KR20130012943A - 피크 온도 템퍼 용접에 의한 박벽형 튜브의 용접 방법 - Google Patents

피크 온도 템퍼 용접에 의한 박벽형 튜브의 용접 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 TIG 용접에 의해 2개의 구성 요소들을 연결하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 구성 요소들은 공기-경화 강 합금, 특히 T23 또는 T24 재료로 구성된다. 조인트(17)는 연결될 구성 요소들 사이에 생성되며, 상기 조인트는 특히 내부로부터 외부를 향해 용접된다. 먼저, 뿌리층은 상기 내부 영역 내에 용접된다. 이어서, 상기 뿌리층에 인접한 충전층이 용접되어, 상기 조인트가 적어도 90% 충전된다. 마지막으로, 커버층이 상기 충전층 위에 용접되며, 그 결과, 용접 파라미터들은 최적의 온도 범위 내의 온도가 상기 뿌리층 영역의 내부 상에서 조절되도록 미리 규정된다.

Description

피크 온도 템퍼 용접에 의한 박벽형 튜브의 용접 방법{METHOD FOR WELDING THIN-WALLED TUBES BY MEANS OF PEAK TEMPERATURE TEMPER WELDING}
본 발명은 2개의 인접 부분들, 특히 보일러 벽의 제조를 위한 튜브벽 레지스터(register)의 2개의 튜브들의 연결 방법에 관한 것이다. 증기 발생기의 보일러 벽은 매체가 유동하는 튜브들을 포함하고, 상기 튜브는 튜브 상에 제공된 스트립을 통해서 서로 연결되어서 폐쇄 보일러 벽을 형성한다. 튜브벽 레지스터는 스트립 레지스터 접대부 상의 스트립에 의해서 및/또는 튜브를 통해서 원형 시임 레지스터 접대부를 따라서 서로 연결될 수 있다. 결합은 용접, 특히 텅스텐 불활성 가스 용접 방법에 의해서 달성된다.
작동 중에, 증기 발생기의 보일러 벽은 큰 스트레인에 영향을 받는다. 특히 매체 재료가 유동하는 튜브를 고려할 때, 그에 따라서 응력을 받을 수 있는 재료들이 사용되는 것이 필요하다. 보일러 벽은 보일러의 연소실을 둘러싸는 연소실 벽과 연도 가스가 통과하는 인접 수용 벽을 포함한다. 연소실 벽 뿐 아니라 수용벽은 충분한 열을 제거할 수 있어야 한다. 이러한 요구사항을 충족하기 위하여, 벽들에 대해서 사용될 수 있는 재료는 마르텐사이트 강 합금이다. 그러나, 이들 재료는 차후 열처리를 필요로 하고, 이는 차후 열처리를 회피하는 재료들이 사용되는 것이 바람직한 이유이다. 따라서, 페라이트, 베이니틱(bainitic) 또는 베이티틱-마르텐사이트 강 합금이 사용되는 것이 양호하다. 그들 화학 조성으로 인하여, 이들 합금의 일부 - 비록 예비 열처리로 용접할 때 - 용접 온도에서 냉각시킬 때 경화가 증가하는 경향이 있다.
이후에, 이러한 합금을 "공기-경화(air-hardening)"로 칭한다. 특히, 재료 T23(7CrWVMoNb 9-6) 또는 T24(7CrMoVTiB 10-10)가 사용되고, 이들은 유럽 표준 EN 10216 뿐 아니라 ASTM A213/A213M-09a, 어메리카 시험 협회 그리고 재료들(ASTN 인터내셔날; West Conshohocken, PA, USA)에 의해서 규정되고 표준화된다. 재료 T24는 표준 7CrMoVTiB 10-10으로 칭한다. 압력 하의 작동 시임없는 강 튜브(DIN EN 10216-2)에 대한 기술적 전달 조건들 하에 기초하여, 결합될 성분들의 탄소 함량은 0.05 wt% 내지 0.10 wt%(wt% = 중량%)이다.
