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TECHNISCHER BEREICH
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schweißstruktur bzw. -konstruktion, welche hochwiderstandsfähigen, niedriglegierten Stahl verwendet. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Schweißstruktur, welche geeignet ist für eine Vor-Ort-Montage von hochwiderstandsfähigem, niedriglegiertem Stahl, der unter hoher Temperatur oder (und) Hochdruckbedingungen in einer Kesselvorrichtung, einer chemischen Anlage, usw. verwendet wird.
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STAND DER TECHNIK
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Es wird vorhergesagt, dass hochwiderstandsfähiger, niedriglegierter Stahl, wie etwa ASTM A213 T24 (nachfolgend abgekürzt mit T24) oder ASTM A213 T23 (hiernach abgekürzt mit T23) häufiger als ein Rohrwandmaterial für Wasserkessel verwendet werden wird, weil die Dampftemperatur oder der Dampfdruck aufgrund einer höheren Wirksamkeit bzw. Effizienz einer Kesselvorrichtung ansteigen. Wenn jedoch diese Materialien für Wandrohre von Wasserkesseln verwendet werden, ist eine Hitzebehandlung nach dem Schweißen als eine Maßnahme gegen Stress- bzw. Belastungskorrosionsbrüche (SCC: stress corrosion cracking) von durch Schweißen hitzebeeinträchtigten Abschlüssen erforderlich.
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In herkömmlichen Wandrohren von Wasserkesseln wird eine Hitzebehandlung nach dem Schweißen bei einer Temperatur von um die 700°C für in der Fabrik geschweißte Abschnitte verwendet, jedoch wird eine solche Behandlung nach dem Schweißen nicht für Schweißabschnitte durchgeführt, die vor Ort angeordnet werden.
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Zusätzlich wird als ein Verfahren zur Weglassung einer Wärmebehandlung für einen Schweißabschnitt in der
JP-A-2005-319494 (Patentliteratur 1), usw., vorgeschlagen, wonach eine ungleiche Materialstruktur, welche keine Hitzebehandlung nach dem Schweißen erfordert, in einen Schweißabschnitt zwischen Materialien mit hohem chrombasierendem Anteil, wie etwa rostfreiem Stahl, zwischengesetzt wird.
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Literaturliste:
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Patentliteratur:
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- Patentliteratur 1: JP-A-2005-319494
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Es besteht die Befürchtung, dass eine Verformung, die durch thermischen Stress oder eine Schädigung der Widerstandsfähigkeit in einem peripheren Kohle-Stahl-Abschnitt verursacht werden könnte, bei einem Schweißabschnitt, der vor Ort montiert bzw. angeordnet wird, von einem Wandabschnitt eines Wasserkessels auftreten könnte. Deshalb kann die Temperatur einer Wärmebehandlung nicht über ungefähr 500°C erhöht werden. Aus diesem Grund kann der durch Schweißen verursachte Reststress nicht vollständig beseitigt werden. Die Wärmebehandlung ist als ein Verfahren zur vollständigen Unterdrückung des stressbedingten Korrosionsbruches (SCC) nicht ausreichend.
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Zusätzlich ist das Verfahren mit einer ungleichen Materialverbindung, das in der Patentliteratur 1 vorgeschlagen wird, welches auf ein Schweißen zwischen hochchrombasierten Materialien, wie etwa rostfreiem Stahl, oder verschiedenen Arten von Materialien gerichtet ist, kein Beispiel, das auf ein Verschweißen zwischen Teilen aus niedriglegiertem Stahl, und insbesondere Teilen von hochfesten bzw. hochwiderstandsfähigen, niedriglegiertem Stahl in einer Wasserkesselwand gerichtet ist.
