CS277513B6

CS277513B6 - Welding of high-alloyed steels with low-alloyed or non-alloyed steels

Info

Publication number: CS277513B6
Application number: CS905722A
Authority: CS
Inventors: Jozef Ing Sinal; Peter Ing Csc Bernasovsky; Stanislav Ing Haronik; Jan Ing Csc Kolar; Vladimir Ing Barton; Karel Ing Moravec
Original assignee: Ferox A S
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1993-03-17
Also published as: CS572290A3

Abstract

Pri zváraní materiálov z vysokolegovaných ocelí s nízkolegovanými alebo nelegovanými ocel’ami sa na časti zariadenia z nízkolegovanej alebo nelegovanej ocele přídavným materiálom typu vysokolegovanej ocele alebo niklovej zliatiny navaří buď priamo alebo do predom vyhotoveného vybranla poduška najmenej na dve vrstvy tak, aby každá ďalšia vrstva mala celkový objem 0,28 až 0,95 celkového objemu prechádzajúcej vrstvy. Poduška sa obrobí do tvaru vhodného pre pričlenenie vysokolegovanej časti. Vypoduškovaná a obroben£ časť sa tepelne spracuje a obe časti sa zostavia do tesnej blízkosti a zvaria přídavným materiálom, ktorý odpovedá materi álu podušky. Metalurgický proces sa přitom vedie tak, aby sa nepřiblížil k hranici natavenia podušky s nízkolegovanou alebo nelegovanou ocel'ou na vzdialenost menšiu ako 2 mm.For welding high-alloy steel materials with low-alloy or non-alloy steel part of the equipment from low alloy or unalloyed steel with additional material of the type high-alloy steel or nickel alloy either directly or in advance selected the cushion for at least two layers so so that each additional layer has a total volume 0.28 to 0.95 of the total volume passed layers. The cushion is machined to a suitable shape for affixing the high alloy part. the upholstered and the machined portion is heat treated and both parts are assembled in close proximity and welded the additive material corresponding to the material cushion. The metallurgical process does leads so that it does not come close to the fusion boundary cushions with low alloy or unalloyed steel to a distance of less than 2 mm.

Description

Vynález sa týká spósobu zvárania elektrickým oblúkom vysokolegovaných ocelí s nízkolegovanými alebo nelegovanými ocelami.The invention relates to a method of electric arc welding of high-alloy steels with low-alloy or non-alloy steels.

Pri priamom spojovaní zváraním uvedených kombinácií materiálov ako je například konštrukčný uzol rúrka - rúrkovnica, dochádza v případe ich tavného zvárania v ochrannéj atmosféře s přídavným materiálom alebo i bez něho už aj pri malých odklonech od stanovených parametrov a podmienok zvárania k nežiadúcemu a nedefinovatelnému ovplyvneniu a premiešaniu vysokolegovaného materiálu so základným nízkolegovaným alebo nelegovaným, čo móže spósobit vznik tvrdých struktur vo zvarovom kove a v teplom ovplyvnenej oblasti nelegovaného alebo nízkolegovaného materiálu vyvolat vysoké zvyškové napátie a náchylnost spoja na vznik trhlin. Takýto postup je nevhodný nielen pri výrobě, ale aj opravách róznych petrochemických zariadení, ktoré budú alebo boli vystavené koróznemu pracovnému prostrediu.When directly joining the mentioned combinations of materials, such as the structural node tube - tube tube, in the case of their fusion welding in a protective atmosphere with or without additional material, even with small deviations from specified parameters and welding conditions to undesirable and indefinable influence and mixing. high-alloy material with a basic low-alloy or non-alloy material, which can cause the formation of hard structures in the weld metal and in the heat-affected area of the non-alloy or low-alloy material cause high residual stress and the susceptibility of the joint to cracking. Such a procedure is unsuitable not only for the production but also for the repair of various petrochemical plants that will be or have been exposed to a corrosive working environment.