이러한 재료들의 튜브, 특히 재료 T24 및 T23의 튜브들은 증기 발생기의 작동 동안 손상되는 것이 확인되었다. 뿌리부의 형태 불규칙성, 고압 및 고온으로 인하여, 재료들은 용접 작업 중에 완전히 경화되어서, 튜브의 내부에 크랙이 형성되고, 상기 크랙은 손상을 유발하고 최종적으로 튜브에서 누설이 발생되게 한다.
여기서, 5 mm 내지 최대 10 mm의 벽 두께를 갖는 튜브는 박벽형 튜브로 칭한다. VD TUEV(독일 기술 제어 협회) 재료 데이터 시트 533/2는 ≤10 mm의 벽 두께를 갖는 TIG(텅스텐 불활성 가스) 용접된 박벽형 튜브들에서 차후 열처리에 대해서 제공되지 않는다. 용접시 경화가 증가하는 것은 템퍼링 온도에서 차후 열처리에 의해서 제거될 수 있지만; 이는 비용이 고가일 뿐 아니라 또한 크랙의 형성을 유발하고 열처리 구성 요소들의 비틀림을 유발하는 것으로 확인되었다.
지금까지, 고려되는 다른 해결 방안은 마르텐사이트 개시 온도 초과의 용접이다. 그러나, 이 온도는 매우 높고 따라서 이러한 제안 방법은 또한 실용적인 적용에서 적합하지 않다. 이 방법은 초고온 열처리 구조이고 재료 특성의 왜곡을 동반한다.
결과적으로, 본 발명의 목적은 또한 공기-경화 강 합금에 적합하고, 특히 재료 T24 및 T23 그리고, 특히 박벽형 튜브에 적합한 튜브 벽 레지스터를 용접하기 위한 용접 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징을 나타내는 방법으로 달성된다.
2개의 구성 요소들, 예컨대 2개의 튜브 또는 2개의 스트립의 접합 용접 시에, 다층 용접 시임이 접합에 형성된다. 먼저, 뿌리층이 제조된다. 뿌리층은 2개의 튜브들이 함께 용접될 때 형성되는 내부에 위치하고, 상기 내부는 매체와 연계된 튜브에 의해서 형성된다. 양호하게는, 접합부는 내부에서 대향 외부를 향하여 확장된다. 접합부는 삼각형 또는 사다리꼴 단면을 갖는 V-접합부일 수 있다.
차후에, 적어도 하나의 충전층이 뿌리층에 적용되고, 상기 충전층은 가능하면 필수적으로 외부의 높이까지 연결되는 2개의 구성 요소들 사이의 접합부를 채운다. 동일 유형의 파이프들의 접합 용접은 접합될 구성 요소들의 재료와 동일한 유형의 용접 충전 재료의 사용으로 달성된다. 결과적으로, 예컨대 T24의 2개의 튜브는 대응하는 용접 충전 재료 WZCrMo2VTiNb와 함께 용접된다. 추가로, 용접 방법은 용접 접합부의 이전 유형들에 대해서 사용되고, 결합될 구성 요소들의 적어도 하나 및/또는 용접 증착물은 공기-경화 특성을 나타낸다. 소위 텅스텐 불활성 가스 용접(TIG 용접) 방법이 용접 방법으로서 사용된다.
뿌리층 및 충전층에 대한 용접 조건은 적당하게 결정될 수 있다. 이렇게 할 때, 경화 영역이 뿌리층의 영역에 형성되고, 이 경우 상기 경화 영역에서 α혼합 결정이 γ혼합 결정으로 변형된다. γ혼합 결정은 큰 탄소 용해성을 나타내며, 이는 냉각 공정 동안 변형 격자를 유발하고 열적 영향 영역 뿐 아니라 용접 증착물 자체에서 재료의 경화를 증가시키는 것을 동반한다. 이러한 경화의 증가는 또한 결합될 구성 요소들의 내부 영역에서 발생하고, 이는 특히 중요하다. 이러한 극한 경화는 구성 요소들, 예컨대, 크랙들의 형성에 민감한 튜브 벽 레지스터들이 접합 위치, 특히 내면에서 크랙 부식 응력을 받게 한다. 다른 중요한, 경화 발생 메카니즘은 550℃의 온도 범위에서 특정 탄화물의 분리이다. 이러한 특정 탄화물은 열적 영향 영역을 민감하게 하고 경감 크랙 형성의 소위 손상 메카니즘의 감수성을 증가시킨다.