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Die Erfindung ist unter derartigen Umständen des Standes der Technik in die Tat umgesetzt worden. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schweißstruktur für hochfesten bzw. hochwiderstandsfähigen, niedriglegierten Stahl zur Verfügung zu stellen, welche die Unterlassung einer Wärmebehandlung nach einer Schweißanordnung vor Ort, z. B. in eine Wandteil bzw. -abschnitt eines Wasserkessels, der einen hochfesten, niedriglegierten Stahl verwendet, ermöglichen kann.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Um die Aufgabe zu lösen wird als eine erste Konfiguration der Erfindung eine Schweißstruktur für hochfesten, niedriglegierten Stahl zur Verfügung gestellt, bei welcher Abschnitte, wie etwa Wasserwandrohrabschnitte, die aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl hergestellt sind, wie etwa ASTM A213 T24, miteinander durch Schweißen verbunden werden, wobei:
die Struktur ausgebildet wird, in dem Schweißverbindungsteile an Verbindungsendseitenteilen der Abschnitte, die aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl hergestellt sind, vorgesehen werden, und die Schweißverbindungsteile werden miteinander verschweißt, um dadurch die Abschnitte miteinander zu verbinden, die aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl hergestellt sind, und die Schweißverbindungteile werden aus niedriglegiertem Stahl, wie etwa SA213 T2 hergestellt, welches keine Wärmebehandlung nach dem Verschweißen der Schweißverbindungsteile miteinander benötigt.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine Schweißstruktur für hochfesten, niedriglegierten Stahl in der ersten Ausführungsform bzw. ersten Konfiguration zur Verfügung gestellt, wobei:
die Abschnitte, die aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl hergestellt sind, einer Wärmebehandlung unterzogen werden, z. B. bei einer Warme, die nicht niedriger als 600°C ist, vor dem Verschweißen der Schweißverbindungsteile miteinander.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird eine Schweißstruktur für hochfesten, niedriglegierten Stahl gemäß der ersten Ausführungsform zur Verfügung gestellt, wobei:
die Schweißverbindungsteile dicker als die Abschnitte sind, die aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl hergestellt sind, sind; und zulaufende Bestandteile, welche aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl hergestellt sind und welche graduell in ihrer Dicke von den Abschnitten, die aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl hergestellt sind, zu den Schweißverbindungsteilen zunehmen, werden mit den Schweißverbindungsteilen integriert, bzw. einstückig ausgebildet, um dadurch zusammengesetzte Schweißverbindungsbereiche auszubilden.
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Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird eine Schweißstruktur für hochfesten, niedriglegierten Stahl gemäß der ersten Ausführungsform zur Verfügung gestellt, wobei:
Abschnitte, die aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl hergestellt sind, und miteinander durch Schweißverbindungsteile verbunden sind, werden parallel angeordnet; und eine Position eines Abschnitts, wo einige der Schweißverbindungsteile miteinander verschweißt sind, wird verschoben bzw. versetzt, z. B. alternativ und/oder schrittweise, aus einer Position eines Abschnitts, wo benachbarte von den Schweißverbindungsteilen miteinander verschweißt sind.
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Gemäß einer fünften Konfiguration der Erfindung wird eine Schweißstruktur für hochfesten, niedriglegierten Stahl für eine beliebige der ersten bis vierten Ausführungsform zur Verfügung gestellt, wobei:
jedes der Schweißverbindungsteile eine Elementenzusammensetzung enthält: < 0,15 Gew.-% C, < 0,50 Gew.-% Si, 0,30–0,60 Gew.-% Mn, 0,50–0,80 Gew.-% Cr, 0,40–0,65 Gew.-% Mo und das Balance- bzw. Rest-Fe, oder eine Elementenzusammensetzung, die enthält < 0,15 Gew.-% C, < 0,15 Gew.-% Si, 0,30–0,60 Gew.-% Mn, 0,80–1,25 Gew.-% Cr, 0,45–0,65 Gew.% Mo und das Balance- bzw. Rest-Fe.