Uvedené nevýhody do značnéj miery odstraňuje spósob podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že na část z nízkolegovanej alebo nelegovanej ocele sa přídavným materiálom typu vysokolegovanej ocele alebo niklovej zliatiny navaří buď priamo alebo do predom vyhotoveného vybrania. poduška najmenej na dve vrstvy tak, aby každá ďalšia vrstva mala celkový objem 0,28. až 0,95 celkového objemu predchádzajúcej vrstvy. Takto vytvořená poduška na nízkolegovanej alebo nelegovanej časti zariadenia sa podlá potřeby obrobí tak, aby do jej blízkosti sa mohla přičlenit druhá část zariadenia z vysokolegovanej ocele určenej na zvarenie. Vypoduškovaná a obrobená část zariadenia z nelegovanej alebo nízkolegovanej ocele sa tepelne spracuje, potom sa obe časti zostavia do tesnej blízkosti a v oblasti podušky sa vzájomne zvaria elektrickým oblúkom a přídavným materiálom s odpovedajúcim chemickým zložením podušky vytvorenej na straně prvej časti, pri zváraní vysokolegovanej časti zariadenia s prvou poduškovanou častou zariadenia sa metalurgický proces vedie tak, aby sa nepřiblížil ku hranici natavenia podušky so základným nízkolegovaným alebo nelegovaným materiálom na vzdialenost menšiu ako 2 mm.These disadvantages are largely eliminated by the method according to the invention, the essence of which consists in that an additional material of the high-alloy steel or nickel alloy type is welded to the low-alloy or non-alloy steel part either directly or in a prefabricated recess. a cushion for at least two layers so that each additional layer has a total volume of 0.28. up to 0.95 of the total volume of the previous layer. The cushion thus formed on the low-alloy or non-alloy part of the device is machined as required so that a second part of the high-alloy steel device to be welded can be joined in its vicinity. The padded and machined part of the non-alloy or low-alloy steel device is heat treated, then the two parts are assembled in close proximity and welded together in the pad area with an electric arc and filler material with the corresponding chemical composition of the pad formed on the first part. with the first cushioned part of the equipment, the metallurgical process is conducted so as not to approach the melting limit of the cushion with the basic low-alloyed or non-alloyed material to a distance of less than 2 mm.

Spósob zvárania podlá vynálezu je vhodný tak pri výrobě nového zariadenia, ktoré je potřebné vyrobit z funkčných dóvodov z kombinovaných materiálov ako aj pri opravě poškodených zvarov heterogénnych materiálov príslušnéj kombinácie. Spoje vyhotovené podlá vynálezu majú v celom priereze priaznivú štruktúru, nízku hladinu zvyškových napatí a velmi dobrú odolnost voči koróznemu praskaniu. Ich použitie je výhodné zvlášt tam, kde sa z titulu možností sulfidického korózneho praskania limituje hodnota tvrdosti zvarovaných spojov, například na nízkolegovanú a nelegovanú ocel maximálně 248 HV.The welding method according to the invention is suitable both for the production of a new device which needs to be manufactured for functional reasons from combined materials and for the repair of damaged welds of heterogeneous materials of the respective combination. The joints made according to the invention have a favorable cross-sectional structure, a low level of residual stresses and a very good resistance to corrosion cracking. Their use is particularly advantageous where, due to the possibility of sulphidic corrosion cracking, the hardness value of the welded joints is limited, for example to a low-alloy and non-alloy steel of a maximum of 248 HV.

Spósob zvárania podlá vynálezu je bližšie objasněný na příklade poškodených zvarov spojujúcich rúrky s rúrkovnicou na prevádzkovanom vzduchovom chladiči. Chladič v danom případe pozostával z dvoch komor z nízkolegovanej ocele o chemickej skladbě v hmotnosti: C 0,18 %, Mn 0,72 %, Si 0,30 %, Mo 0,27 %, vzájomne přepojených cez otvory v stene (rúrkovnici) systémom rú— rok z dvojfázovéj Cr Ni Mo ocele známej pod názvom Duplex. Ako příklad použitia možno uviest rozměr rúrok φ 25/2 mm v chemickom * , CS 277513 B6 2 zložení v hmot.: C 0,03 %, Mn 1,5 Si 0,6 %, Cr 21,9 %, Ni 5,5 %, Mo 2,9 %, N 0,09 %.The welding method according to the invention is explained in more detail on the example of damaged welds connecting the tubes to the tube sheet on the operated air cooler. The cooler in this case consisted of two chambers of low-alloy steel with a chemical composition by weight: C 0.18%, Mn 0.72%, Si 0.30%, Mo 0.27%, interconnected through openings in the wall (tube tube) a system of two-phase Cr Ni Mo steel known as Duplex. An example of use is the size of pipes φ 25/2 mm in chemical *, CS 277513 B6 2 composition in weight: C 0.03%, Mn 1.5 Si 0.6%, Cr 21.9%, Ni 5, 5%, Mo 2.9%, N 0.09%.