결과적으로, 본 발명에 따라서, 하나 이상의 커버층은 충전층 상에 용접되고, 그에 의해서 용접 변수들은 내부 영역 및/또는 뿌리층에서 용접 시임의 가열 - 용접 공정에 의해서 유발되는 가열 - 이 최적 온도 범위 내에서 발생하고 그에 따라서 경화를 감소시키는 방식으로 규정된다. 경화를 최적화시킬 뿐 아니라 미세구조를 최적화시키기 위한 최적 온도 범위는 위상 다이아그램 Ac1-온도 및 Ac3-온도의 변이점 또는 재료 규격(material-specific) 보유에 의해서 결정되고, 특히 특정 탄화물의 재료 규격 분리 온도에 의해서 결정된다. 양호하게는, 이 조건은 70 내지 120 Amp 사이의 범위로 국한된다.
양호하게, 적어도 하나의 커버층은 소위 펜듈럼 용접(pendulum welding)에 의해서 적용된다. 이렇게 할 때, 커버층의 용접 비드는 선형 비드가 아니라 펜듈럼 비드로서 제조된다. 결합부에서 사형 라인 형태로 연장된다. 펜듈럼 비드가 제조될 때, 용접 전극 및/또는 용접 충전재 재료의 용접 와이어는 용접 시임을 따라 이동할 뿐 아니라 동시에 횡방향으로 전후로 이동하므로, 사형 비드 형태가 생성된다. 이러한 동작으로 인하여, 내부에서 또는 뿌리층의 영역에서 이전 경화 영역으로부터의 거리가 일정하게 변화된다. 이들 경화 영역들에 대한 열의 공급은 완화되므로, 온도는 최적 온도 범위 내에서 유지될 수 있다. 이렇게 할 때, 용접 전류가 그에 따라서 70 내지 120 Amp 사이의 범위 내의 최대값으로 제한된다.
양호하게, 뿌리층 및/또는 충전층을 용접하기 위한 용접 전류는 적어도 하나의 커버층을 용접하기 위한 용접 전류보다 크다. 뿌리층을 용접하기 위한 용접 전류는 충전층을 용접하기 위해 사용되는 용접 전류보다 낮을 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 실시예는 종속 청구항 뿐 아니라 상세 설명에서 기술되어 있다. 이러한 기술은 본 방법의 예시적인 실시예를 설명하는 것이고 본 발명의 핵시임 형태 뿐 아니라 다른 주위 조건들로 제한된 것이다. 도면은 보충정보를 위해서 사용되어야 한다.
도 1은 튜브 벽 레지스터의 구성 요소로서, 예에서와 같이, 튜브의 개략도의 사시도.
도 2는 두 개의 구성 요소들, 예를 들어, 2개의 튜브들의 연결 위치에서 다층 용접 시임(seam)을 포함하는 연결부의 개략 단면도.
도 3 및 도 4는 용접 시임의 커버층의 하나 이상의 펜듈럼 비드들의 진행의 개략도.
도 5 내지 도 8은 용접 비드의 복수의 층들을 위한 배열 선택을 보여주는 개략 단면도.
도 9는 용접 비드(I)의 전류 강도와 벽 두께(W) 사이의 관계를 나타내는 도면.
도 10은 용접 전류(I)의 다양한 전류 강도들 및 벽 두께(W)에 대한 시간(t)의 함수로서 열적 영향 영역(Z) 내의 온도 사이의 관계에 대한 도면.
도 1은 보일러 벽의 제조를 위해 사용되는 튜브 벽 레지스터(10)의 모범적인 구성 요소로서 튜브(11)를 도시한다. 보일러 벽은 보일러의 연소 챔버를 둘러싸는 연소 챔버 벽 및 연소 챔버에 인접하여 지나가는 연도 가스를 둘러싸는 컨테이닝 벽(containing wall)을 포함한다. 보일러 벽은 가스가 누설되지 않도록 구성된다.