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Gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung wird eine Wandplatte eines Wasserkessels zur Verfügung gestellt, die eine Konfiguration hat, bei welcher Wandabschnitte des Wasserrohrs aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl hergestellt sind und Membranstäbe bzw. -stücke sind abwechselnd angeordnet und die Wasserrohrwandabschnitte werden mit den Membranstäben bzw. -stücken verschweißt während axiale Endabschnitte der Wasserrohrwandabschnitte miteinander verschweißt werden und Endabschnitte der Membranstäbe bzw. -stücke werden miteinander verschweißt, wobei:
die Wasserkesselwandplatte eine Struktur enthält, welche ausgebildet wird, indem rohrartige Schweißverbindungsteile in bzw. an den axialen Endabschnitten der Wasserrohrwandabschnitte zur Verfügung gestellt werden und die Schweißverbindungsteile miteinander verschweißt werden, um dadurch die Wasserrohrwandabschnitte miteinander zu verbinden und die Schweißverbindungsteile sind aus niedriglegiertem Stahl, welches keine Wärmebehandlung nach dem Verschweißen der Schweißverbindungsteile miteinander erfordert.
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Gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Wandplatte eines Wasserkessels zur Verfügung gestellt, der einen Aufbau hat, bei welchem Wasserrohrwandabschnitte, die aus hochfestem, niedriglegiertem Stahl sind, und Membranstäbe bzw. -stücke alternativ bzw. abwechselnd angeordnet werden, und die Wasser rohrwandabschnitte werden mit den Membranstäben verschweißt, während axiale Endabschnitte der Wasserrohrwandabschnitte miteinander verschweißt werden und Endabschnitte der Membranstäbe miteinander verschweißt werden, wobei das Verfahren die Schritte enthält:
rohrförmige Schweißverbindungsteile werden an den axialen Endabschnitten der Wasserrohrwandabschnitte zur Verfügung gestellt und eine Wärmebehandlung wird auf die Wasserrohrwandabschnitte in einer Herstellungsstufe in der Fabrik für die Wasserkesselwandplatte ausgeübt, wobei die Schweißverbindungsteile aus einem niedriglegierten Stahl hergestellt sind, der keine Wärmebehandlung nachdem Verschweißen der Schweißverbindungsteile miteinander erfordert; und
die Schweißverbindungsteile werden miteinander verschweißt, um dadurch die Wasserrohrwandabschnitte miteinander in einer Aufbaustufe der Wasserkesselwandplatte vor Ort zu verbinden.
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Gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Wandplatte eines Wasserkessels gemäß der siebten Ausführungsform zur Verfügung gestellt, wobei:
die Wasserrohrwandabschnitte werden einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von nicht weniger als 600°C ausgesetzt.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Mit der zuvor aufgezeigten Konstruktion kann die Erfindung eine Schweißstruktur zur Verfügung stellen, welche einen hochwiderstandsfähigen, niedriglegierten Stahl verwendet und bei welcher stressbedingte Korrosionsbrüche (SCC) unterdrückt werden können, selbst wenn eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen bei jedem vor Ort ausgeführten Schweißabschnitt der Anordnung der Schweißstruktur weggelassen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER DARSTELLUNGEN
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1 zeigt Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer Wandplatte eines Wasserkessels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei 1(a) eine Draufsicht ist, die einen Zustand bei einem Herstellungsschritt in der Fabrik zeigt, und die 1(b) und 1(c) sind Draufsichten, die Zustande bei einer Stufe des Zusammenbaus vor Ort zeigen.
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2 zeigt eine Tabelle, die Zusammensetzungsbereiche von niedriglegierten Stählen T2 und T12 als repräsentative Beispiele eines Schweißverbindungsteiles gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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3 ist eine Tabelle, die Beispiele von einem Rohrdurchmesser D, einer Dicke, einem Abstand L1 zwischen den Zentren der Rohre, und eine minimale Breite L2 zwischen den Schweißabschnitten für die Vor-Ort-Montage-Montage für jeden Bereich in dem Fall zeigt, in dem T23 für die Wasserrohrwandbereiche verwendet wird.
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4 enthält Tabellen, die Beispiele von Dicken von Schweißverbindungsteilen zeigen, die erforderlich sind, um einen zufriedenstellenden erlaubten Stress bzw. Spannungen und eine minimale Breite L2 zwischen den Schweißabschnitten für die Montage vor Ort bei Beispielen der Erfindung zu haben, welche alle T23 als den Wasserrohrwandbereich gemeinsam benutzen und welche Fälle enthalten, die T2 als die Schweißverbindungsteile verwenden, und Fälle, die T12 als die Schweißverbindungsteile verwenden.