Všetky zvary chladiča, ktoré spojovali rúrky s rúrkovnicami sa najprv vyfrézovali do hibky a šířky tak, aby póvodný zvarový kov sa úplné odstránil a rúrky z rúrkovnic dali oddeliť. Potom sa komory samostatné odvodíkovali známým spósobom pomocou ohřevu a odpovedajúceho času výdrže na teplote potřebných na zaistenie daného stupňa odvodíkovania. Na obvode rúrkových otvorov vnútorného povrchu komory sa’ v ďalšom postupe upravili frézováním drážky, ktoré sa v zápatí vyvařili elektrickým oblúkom s přídavným materiálom z niklovéj zliatiny o chemickom zložení v hmotnosti: C 0,03 %, Si 0,3 %, cr 18,2 %, Ni 68,2 %, Nb2,1 %, Mo 1,4 % zvyšok železo. Za účelom vytvorenia zvlášť vhodnéj štruktúry zvarového kovu návaru a teplom ovplyvnenej oblasti materiálu komory sa návar připravil na tri vrstvy tak, že tretia vrstva mala celkový relativný objem 0,28 až 0,95 z celkového objemu druhéj vrstvy a druhá vrstva mala celkový relativný objem 0,28 až 0,95 celkového objemu prvej. Na tento účel sa použili obalené elektrody priemerov 4,0 a 2,5 mm. Medzihúsenicová teplota zvárania sa udržovala v rozmedzí teplot 15 až 150 °C. Vytvořené návary sa na čele rúrkovnice a na otvoroch mechanicky obrobili na požadovaný rozměr, ktorý umožnil zasunutie koncov rúrok z póvodného rúrkového zvázku. Po defektoskopickej kontrole povrchov zvarov sa celá komora tepelne spracovala žíháním teplotou 560 až 575 °C/120 min.All heat sink welds that connected the tubes to the tubesheets were first milled to the depth and width so that the original weld metal was completely removed and the tubes could be separated from the tubesheets. The chambers were then separately dehydrated in a known manner by heating and the corresponding residence time at the temperature required to ensure a given degree of dehydrogenation. On the circumference of the tubular openings of the inner surface of the chamber, grooves were further treated by milling, which were welded in the footer by an electric arc with an additional material of nickel alloy with chemical composition by weight: C 0.03%, Si 0.3%, cr 18, 2%, Ni 68.2%, Nb2.1%, Mo 1.4% iron residue. In order to form a particularly suitable weld metal weld structure and heat affected area of the chamber material, the weld was prepared in three layers such that the third layer had a total relative volume of 0.28 to 0.95 of the total volume of the second layer and the second layer had a total relative volume of 0. , 28 to 0.95 of the total volume of the first. Coated electrodes with diameters of 4.0 and 2.5 mm were used for this purpose. The intercoupling welding temperature was maintained between 15 and 150 ° C. The formed welds were mechanically machined at the front of the tube sheet and at the holes to the required dimension, which allowed the insertion of the tube ends from the original tube bundle. After defectoscopic inspection of the weld surfaces, the whole chamber was heat-treated by annealing at a temperature of 560 to 575 ° C / 120 min.

Medzi obe tepelne spracované komory sa v dalšom postupe vsadili do rúrkovnicových otvorov rúrky φ 22/2 mm a to tak, aby svojími upravenými koncami prečnievali nad povrch 1,0 ± 0,5 mm. Takto zostavené komory so zvázkom rúrok chladiča sa navzájem zvarili elektrickým oblúkom, ktorý hořel výlučné na zvarových hranách vytváraných prienikom povrchu rúrky a povrchom návarov, pričom celý metalurgický proces tohoto spojovacieho zvárania bol vzdialený od hranice návaru (podušky) s nízkolegovanou ocelou komory minimálně 2 mm a viac, v smere k hranici koreňovej časti spoja rúrka - rúrkovnica. Na zváranie sa použil přídavný materiál rovnakého chemického zloženia ako pri vytváraní podušky. Po •defektoskopickej kontrole zvarov rúrka - rúrkovnica sa v danom případe ešte každá rúrka strojně privalcovala na stenu otvorov rúrkovnice opatřených predtým zavalcovacími drážkami v jej strednej časti hrůbky a to z dóvodov zvýšenia prevádzkovej spolehlivosti a nosnosti spoja.Between the two heat-treated chambers, φ 22/2 mm tubes were inserted into the tubular openings of the tube in such a way that they protrude 1.0 ± 0.5 mm above the surface with their modified ends. The chambers with the bundle of radiator tubes thus assembled were welded to each other by an electric arc which burned exclusively at the weld edges formed by the penetration of the tube surface and the weld surface, the whole metallurgical process of this joint welding being at least 2 mm away from the weld-welded cushion. more, in the direction of the boundary of the root part of the joint tube-tube sheet. For welding, an additional material of the same chemical composition as for the formation of the cushion was used. After • defectoscopic inspection of the tube-tube welds, in this case each tube was mechanically rolled onto the wall of tube tube holes previously provided with rolling grooves in its middle part of the groove, in order to increase the operational reliability and load-bearing capacity of the joint.

Claims

Method of welding high-alloy steels with low-alloy or non-alloy steels, in particular for petrochemical, chemical and energy plants, where parts of the plant made of low-alloy or non-alloy steel are welded either directly or into a prefabricated recess of the cushion to be machined into a shape suitable for joining a part of the device made of high-alloy steel, thus cushioned and machined times of the device made of low-alloy or non-alloy steel, heat-treated, then both parts of the device assembled in close proximity and welded together in the cushion area with an electric material characterized in that the cushion is made in at least two layers, each additional layer having a total volume of 0.28 to 0.95 of the total volume of the previous layer, and the welding of the high-alloy part of the device to the cushioned part of the device not to approach the melting limit of a cushion with low-alloy or non-alloy steel at a distance of less than 2 mm.