흔히, 튜브(11)들이 예를 들어, 보일러 벽이 제조될 때, 용접에 의해 유체가 누설되지 않는 방식으로, 예를 들어, 두 개의 영향 있는 튜브 단부들 상에 TIG 용접을 함으로써, 서로 연결되는 것이 필요하다. 그렇게 함으로써, 인접한 보일러 벽 레지스터(10)의 튜브(11)들이 서로 연결된다. 이러한 연결은 용접에 의해, 예를 들어, TIG 용접에 의해 성취된다. 두 개의 인접한 튜브 벽 레지스터(10)들의 튜브(11)들은 원형 시임 레지스터 접합부들에서, 및/또는 용접 시임(13)에 의해, 레지스터 접합부들에서 2개의 인접한 튜브 벽 레지스터들(10)의 스트립들(12)에서 서로 연결된다. 도 2는 이러한 용접 시임(13)의 개략도를 도시한다. 연결될 두 개의 구성 요소들(11, 12) 사이의 용접 연결을 위한 연결부(17)는 삼각형 또는 사다리꼴 단면을 갖고 내부(14)로부터 외부(15)로 확대된다. 두 개의 튜브들이 연결될 때, 내부(14)는 공정 수단을 향하는 튜브 내부 벽(16)에 의해 나타난다. 외부(15) 상의 연결부(17)의 폭(BA)은 약 10 내지 12 mm이다. 내부(14) 상의 연결부(17)의 폭(BI)은 약 2 내지 4 mm이다.
연결될 2개의 구성 요소들(11, 12)의 벽 두께(W)는 5 내지 10 mm 범위 내에 있다. 튜브(11)들 및/또는 스트립(12)들은 공기-경화 강 합금, 특히, 베이나이트 또는 베이나이트-마르텐사이트 강 합금으로 구성된다. 모범적인 실시예에서, 사용된 재료는 적어도 0.05 wt%, 예를 들어, 0.1 wt%의 탄소 함유량을 갖는 T24(7CrMoVTiB 10-10)이다.
용접 시임(13)은 복수의 층들로 구성된다. 용접 시임은 연결되는 구성 요소(11, 12)들의 내부(14) 상의 뿌리층(20, root layer)을 포함한다. 적어도 하나의 충전층(21, fill layer)은 상기 뿌리층(20)에 도포되고, 상기 충전층은 본질적으로 완전히 뿌리층(20)과 함께 연결부(17)를 충전한다. 충전층들의 수는 벽 두께에 의존한다. 예에 따라서, 충전층(21)은 외부(15)에 인접하고 오목한 곡선 방식으로 연결부 횡단 방향(Q)에서 뿌리층(20)을 빗나가는 표면(22)을 갖는다. 연결부(17)는 충전층(21) 및 뿌리층(20)에 의해서 적어도 90% 충전된다.
적어도 하나의 커버층(23) 및, 바람직하게는, 제 1 커버층(23a) 및 제 2 커버층(23b)이 충전층(21)에 도포된다. 층(20, 21, 23) 당 용접 비드 트랙들의 수는 다르다. 예를 들어, 도 5 및 도 6은 각각 하나의 비드 트랙(24)과 함께 층(20, 21, 23)들을 도시하고, 반면에, 도 7 및 도 8은 연결부 횡단 방향(Q)에서 형성되는 2개의 인접한 비드 트랙(24)들의 단일 커버층(23)을 도시한다. 또한, 도 8의 제 1 커버층(23a)은 연결부 횡단 방향(Q)에서 서로 인접하는 2개의 비드 트랙(24)들을 포함한다. 유사하게, 다른 층(20, 21)들도 복수의 비드 트랙(24)들을 포함할 수 있다. 층(20, 21, 23)의 비드 트랙(24)들의 수는 또한 2개 이상일 수 있다.
