超々臨界圧ボイラー材料の溶接

耐熱鋼とは、高温で動作し、熱強度と熱安定性に優れた鋼のことです。 熱強度とは、高温でのクリープと破壊に耐える能力を指し、熱安定性とは、高温でのガス状媒体の酸化と腐食に耐える能力を指します。 通常、熱強度のある耐熱鋼を耐熱鋼、熱安定性のある耐熱鋼を耐熱鋼と呼びます。 耐熱鋼は、主に石油精製装置、ボイラー、原子力船、蒸気タービン、合成化学船、航空宇宙装置、その他の高温処理装置の製造など、電力およびエネルギー工学で使用されます。 多くのステンレス鋼(309、310H)にも耐熱性があり、「耐熱ステンレス鋼」と呼ばれることもあることに注意してください。

の溶接継手 耐熱鋼 母材と実質的に同じ高温耐酸化性を持たなければならない。 溶接金属の合金組成と含有量は、Cr、Mo、Wなどの主要元素などの母材と基本的に一致している必要がありますが、PやSなどの不純物は可能な限り低レベルに制御してホットクラックの傾向。 溶接性を向上させるために、溶接材料のC含有量を母材のC含有量よりもわずかに低くして、高温性能を確保することができます。 溶接金属の強度は、溶接する母材の強度と同じでなければなりません。 耐熱鋼溶接継手は、室温および高温での短期強度が基本的に母材と同等であるだけでなく、さらに重要なことに、母材と同様の高温クリープ特性を備えている必要があります。 超々臨界圧ボイラー用の新しい耐熱鋼継手の性能要件を次の表に示します。

グレードTSσbMPaY.SσsMPa伸びδ%AkvJ作動温度での許容応力、MPa硬度、HB
P12263053017%3164(620℃)225〜270
P9263053017%3170(620℃) -
HR3C655 - 30 - 69(650℃) -
Super304H590 - 35 - 91(620℃)78(650℃)225〜270

ほとんどの 耐熱鋼 溶接構造は高温下で動作しますが、圧力容器と配管要件の最終検査は、通常、使用圧力実験の油圧または空気圧テストの1.5倍までの室温で、圧力機器の操作またはメンテナンスはコールドスタートプロセスを経る必要があります、したがって、耐熱鋼溶接継手はまた、脆性破壊に対して一定の耐性を持っている必要があります。 マルテンサイトおよびオーステナイト耐熱鋼の場合、高温での長時間の運転中に溶接継手のクリープ特性を確保するために、溶着金属中のδフェライトの含有量を厳密に制御する必要があります。

P92 / T92、P122 / T122マルテンサイト鋼溶接

P92とP122はどちらもマルテンサイト鋼であり、溶接時に冷間割れ傾向と熱間割れ傾向があります。 溶接時のコールドクラックを防ぐため、溶接前に予熱する必要があります。 予熱温度は、TIG溶接で150℃以上、電極アーク溶接、サブマージアーク溶接で200℃以上です。 ホットクラックや粗粒を防止するために、溶接プロセス中の溶接ラインエネルギーを厳密に制御し、層間温度を300℃未満にし、溶接入熱の少ないタングステン電極アルゴンアーク溶接を推奨します。 電極アーク溶接を溶接する場合は、多層溶接とマルチパス溶接に注意する必要があります。 溶接パスの厚さは、電極の直径を超えてはなりません。 溶接パス幅は電極径の3倍以下、電極径は4mm以下にすることをお勧めします。肉厚の大きいワークはサブマージアーク溶接で溶接できますが、細線はサブマージアーク溶接になります。アーク溶接を使用し、溶接線の直径は3mm未満にする必要があります。 T122およびT92の小径チューブを溶接する場合は、溶接プロセス全体で裏面にアルゴンを充填する必要があります。 大口径の厚肉パイプの場合、ルートの最初の100層の溶接部の背面にアルゴンガス保護が必要です。 溶接溶接後は、アスベスト絶縁と徐冷を行い、金属組織が完全にマルテンサイトに変化するまで150〜1℃で2〜40時間以上放置し、溶接後熱処理を行うことができます。 ワークの肉厚が100mmを超える場合は、アスベスト断熱材でゆっくりと溶接した後、150〜1℃で少なくとも2〜200時間滞在し、すぐに熱処理しない場合は、300〜2℃の断熱材でXNUMX時間加熱する必要があります。次に、室温までゆっくりと冷却します。

SUPER 304H、SA-213TP310HCBNオーステナイト鋼溶接

オーステナイト鋼は溶接性が良く、冷割れ傾向がないため、予熱の必要がありません。 ただし、オーステナイト鋼は溶接時に高温割れが発生する傾向があるため、溶接入熱と層間温度の制御に注意が必要です。 溶接工程では、手動TIG、自動冷間線TIG溶接、熱線TIG溶接など、ラインエネルギーの溶接方法が小さくなります。 一般的に、中間層の温度は150℃以下に制御する必要があります。 自動冷間線TIG溶接または熱線TIG溶接の場合、連続溶接プロセスでは、溶接溶接部の層間水冷が必要です。 粒界腐食を防ぐために、冷却水中の塩化物イオン含有量を制御する必要があります。 高温ゾーンでの合金元素の酸化を防ぐために、溶接プロセス全体を通して裏面をアルゴンで満たす必要があります。 溝の両側で良好な融着を確保するために、オーステナイト鋼の溝角度は一般的なフェライト鋼のそれよりも大きくなければなりません。 フェライト材料を使用した異種鋼溶接には、ernicR-3またはEnICRFE-2溶接ワイヤまたは電極をお勧めします。 異種鋼を(フェライト鋼で)溶接して高温で使用する場合は、両方の材料の膨張係数を考慮する必要があります。

 

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