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5 enthält Ansichten, um ein Verfahren zur Herstellung einer Wandplatte eines Wasserkessels gemäß einer ersten Abwandlung der Erfindung zu erläutern, wobei 5(a) eine Draufsicht ist, die einen Zustand in einem Herstellungsstadium in der Fabrik zeigt, und die 5(b) und 5(c) sind Draufsichten, die Zustände in einem Anordnungsstadium vor Ort zeigen.
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6 enthält Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer Wandplatte eines Wasserkessels gemäß einer zweiten Abwandlung der Erfindung, wobei 6(a) eine Draufsicht ist, die einen Zustand bei einem Herstellungsstadium in der Fabrik zeigt, und die 6(b) und 6(c) sind Draufsichten, die Zustände bei einem Montagestadium vor Ort zeigen.
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7 ist eine charakteristische Kurve, die die Änderung von der Dehngrenze bzw. -belastung bei jeweiligen Temperaturen in einem Stahlmaterial T24 zeigt, die als ein Wasserrohrwandmaterial verwendet wird.
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8 zeigt Ansichten, um ein Verfahren zur Herstellung einer Wandplatte eines Wasserkessels gemäß dem Stand der Technik zu erklären, wobei 8(a) eine Draufsicht ist, die einen Zustand in einem Herstellungsstadium in der Fabrik zeigt, und die 8(b) und 8(c) sind Draufsichten, die Zustände bei dem Herstellungsstadium in der Fabrik zeigen, und 8(d) ist eine vergrößerte Ansicht eines Schnittes, der entlang der Linie A-A nach 8(a) angelegt ist.
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9 enthält eine Tabelle nach 9(a), die typische Bereiche von Hauptelementen zeigt, die als Legierungselemente zu hochfestem, niedriglegiertem Stahl hinzugefügt werden, und 9(b) ist eine Tabelle, die Zusammensetzungsbereiche von T24 und T23 als repräsentativen Beispielen von hochfestem, niedriglegiertem Stahl zeigt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bei der zuvor aufgezeigten Ausführungsform nach der Erfindung wird aufgrund einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von nicht weniger als 600°C, die auf T24 oder T23, welche hochfester, niedriglegierter Stahl sind, angewandt wird, eine Dehnungsspannung bzw. -grenze in dem T24 oder T23 verringert und eine Restspannung bzw. Reststress in dem T24 oder T23 wird verringert. Demgemäß wird ein Spannungskorrosionsbruch(SCC)-Widerstand des T24 oder des T23 verbessert.
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Andererseits kann in einer Struktur, wie etwa einer Wandplatte eines Wasserkessels, aufgrund einer Befürchtung der Deformation, verursacht durch thermische Spannungen oder Beeinträchtigungen der Widerstandsfähigkeit in einem peripheren Kohle-Stahlabschnitt, eine Wärmebehandlung nicht an jedem Montageschweißabschnitt vor Ort durchgeführt werden.
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Gemäß der Erfindung wird eine Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von nicht weniger als 600°C in einem Herstellungsstadium in der Fabrik durchgeführt. Dementsprechend ist es möglich, das Auftreten von Spannungskorrosionsbrüchen (SCC) mit Sicherheit zu unterdrücken, ohne über eine Deformation der Wandplatte eines Wasserkessels besorgt sein zu müssen.
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Als nächstes wird die Herstellung einer Verbindung von unähnlichen Materialien für einen hochfesten, niedriglegierten Stahl gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Darstellungen beschrieben. 7 zeigt eine charakteristische Kurve, die die Änderung der Dehngrenze bei jeweiligen Temperaturen in einem Stahlmaterial T24 zeigt, das als ein Material eines Wasserrohres eines Wasserkessels verwendet wird. In 7 repräsentiert die Abszisse die Temperatur und die Ordinate repräsentiert die Dehngrenze des Materials. Zusätzlich sind in 7 tatsächlich gemessene Werte, die durch Experimente erhalten worden sind, mit einer gestrichelten Linie als einer Trendkurve gebildet, die eine Linie anzeigt, die niedrigere Grenzen der tatsächlich gemessenen Werte bei den jeweiligen Wärmebehandlungstemperaturen anzeigt.