도 7 또는 도 8에서와 같이, 용접 연결부의 실시예에서, 2개의 비드 트랙(24)들은 하나의 커버층(23 또는 23a)에서 서로에 대해 옆에 있다. 중앙면 외부에 있는 열적 영향 영역(Z)의 지점으로부터 연결부(17)까지의 각각의 비드 트랙(24)의 거리는 화살표(d1 및 d2)로 도 8에서 무작위 위치의 예에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이 다양하다. 그러므로, 이 위치에서의 열적 영향의 정도는 커버층(23 또는 23a)의 2개의 비드 트랙(24)들이 용접되는 동안, 또한 다르다. 결과적으로 불균형하다. 비드 트랙(24)이 마지막에 용접되는 것에 따라서, 이는 열적 영향 영역(Z) 내의 연결부(17)의 영향받는 측면 상에서 잠재적이고 바람직하지 않은 큰 경도를 초래할 수 있다. 이러한 경우들에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 커버층(23b)이 하나의 비드 트랙에 도포되어, 열적 영향 영역(Z)에서의 불균형한 온도 영향이 다시 오프셋(offset)된다.
특히, 내부(14)를 따르는 영역에서, 용접 연결부는 크랙 형성을 촉진하는 마르텐사이트 형성 및 이차적인 경화에 기인하여, 임의의 증가된 경도를 보이지 않는다. 특히, 이 영역에서, 경도는 350HV 미만이어야 한다. 특히, 뿌리층(20) 및 각각의 인접한 구성 요소(11, 12), 뿐만 아니라 뿌리 섹(27, sag) 사이의 2개의 전이부(26)들은 상당히 중요하다. 특히, 이러한 중요한 지점(26, 27)들에서, 내부 영역이 증가된 경도를 나타낼 때, 크랙 형성이 시작되는 것이 가능하다.
적어도 하나의 커버층(23)의 용접이 사전 명시된 용접 파라미터들로 성취되어, 뿌리층(20)의 영역 내의 내부(14) 상에서, 약 600℃ 내지 약 1000℃의 최적의 온도 범위 내의 온도(T)가 열적 영향 영역(Z)에서 조정된다. 예에 따르면, 최적의 온도 범위는 재료 규격(material-specific) Acl-온도 및 Ac3-온도 사이에 있다. 최적의 온도 범위의 최저 제한은 또한 개별 공정에 기인하여, Acl-온도 이하인 약 100℃일 수 있다. 예를 들어, 재료(T24)에 대해, Acl-온도는 815℃이고, Ac3-온도는 930℃이다. 그 결과, 뿌리층(20)이 생산될 때 및/또는 충전층(21)이 생산될 때, 내부(14) 상의 열적 영향 영역 내의 증가된 경화는 감소되거나 또는 제거되고, 이러한 열적 영향 영역에서의 경화는 내부(14) 상의 허용되는 값들로 감소되고, 상기 값들은 특히, 350 HV 미만이다.
예에 따르면, 용접 전류(I)는 사전 명시된 용접 파라미터로서 사용되고, 상기 파라미터는 적어도 하나의 커버층(23)이 용접될 때 사전 명시된다.
적어도 하나의 커버층(23)을 용접하기 위한 용접 전류(I)는 도 9에서 곡선(K)에 의해 질적 용어에서 도시된 바와 같이, 벽 두께(W)와 함께 사전 명시된 비선형 관계에 일치하여 조정된다. 용접 전류(I) 및 용접 전류 변화들은 증가된 벽 두께(W)와 함께 증가한다. 이것은 곡선(K)의 경사가 벽 두께(W)가 증가함에 따라 증가한다는 것을 의미한다.
커버층(23)이 용접될 때, 용접 전류(I)는 온도 입력 및 내부(14)의 영역에서 연결될 튜브(11)들의 벽들을 통한 열 손실이 T = Acl 내지 T = Ac3 사이의 최적의 온도 범위 내에서 평형 상태인 방식으로 조정된다. 각각의 벽 두께(W)에 대한 그에 따른 관계는 도 10에 도시되어 있다. 내부(14)의 영역 내의 열적 영향 영역(Z) 내의 온도(T)는 연결부(17)를 따르는 주변 지점에서의 시간(t)의 함수로서 벽 두께(W)에 대해 여기에 도시되어 있다. 다른 관계가 각각의 용접 전류(I)에 대해 발생하여, 용접 전류(I)가 파라미터로서 사용되고, 곡선들의 군집이 획득된다.
