NO965425L - Fremgangsmåte for fremstilling av sveisede stålrör ved anvendelse av duplex rustfritt stål - Google Patents
Fremgangsmåte for fremstilling av sveisede stålrör ved anvendelse av duplex rustfritt stålInfo
- Publication number
- NO965425L NO965425L NO965425A NO965425A NO965425L NO 965425 L NO965425 L NO 965425L NO 965425 A NO965425 A NO 965425A NO 965425 A NO965425 A NO 965425A NO 965425 L NO965425 L NO 965425L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- welded
- welding
- less
- stainless steel
- duplex stainless
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 37
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 66
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 30
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 30
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 chlorine ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010024453 Ligament sprain Diseases 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000010040 Sprains and Strains Diseases 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910021386 carbon form Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
- B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
- B21C37/0807—Tube treating or manipulating combined with, or specially adapted for use in connection with tube making machines, e.g. drawing-off devices, cutting-off
- B21C37/0811—Tube treating or manipulating combined with, or specially adapted for use in connection with tube making machines, e.g. drawing-off devices, cutting-off removing or treating the weld bead
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
- B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
- B21C37/083—Supply, or operations combined with supply, of strip material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
- B23K2101/06—Tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
- B23K2103/05—Stainless steel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
Oppfinnelsens bakgrunn
1. Oppfinnelsens område
Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av sveisede rør ved anvendelse av dupleks rustfritt stål, særlig ved metoden lasersveising.
2. Beskrivelse av kjent teknikk
Dupleks rustfritt stål, som består av en ferrittisk fase og en austenittisk fase, er et utmerket
korrosjonsbestandig stål som anvendes i kjemiske fabrikker, rørledninger, oljeboringsrør osv. Kontroll over innholdet av Cr, Ni, Mo og N i denne type stål tillater forbedring av korrosjonsbestandigheten i et miljø som inneholder klorioner eller karbondioksid. Flytegrensen og strekkfastheten til denne ståltype er høyere enn dem for austenittiske rustfrie stål og ferrittiske rustfrie stål.
Ved en fremgangsmåte for kontinuerlig rørfremstilling som er i bruk, fremstilles sveisede stålrør ved valseforming av et båndstål til et rør ved anvendelse av en gruppe av formvalser og sammensveising av de motstående kanter på det valseformede stål. Ved anvendelse av dupleks rustfritt stål er det fordelaktig å anvende denne fremgangsmåte for fremstilling av sveisede rør
Sveisemetoden anvendt ved denne fremgangsmåte er enten smeltesveising, som TIG-sveising, plasmasveising eller pulversveising, eller pressveising slik som elektrisk motstandssveising (ERW).
Generelt kan det sies at smeltesveising sjelden fører til dannelse av sveisedefekter og gir utmerket sveisbarhet. Imidlertid medfører smeltesveisingen dårlig produktivitet på grunn av den lave sveisehastighet.
Pulversveising gir relativt høy sveisehastighet fordi sveisemetoden tillater sveising med stor varmetilførsel. Imidlertid forårsaker pulversveising uunngåelig at gasser som 0 eller N trenger inn i stålet fordi sveisemetoden gjør bruk av pulverformet sveiseflussmiddel i luft. Som et resultat utskilles oksider og nitrider i den sveisede del slik at seigheten forringes. I tillegg øker pulversveisingen hyppigheten av høytemperaturoppsprekking på grunn av dens store varmetilførsel.
Forringelsen av seighet bedres ved anvendelse av et sterkt basisk flussmiddel for å redusere mengden av oksygen ved sveisedelen. Anvendelse av et sterkt basisk flussmiddel forbedrer også korrosjonsbestandigheten fordi flussmidlet forbedrer den irregulære konsentrasjonsfordeling av elementer som blir startpunkter for gropkorrosjon.
Likevel er sterkt basisk flussmiddel uegnet for å øke sveisehastigheten fordi flussmidlet har et høyt smeltepunkt. Videre har et sterkt basisk flussmiddel tendens til å innføre sveisefeil slik som slagginneslutninger og kantsår (konkav ved smeltet del).
På den annen side gir en fremgangsmåte for pressveising, ved elektrisk motstandsoppvarming eller induksjonsoppvarming, (eller elektrosømsveising), høyere produktivitet enn smeltesveisingen. Imidlertid er det ved elektrosømsveising tendens til dannelse av oksider på sammenføyningsflåtene ved oppvarmingen under sveising, og dannelse av sveisefeil. Særlig for dupleks rustfritt stål utskilles oksider slik som dem av Cr, Si eller Mn. Disse oksider blir trolig igjen i den sveisede del som defekter kalt penetrator, fordi de har et høyere smeltepunkt enn grunnmassen. Således forringes seigheten og
korrosjonsbestandigheten til den sveisede del.
Som for elektrosømsveising presses
sammenføyningsseksjonen sammen for sveising, slik at det fremkommer en tykkere del som skriver seg fra den plastiske deformasjon (forhøyning av metallflyt) ved den sveisede del. Selv om den vanligvis maskineres vekk, eksponerer maskineringen ikke-metalliske inneslutninger på røroverflaten, og seigheten og korrosjonsbestandigheten forringes.
