temperatur aufweisen, die im Wesentlichen der des Grundmetalls entspricht, sondern vor allem auch ein Hochtemperatur-Kriechverhalten ähnlich dem des Grundmetalls aufweisen. Die Leistungsanforderungen an neue hitzebeständige Stahlverbindungen für ultra-überkritische Kessel sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

NotenTS σb MPaY.Sσs MPaDehnung δ%AkvJZulässige Belastung bei Betriebstemperatur, MPaHärte, HB
P12263053017%3164 (620 ℃)225 ~ 270
P9263053017%3170 (620 ℃)-
HR3C655-30-69 (650 ℃)-
Super304H590-35-91(620℃)78(650℃)225 ~ 270

Obwohl die meisten hitzebeständiger Stahl Schweißkonstruktion arbeitet unter hoher Temperatur, aber die Endkontrolle für Druckbehälter und Rohrleitungsanforderungen, in der Regel bei Raumtemperatur bis zum 1.5-fachen des Arbeitsdrucks, Experiment hydraulische oder pneumatische Druckprüfung, der Betrieb von Druckgeräten oder die Wartung müssen dem Kaltstartprozess unterzogen werden , daher sollte die Schweißverbindung aus hitzebeständigem Stahl auch eine gewisse Beständigkeit gegen Sprödbruch aufweisen. Bei martensitischen und austenitischen hitzebeständigen Stählen sollte der Gehalt an δ Ferrit im abgeschiedenen Metall streng kontrolliert werden, um die Kriecheigenschaften der Schweißverbindungen während des langen Betriebs bei hoher Temperatur zu gewährleisten.

P92/T92, P122/T122 Schweißen von martensitischen Stählen

Sowohl P92 als auch P122 sind martensitische Stähle, die beim Schweißen zur Kaltriss- und Heißrissneigung neigen. Um Kaltrisse beim Schweißen zu vermeiden, ist es notwendig, vor dem Schweißen vorzuwärmen. Die Vorwärmtemperatur beträgt beim WIG-Schweißen nicht weniger als 150 °C und beim Elektroden-Lichtbogenschweißen und Unterpulver-Schweißen nicht weniger als 200 °C. Um Heißrisse und Grobkorn zu vermeiden, sollte die Schweißlinienenergie während des Schweißprozesses streng kontrolliert werden, die Zwischenschichttemperatur sollte weniger als 300 ° C betragen und das Wolframelektroden-Argon-Lichtbogenschweißen mit geringer Schweißwärmezufuhr wird bevorzugt. Beim Elektroden-Lichtbogenschweißen ist auf Mehrlagen- und Mehrlagenschweißen zu achten. Die Schweißnahtdicke sollte nicht größer als der Elektrodendurchmesser sein. Die Schweißbreite sollte nicht mehr als das 3-fache des Elektrodendurchmessers betragen und es wird empfohlen, dass der Elektrodendurchmesser nicht mehr als 4 mm beträgt Lichtbogenschweißen sollte verwendet werden und der Durchmesser des Schweißdrahts sollte weniger als 3 mm betragen. Beim Schweißen von T122 und T92 Rohren mit kleinem Durchmesser sollte die Rückseite während des gesamten Schweißvorgangs mit Argon gefüllt werden. Bei dickwandigen Rohren mit großem Durchmesser ist auf der Rückseite der ersten drei Schweißnähte an der Wurzel ein Argon-Gasschutz erforderlich. Verwenden Sie nach dem Schweißen eine Asbestisolierung und eine langsame Abkühlung und bleiben Sie mindestens 100 bis 150 Stunden zwischen 1 ~ 2 ° C, bis die Metallographie vollständig in Martensit umgewandelt ist, und können Sie dann eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen durchführen. Für die Wandstärke des Werkstücks ist größer als 40mm, nach dem Schweißen mit Asbestisolierung langsames Abkühlen, 100 ~ 150℃ mindestens 1 ~ 2 Stunden bleiben, wenn nicht sofort Wärmebehandlung, sollte auf 200 ~ 300℃ Isolierung 2 Stunden erhitzt werden und dann langsam auf Raumtemperatur abkühlen.

SUPER 304H, SA-213 TP310HCBN Schweißen von austenitischem Stahl

Austenitischer Stahl hat eine gute Schweißbarkeit und keine Neigung zur Kaltrissbildung, daher muss er nicht vorgewärmt werden. Austenitischer Stahl neigt jedoch während des Schweißens zur Heißrissbildung, daher sollte auf die Kontrolle der Schweißwärmezufuhr und der Zwischenschichttemperatur geachtet werden. Beim Schweißprozess ist das Schweißverfahren der Schweißlinienenergie kleiner, wie z. B. manuelles WIG-Schweißen, automatisches WIG-Kaltdrahtschweißen oder WIG-Heißdrahtschweißen. Im Allgemeinen sollte die Zwischenschichttemperatur auf nicht mehr als 150 °C kontrolliert werden. Beim automatischen WIG-Kaltdrahtschweißen oder WIG-Heißdrahtschweißen erfordert der kontinuierliche Schweißprozess eine Zwischenschicht-Wasserkühlung der Schweißnaht. Um interkristalline Korrosion zu verhindern, sollte der Chloridionengehalt im Kühlwasser kontrolliert werden. Um die Oxidation von Legierungselementen in der Hochtemperaturzone zu verhindern, sollte die Rückseite während des gesamten Schweißprozesses mit Argon gefüllt werden. Um eine gute Verschmelzung auf beiden Seiten der Nut zu gewährleisten, sollte der Nutwinkel von austenitischem Stahl größer sein als der von allgemeinem Ferritstahl. Für das Schweißen von unähnlichen Stählen mit Ferritwerkstoffen wird ernicR-3 oder EnICRFE-2 Schweißdraht oder -elektrode empfohlen. Beim Schweißen von unähnlichem Stahl (mit Ferritstahl) und dem Einsatz bei hohen Temperaturen muss der Ausdehnungskoeffizient beider Werkstoffe berücksichtigt werden.

 

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