상술된 평형 상태를 달성하기 위해서, 용접 전류(I)의 전류 강도가 규정되어, 열적 영향 영역(Z) 내의 온도(T)가 제 1 시간(t1)에서의 Acl - 온도를 초과하고, 이 값은 사전 명기된 제 1 시간 기간 한계(ta) 미만이다. Acl - 온도는 성취되어야할 더 낮은 온도 한계를 나타낸다. 또한, 용접 전류(I)가 조정되어 열적 영향 영역(Z) 내의 온도(T)는 제 2 시간 기간 한계(tb)가 지나가기 전에, Ac3 - 온도에 의해 사전 명기된 더 위의 온도 한계를 초과할 수 없다. 제 2 시간 기간 한계(tb) 및 제 1 시간 기간 한계(ta) 사이의 시간 차이(ㅿt)는 충분한 시간이 조작자에 의해 용접하는 데 있는 것만큼 충분히 크다. 조작자가 연결부(17)를 따른 전극을 이동시킨다는 점을 고려하면, 사전 명기된 시간 간격(ㅿt)은 용접 장치의 임의의 조작자에 대한 충분히 큰 시간 기간을 사전 명기하여, - 조작자의 개인적인 습관에 관계없이 - 열적 영향 영역(Z) 내로의 온도가 Acl - 온도 내지 Ac3 - 온도 사이의 바람직한 최적의 온도 범위 내에서 달성된다.
도 10에 도시된 예를 참조하면, 용접 전류(I)에 대한 전류 강도(I4)는 예를 들어 적합하다. 연관된 온도 곡선은 제 1 시간(t1)에서 Acl - 온도에 도달하고, 상기 온도는 제 1 시간 기간 한계(ta) 미만이고, 제 2 시간 기간 한계(tb)가 경과한 후에, 오직 제 2 시간(t2)에서 Ac3 - 온도를 초과한다. 전류 강도(I3)는 또한 용접 전류(I)에 대해 적합할 수 있다.
복수의 커버층(23a, 23b)들이 생산되면, 용접 파라미터들, 특히, 용접 전류(I)는 연결되는 구성 요소들의 동일한 기하학적 조건 하에서, 모든 커버층(23a, 23b)들에 대해 동일하다.
하나 또는 양쪽 측면들에서, 커버층(23)은 각각의 인접한 구성 요소(11, 12)로부터 거리를 두고 있을 수 있고, 상기 거리는 시임 폭(S)으로서 언급될 수 있고, 예에 따라서, 0 내지 2 mm 사이일 수 있다.
상기 커버층(23)의 용접 비드(24) 또는 상기 커버층들(23a, 23b)의 용접 비드들(24)은 도 3 및 도 도 4에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이 선형 비드로서가 아니고 펜듈럼 비드(pendulum bead) 형태로 제공된다. 용접 작업 동안, 상기 용접 충전 재료의 용접 와이어 및/또는 용접 전극은 상기 조인트(17)의 사형 라인 또는 지그재그 라인으로 이동된다. 그렇게 함으로써, 조인트 가로 방향(Q)으로의 편향이 상기 전극 직경 또는 용접 와이어 직경의 적어도 2배 또는 3배가 된다. 결과적으로, 만약 연결될 구성 요소들이 동일 타입의 재료들로 구성될 경우, T24의 튜브들을 위한, 예를 들면 WZCrMo2VTiNb와 같은, 동일 타입의 용접 충전 재료가 사용된다. 만약, 용접 조인트들이 이질적인 타입의 재료로 구성될 경우, 연결될 구성 요소들 증 적어도 하나가 제공되거나 및/또는 상기 용접 충전 재료가 공기-경화 특성을 나타내는, 본 발명에 따른 용접 기술이 사용될 수 있다. 본 실예에 따라서, 상기 용접 와이어는 2.0 내지 3.5 mm의 직경을 갖는다.