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Wie von 7 ersichtlich, kann es in Betracht gezogen werden, dass, wenn die Temperatur der Wärmebehandlung nicht niedriger als 600°C ist, die Dehngrenze in dem Stahlmaterial verringert wird und die Restspannung in dem Stahlmaterial wird verringert, so dass der Spannungskorrosionsbruchwiderstand (SCC-Widerstand) des Stahlmaterials verbessert werden kann. Übrigens ist die Quelle der 7 in Von W. Bendick: VGB Kraftwerkstechnik 77, Heft 5 (1997).
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Die 8(a) bis 8(d) sind Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer Wandplatte eines Wasserkessels gemäß dem Stand der Technik, wobei 8(a) eine Draufsicht ist, die einen Zustand eines Herstellungsstadiums in der Fabrik zeigt, wobei die 8(b) und 8(c) Draufsichten sind, die Zustände bei dem Herstellungsstadium in der Fabrik zeigen, und 8(b) ist eine vergrößerte Schnittansicht, die entlang der Linie A-A. nach 8(a) angelegt ist.
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Wie in den 8(a) und 8(d) gezeigt, wird eine Wandstruktur 4 für die Wandplatte des Wasserkessels wie folgt hergestellt. Das heißt, lange, plattenartige Membranstäbe bzw. stücke 1 und Wasserrohrwandbereiche 2 werden abwechselnd bzw. alternativ angeordnet, so dass eine große Anzahl von Wasserrohrwandbereichen 2 parallel zueinander durch die Membranstäbe 1 angeordnet sind, und eine Schweißung 3 (siehe 8(d)) wird bei verbundenen Bereichen zwischen den Membranstäben 1 und den Wasserrohrwandbereichen 2 in dem Herstellungsstadium in der Fabrik durchgeführt. Bei dem Zustand der Plattenstruktur 4 setzen sich axiale Endabschnitte der Wasserrohrwandbereiche 2 von Endabschnitte der Membranstäbe 1, wie in 8(a) gezeigt, fort.
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Dann, wie in 8(b) gezeigt, sind die axialen Endabschnitte der Wasserrohrwandbereiche 2 hergestellt, um gegeneinander anzustoßen und bestimmt, um vor Ort an eine Schweißung 5 anzustoßen bzw. anzuliegen. Als nächstes wird eine Membranstabschweißung 6 zwischen den Membranstäben 1, wie in 8(c) gezeigt, durchgeführt. Folglich wird eine Wandplatte eines Wasserkessels hergestellt.
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9(a) ist eine Tabelle, die typische Bereiche von Hauptelementen zeigt, die als Legierungselemente zu bruchfesten, niedriglegierten Stahlen hinzugefügt werden. Wie in 9(a) gezeigt, rangiert Cr in einem Bereich von 1,9 bis 2,6 Gew.-%, Mo rangiert in einem Bereich von 0,05 bis 1,10 Gew.-%, Ti rangiert in einem Bereich von 0,05 bis 0,10 Gew.-%, V rangiert in einem Bereich von 0,20 bis 0,30 Gew.-%, W rangiert in einem Bereich von 1,45 bis 1,75 Gew.-% und B rangiert in einem Bereich von 0,0005 bis 0,0070 Gew.-%.
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9(b) ist eine Tabelle, die Zusammensetzungsbereiche von T24 und T23 als repräsentativen Beispielen eines hochfesten, niedriglegierten Stahles zeigt. T24 hat einen Zusammensetzungsbereich, der enthält, 2,2 bis 2,6 Gew.-% Cr, 0,90 bis 1,10 Gew.-% Mo, 0,05 bis 0,10 Gew.-% Ti, 0,20 bis 0,30 Gew.-% V, 0,0015 bis 0,0070 Gew.-% B, und das Rest-Fe. Zusätzlich hat T23 einen Zusammensetzungsbereich, der enthält 1,9 bis 2,6 Gew.-% Cr, 0,05 bis 0,30 Gew.-% Mo, 0,20 bis 0,30 Gew.-% V, 1,45 bis 1,75 Gew.-% W, 0,005 bis 0,0060 Gew.-% B, und das Rest-Fe.