본 발명은 TIG 용접에 의해 2개의 구성 요소들(11, 12)을 연결하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 구성 요소들은 공기-경화 특성을 나타내는 강 합금, 특히 T23 또는 T24 재료로 구성된다. 조인트(17)는 연결된 구성 요소들 사이에 생성되며, 상기 조인트는 특히 내부(14)로부터 외부(15)를 향해 용접된다. 먼저, 뿌리층(20)은 상기 내부(14) 영역 내에 용접된다. 이어서, 상기 뿌리층(20)에 인접한 충전층(21)이 용접되며, 그 결과 상기 조인트가 적어도 90% 충전된다. 마지막으로, 커버층(23)이 상기 충전층(21) 위에 용접되며, 그 결과, 용접 파라미터들은 최적의 온도 범위 내의 온도가 상기 뿌리층(20) 영역의 내부(14) 상에서 조절되도록 미리 규정된다.

Claims (14)

  1. 용접에 의해 2개의 구성 요소들(11, 12)을 연결시키기 위한 방법으로서,
    상기 2개의 구성 요소들(11, 12) 중 적어도 하나 또는 용접 조인트 생산에 사용되는 용접 충전 재료는 공기-경화 강 합금으로 구성되며,
    - 내부(14)로부터 연결될 상기 2개의 구성 요소들(11, 12) 사이의 외부(15)를 향해 연장하는 조인트(17)를 제공하는 단계;
    - 상기 내부(14) 영역에 뿌리층(20)을 용접하는 단계;
    - 상기 뿌리층(20)에 인접한 충전층(21)을 용접하는 단계;
    - 최적의 온도 범위 내의 온도가 상기 내부(14) 상의 뿌리층(20)의 영역에서 조절되도록, 상기 외부(15) 영역의 충전층(21)에 인접한 적어도 하나의 커버층(23)을 미리 규정된 용접 파라미터들로 용접하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 강 합금은 1.9 내지 2.6 중량%(wt%) 범위의 크롬 함량을 갖는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 강 합금은 2.25 내지 2.5 중량%(wt%) 범위의 크롬 함량을 갖는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 커버층(23)의 적어도 하나의 용접 비드(24)는 펜듈럼 비드(pendulum bead; P)로서 제공되는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 최적의 온도 범위의 상한선은 연결될 상기 구성 요소들(11, 12)의 재료 규격(material-specific) Ac3-온도에 대응하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 최적의 온도 범위의 하한선은 약 600℃ 또는 약 700℃인 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 최적의 온도 범위의 하한선은 연결될 상기 구성 요소들(11, 12)의 재료 규격 Ac1-온도에 대응하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 커버층(23)을 용접하기 위한 용접 전류(I)는 70 내지 120 Amp, 적합하게는 85 내지 95 Amp인 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 연결될 상기 구성 요소들(11, 12)은 보일러 벽의 튜브 벽 레지스터(10)의 2개의 스트립들(12) 또는 2개의 튜브들(11)인 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 연결될 상기 구성 요소들(11, 12)은 10 mm 미만의 벽 두께(W)를 갖는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 연결될 상기 구성 요소들(11, 12)은 5.6 내지 6.3 mm 범위의 벽 두께(W)를 갖는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 연결될 상기 구성 요소들(11, 12)의 탄소 함량은 적어도 0.05 내지 0.10 중량%(wt%)인 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 층들(20, 21, 23, 23a, 23b) 각각은 하나 또는 그 이상의 용접 시임 트랙들(24)을 포함하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 용접 와이어는 2.0 내지 2.5 mm의 직경을 갖는 방법.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2883663A1 (de) * 2013-12-13 2015-06-17 HILTI Aktiengesellschaft Herstellungsverfahren für einen Werkzeughalter
EP2918364B1 (en) * 2014-03-14 2022-08-17 Ansaldo Energia IP UK Limited Process for welding pipe connections for high temperature applications
WO2015147684A1 (ru) * 2014-03-28 2015-10-01 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "ТРАНСНЕФТЬ" Способ сварки трубопроводов из высокопрочных труб с контролируемым тепловложением
CN105149742A (zh) * 2015-07-09 2015-12-16 安徽金阳金属结构工程有限公司 一种t23钢管焊接工艺
JP6819479B2 (ja) 2017-06-21 2021-01-27 トヨタ自動車株式会社 金属部材及びその製造方法
EP4060272B1 (de) * 2021-03-19 2023-08-02 Steinmüller Engineering GmbH Rohr-/membranwand enthaltend längsnahtgeschweisste rohre