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Die 1(a) bis 1(c) sind Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer Wandplatte eines Wasserkessels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die 1(a) ist eine Draufsicht, die einen Zustand in einem Herstellungsstadium in der Fabrik zeigt. Die 1(b) und 1(c) sind Draufsichten, die Zustände bei einem Montagestadium vor Ort zeigen.
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Wie in 1(a) gezeigt, wird eine Plattenstruktur 4 für eine Wandplatte des Wasserkessels wie folgt hergestellt. Das heißt, die Konstruktion wird so hergestellt, dass Membranstäbe 1 und Wasserrohrwandbereiche 2, die aus hochfestem, niedriglegierten Stahl hergestellt ist, abwechselnd angeordnet werden, und die Membranstäbe 1 und die Wasserrohrwandbereiche 2 werden abwechselnd in dem Herstellungsstadium in der Fabrik verschweißt. Der Schweißzustand ist der gleiche wie bei dem Stadium gemäß 8(d).
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Jeder zusammengesetzte Schweißverbindungsabschnitt 9 wird durch einen rohrartigen, zulaufenden Abschnitt 7 ausgebildet, welcher aus dem gleichen hochfesten, niedriglegierten Stahl wie der Wasserrohrwandabschnitt 2 hergestellt ist, und einem rohrartigen Schweißverbindungsteil 8, welches aus einem niedriglegiertem Stahl hergestellt ist. Eine Schweißung 10 wird zwischen dem Schweißverbindungszusammensetzungsbereich 9 und dem axialen Endabschnitt des Wasserrohrwandbereichs 2 durchgeführt. Wie in 1(a) gezeigt, stehen die Schweißverbindungszusammensetzungsbereiche 9 von vorderen Endabschnitten der Membranstäbe 1 vor.
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Nachdem die Schweißverbindungszusammensetzungsbereiche 9 angebracht sind, wird die Plattenstruktur 4 einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von nicht weniger als 600°C (um 700°C bei dieser Ausführungsform) ausgesetzt. Durch die Wärmbehandlung kann SCC in dem hochfesten, niedriglegierten Stahl wirksam unterdrückt werden. Als Wärmebehandlung können zum Beispiel eine Abschreckungsbehandlung, eine Temperungsbehandlung und ein Normalglühen durchgeführt werden.
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Dann, wie in 1(b) gezeigt, werden axiale Endabschnitte der Schweißverbindungs-Zusammensetzungsbereiche 9 hergestellt, um aneinander anzuliegen und sind dazu bestimmt, vor Ort an der Schweißung 5 anzuliegen. Bei dieser Gelegenheit ist eine Wärmebehandlung nach der Schweißung 5 nicht erforderlich. Als nächstes, wie in 1(c) gezeigt, wird eine Membranstabschweißung 6 zwischen den Membranstäben I durchgeführt. Folglich wird eine Wandplatte eines Wasserkessels hergestellt.
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Hochfester, niedriglegierter Stahl, der eine Zusammensetzung hat, wie in den 9(a) und 9(b) gezeigt, wird für Wasserrohrwandbereiche 2 und die zulaufenden Abschnitte bzw. Verjüngungen 7 verwendet. Andererseits wird Stahl mit niedriger Legierung, welches keine Wärmebehandlung nach der Schweißung 5 der Endbereiche der Schweißverbindungszusammensetzungsbereiche 9 miteinander vor Ort erfordert, für die Schweißverbindungsteile 8 verwendet.