CN114193109B (zh) * 2021-12-12 2022-10-21 哈尔滨驰远电力设备工程有限公司 一种用于燃煤锅炉的激光熔覆管屏及其制作方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2819517A (en) * 1953-07-30 1958-01-14 Stone & Webster Eng Corp Method of welding pipe ends together
US2812419A (en) * 1955-09-29 1957-11-05 Smith Corp A O Welding procedure for joining aluminum plates
US3745322A (en) * 1969-12-24 1973-07-10 Sumitomo Metal Ind Welding process preventing the bond brittleness of low-alloy steels
US4186864A (en) * 1976-10-29 1980-02-05 Hitachi, Ltd. Method for producing a welded joint
JPS5431062A (en) * 1977-08-12 1979-03-07 Hitachi Ltd Manufacture of structure superior in stress corrosion cracking resistivity
SU697286A1 (ru) 1978-06-02 1979-11-15 Предприятие П/Я А-1147 Флюс дл сварки
JPS55147495A (en) * 1979-05-09 1980-11-17 Hitachi Ltd Butt welding method
US4424436A (en) * 1980-12-29 1984-01-03 American Tank & Fabricating Company Method of forming crucibles for molten magnesium
SU1167235A1 (ru) 1983-12-23 1985-07-15 Предприятие П/Я В-8772 Сталь
FR2621843B1 (fr) 1987-10-16 1990-03-09 Framatome Sa Procede de fixation par soudage d'une tubulure sur un element de paroi de forte epaisseur telle qu'une virole porte-tubulures d'une cuve de reacteur nucleaire
SU1646740A1 (ru) 1989-05-26 1991-05-07 Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Способ сварки разнородных сталей
JP3148380B2 (ja) 1992-07-03 2001-03-19 東京瓦斯株式会社 炭化水素水和物の安定化方法
RU2036763C1 (ru) 1992-10-07 1995-06-09 Институт электросварки им.Е.О.Патона АН Украины Сварочная проволока
US6336583B1 (en) * 1999-03-23 2002-01-08 Exxonmobil Upstream Research Company Welding process and welded joints
JP3747237B2 (ja) * 2000-05-01 2006-02-22 株式会社神戸製鋼所 耐熱鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP3827958B2 (ja) 2001-02-07 2006-09-27 日鐵溶接工業株式会社 チタン又はチタン合金の厚板片面溶接方法
JP4633959B2 (ja) * 2001-05-08 2011-02-16 三菱重工業株式会社 高強度耐熱鋼の溶接継手部及びその溶接方法
JP4254483B2 (ja) * 2002-11-06 2009-04-15 東京電力株式会社 長寿命な耐熱低合金鋼溶接部材及びその製造方法
JP4564245B2 (ja) * 2003-07-25 2010-10-20 新日本製鐵株式会社 溶接金属の低温割れ性に優れた超高強度溶接継手及び高強度溶接鋼管の製造方法
RU2279956C1 (ru) 2004-11-09 2006-07-20 Тверской государственный технический университет Способ изготовления штампа
US20100006545A1 (en) * 2005-12-22 2010-01-14 Macia Mario L Welding of Pipeline to Enhance Strain Performance
JP2008116150A (ja) * 2006-11-06 2008-05-22 Dai Ichi High Frequency Co Ltd ボイラ水壁用パネル
WO2008113369A1 (de) * 2007-03-16 2008-09-25 Standardkessel Gmbh Verfahren zur herstellung einer membranwand
DE102008037085B3 (de) * 2008-08-08 2009-08-06 Alstom Technology Ltd. Verfahren zur Herstellung von Dampferzeuger-Rohrwänden bestehend aus überwiegend 9-12% chromhaltigen, martensitischen Stählen
DE102011054718B4 (de) 2011-10-21 2014-02-13 Hitachi Power Europe Gmbh Verfahren zur Erzeugung einer Spannungsverminderung in errichteten Rohrwänden eines Dampferzeugers

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Publication number Publication date
TWI527652B (zh) 2016-04-01
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