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2 ist eine Tabelle, die Zusammensetzungsbereiche von SA213 T2 (nachfolgend abgekürzt mit T2) und SA213 T12 (nachfolgend mit T12 abgekürzt) als repräsentative Beispiele von niedriglegiertem Stahl zeigt. Diese T2 und T12 enthalten Fe, C, Si, Mn, Cr und Mo als ausbildende hilfsweise konstituierende Elemente. T2 hat einen spezifischen Zusammensetzungsbereich, der enthält, < 0,15 Gew.-% C, < 0,50 Gew.-% Si, 0,30 bis 0,60 Gew.-% Mn, 0,50 bis 0,80 Gew.-% Cr, 0,40 bis 0,65 Gew.-% Mo, und das Rest-Fe.
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Der niedriglegierte Stahl des Schweißverbindungsteils 8 hat eine geringere zulässige Spannung als das hochfeste, niedriglegierte Stahl des Wasserrohrbereichs 2. Deshalb ist es nötig, die Dicke des niedriglegierten Stahls des Schweißverbindungsteils 8 zu erhöhen, um eine äquivalente Starke bzw. Festigkeit für das hochfeste, niedriglegierte Stahl des Wasserrohrwandbereichs 2 sicherzustellen. Aus diesem Grund vergrößert sich die Dicke des verjüngten Abschnittes 7 graduell von dem Wasserohrwandbereich 2 in Richtung des Schweißverbindungsteils 8.
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Wie oben beschrieben, führt die Notwendigkeit der Vergrößerung der Dicke von jedem Schweißverbindungsteil 8 zur Verringerung des Abstandes zwischen den Rohren in den Schweißverbindungszusammensetzungsbereichen 9, das heißt, zu einer Verringerung des räumlichen Freiheitsgrades zur Durchführung der Anlageschweißung 5 bzw. Stumpfschweißung 5 und der Membranstabschweißung 6 vor Ort, im Vergleich mit den Bereichen, wo der hochfeste, niedriglegierte Stahl verwendet wird (die Bereiche bzw. Abschnitte der Wasserrohrwandbereiche 2).
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Deshalb wurde geprüft, ob dieses Verfahren angewandt werden könnte oder nicht, wobei T23 [siehe 9(b)] für den Wasserrohrwandbereich 2 und T2 bzw. T12 für die Schweißverbindungsteile 8 verwendet worden sind, wie folgt.
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3 ist eine Tabelle, die Beispiele eines Rohrdurchmessers D [siehe 8(a)], eine Dick; einen Abstand L1 zwischen den Zentren von Rohren [siehe 8(a)] und einer minimalen Breite L2 [siehe 8(b)] zwischen Schweißabschnitten für die Vorortmontage für jeden Bereich (Bereich Nr. 1 bis 4) zeigen, wenn T23 für die Wasserrohrwandbereiche 2 in der Struktur nach dem Stand der Technik verwendet wird.
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Zusätzlich zeigt 4 Tabellen, die Beispiele der Dicken der Schweißverbindungstabelle 8 zeigen, die zur Ermöglichung der zulässigen Spannung bzw. der zulässigen Dehnung und der minimalen Bereite L2 [siehe 1(b)] zwischen den Schweißabschnitten, die für die Vorortmontage sind, in den Beispielen 1 bis 8 nach der Erfindung erforderlich sind, welche allesamt T23 als die Wasserrohrwandbereiche 2 gemeinschaftlich verwenden, und welche Fälle umfassen, die T2 als die Schweißverbindungsteile 8 [Beispiele 1 bis 4, gezeigt in 4(a)] verwenden und Fälle, die T12 als die Schweißverbindungsteile 8 [Beispiele 5 bis 8 in 4(b)] verwenden.
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Es ist bestätigt worden, dass die minimale Breite L2 zwischen den Schweißbereichen zur Vorortmontage in jedem der Beispiele 1 bis 3, die in 4(a) und in den Beispielen 5 bis 7, die in 4(b) gezeigt sind, sicherstellen, nicht kleiner ist als eine minimale Breite von 12 mm (siehe den Bereich Nr. 4 in 3), die gemäß der Technologie nach dem Stand der Technik zu erhalten ist, wobei es dabei bei der Schweißprozedur kein Problem gibt. Deshalb wird im Hinblick auf die Praktikabilität eine Struktur verwendet, so dass die Schweißorte der Stumpfschweißung 5 in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der parallelen Anordnung der Wasserrohrbereiche 2, wie in 1 gezeigt, aufgereiht sind.
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Bei jedem der Beispiele 4 und 8 nach 4 beträgt die minimale Breite L2 zwischen den Schweißabschnitten für die Vorortmontage ungefähr 8 mm und es besteht die Möglichkeit, dass ein Fehlschlag insbesondere bei der Anlageverschweißung bzw. Stumpfschweißung 5 während der Schweißprozedur auftreten kann. In einem solchen Fall könnte eine andere Struktur bzw. Konstruktion verwendet werden, so dass Schweißstellen zwischen benachbarten Rohren zueinander verschoben werden können, um ein erforderliches Intervall bzw. Abstand fix das Schweißen sicherstellen zu können.
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Die 5 und 6 zeigen Beispiele der anderen Struktur. Bei einer ersten Abwandlung der Erfindung, die in 5 gezeigt ist, sind Schweißstellen der Stumpfschweißung abwechselnd versetzt bzw. verschoben. Bei einer zweiten Abwandlung der Erfindung, die in 6 gezeigt ist, sind Stellen der Stumpfschweißung 5 schrittweise versetzt. Auf diese Weise kann das Intervall bzw. der Abstand, der für das Schweißen erforderlich ist, sichergestellt werden. In dem Falle der Abwandlung, die in 6 gezeigt ist, wird ein Muster, bei welchem die Schweißstellen schrittweise versetzt sind, wiederholt. Im Übrigen ist das Verfahren zur Herstellung der Wandplatte des Wasserkessels das gleiche wie das in der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, und eine Wiederholung deren Beschreibung wird deshalb weggelassen.
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Gemäß der Erfindung, kann ein hochfester, niedriglegierter Stahl, der eine andere Legierungszusammensetzung hat, gezeigt in 9(a), als T23 und T24, als das Material für die Wasserrohrwandbereiche 2 und die Verjüngungsabschnitte 7 verwendet werden. Zusätzlich kann ein niedriglegierter Stahl, der eine andere Zusammensetzung als T2 oder T12 hat, als das Material für die Schweißrohre 8 verwendet werden.
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Gemäß der Erfindung werden die Schweißverbindungsbereiche 9 bei dem Herstellungsstadium in der Fabrik für die Schweißabschnitte für die Vorortmontage in der Wandplatte des Wasserkessels hergestellt, so dass ein Wärmebehandlungsschritt vor Ort eliminiert werden kann. Zusätzlich wird die Wandplatte des Wasserkessels, der die Schweißverbindungszusammensetzungsbereiche 9 aufweist, nicht durch die Schweißhitze beeinträchtigt. Demgemäß kann die Stresskorrosionsbruchwiderstandsfähigkeit (SCC-Widerstandsfähigkeit) wesentlich verbessert werden. Zusätzlich kann eine andere Struktur als die Schweißverbindungsstruktur bei einem schmalen Abschnitt für jeden Schweißabschnitt für die Vorortmontage ausgewählt werden.
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Obwohl die Ausführungsform für den Fall beschrieben worden ist, in dem die Erfindung bei einer Kesselvorrichtung eingesetzt wird, wie etwa einer Wandplatte eines Wasserkessels, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann auch auf eine Schweißstruktur für einen hochfesten, niedriglegierten Stahl unter hoher Temperatur oder (und) Hochdruckbedingungen auf einem anderen technischen Bereich verwendet werden, wie etwa für verschiedenste chemische Anlagen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Membranstab, Membranstück
- 2
- Wasserrohrwandbereich bzw. -abschnitt
- 3
- Schweißung
- 4
- Wandstruktur
- 5
- Anlageschweißung, Stumpfschweißung
- 6
- Membranstab bzw. -stückschweißung
- 7
- Verjüngungsabschnitt
- 8
- Schweißverbindungsteil
- 9
- Schweißverbindungs-Zusammensetzungsabschnitt
- 10
- Schweißung