De mekaniske egenskaper generelt, og særlig seigheten, er dårligere i retningen vertikalt til stålplateoverflaten enn retningen parallelt med stålplateoverflaten. Følgelig forårsaker forhøyningen av metallflyt ved sammenføyningsseksjonen avskjæring av retningen vertikalt på stålplateoverflaten med rett vinkel henimot omkretsen av røret, hvilket forårsaker forringelse av seigheten.
Oppsummering av oppfinnelsen
Målet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling, med høy produktivitet, av sveiset stålrør, med utmerket seighet og korrosjonsbestandighet, av dupleks rustfritt stål.
For å oppnå dette mål anvendes en fremgangsmåte for fremstilling av sveiset stålrør ved anvendelse av dupleks rustfritt stål, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnene: (a) å fremstille en varmvalset dupleks rustfri stålplate som omfatter 0,03 vekt% eller mindre C, 1 vekt% eller mindre Si, 0,8 til 2,0 vekt% Mn, 0,03 vekt% eller mindre P, 0,01 vekt% eller mindre S, 20 til 30 vekt% Cr, 2,5 til 4 vekt% Mo, 4 til 7 vekt% Ni, 0,08 til 0,2 vekt% N og rest i det vesentlige Fe; (b) å forme den varmvalsede stålplate kontinuerlig til et åpent rør ved anvendelse av flertrinns formvalser; (c) å sveise begge de motstående kanter på det åpne rør med en lasersveisemetode samtidig som de stukes sammen; (d) å slipe den delen som øker i platetykkelse på den sveisede delen; og (e) å fast løsningsbehandle den sveisede del ved en temperatur i området fra 950 til 1100 °C i 30 til 300 s. Det følgende trinn innføres fordelaktig mellom trinn (b) og trinn (c); (f) å varme begge kanter på det åpne rør som står mot hverandre ved elektrisk motstandsoppvarming.
Målet oppnås også ved en fremgangsmåte for fremstilling av sveiset stålrør av dupleks rustfritt stål, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnene: (a) å fremstille en varmvalset dupleks rustfri stålplate som omfatter 0,03 vekt% eller mindre C, 1 vekt% eller mindre Si, 0,8 til 2,0 vekt% Mn, 0,03 vekt% eller mindre P, 0,01 vekt% eller mindre S, 20 til 30 vekt% Cr, 2,5 til 4 vekt% Mo, 4 til 7 vekt% Ni, 0,08 til 0,2 vekt% N og rest i det vesentlige Fe; (b) å forme den varmvalsede stålplate kontinuerlig til et åpent rør ved anvendelse av flertrinns formvalser; (g) å varme begge de motstående kanter på det åpne rør ved elektrisk motstandsoppvarming, trykksammenføye kantene og stuke dem sammen; (h) å slipe den delen som øker i platetykkelse på den sammenføyde del; (i) å resmelte den sammenføyde delen med en laserstråle for å danne en smeltet del; og (e) å fast løsningsbehandle den sveisede del ved en temperatur i området fra 950 til 1100 °C i 30 til 300 s.
Kort beskrivelse av tegningen
Fig. 1 viser en skjematisk tegning av testapparatur for å simulere fremstillingen av et sveiset stålrør i en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.
Beskrivelse av den foretrukne utførelse
For å fremstille en varmvalset stålplate av dupleks rustfritt stål som et grunnmateriale for sveiset rør ifølge den foreliggende oppfinnelse er den kjemiske sammensetningen (uttrykt i vekt%) av stålet som følger.
C: Karbon danner karbider og medfører dannelse av Cr-utarmede sjikt. Ettersom C-innhold over 0,03 % øker mengden av Cr-utarmede sjikt slik at korrosjonsbestandigheten forringes, spesifiseres C-innholdet å være mindre enn 0,03 %, fortrinnsvis mindre enn 0,02 %.
Si: Ettersom et innhold av Si på mer enn 1 % forringer varmbearbeidbarheten, spesifiseres Si-innholdet til 1 % eller lavere, fortrinnsvis lavere enn 0,5 %.
Mn: For å sikre tilstrekkelig fast løsning av N, som er et element som er virksomt for gropkorrosjonsbestandighet i kloridmiljø, er det nødvendig med tilsats av Mn på 0,8 % eller mer. På den annen side, for stor tilsats av Mn, høyere enn 2,0 %, forringer gropkorrosjonsbestandigheten i hydrogensulfidmiljø. Følgelig spesifiseres Mn-innholdet til området fra 0,8 til 2,0 %, fortrinnsvis fra 1,0 til 1,7 %.
P: Ettersom over 0,03 % innhold av P medfører
spenningskorrosjonsoppsprekking i kloridmiljø eller hydrogensulfidmiljø, spesifiseres innholdet av P til 0,03 %
eller lavere, fortrinnsvis lavere enn 0,02 %.
S: Ettersom høyere S-innhold enn 0,01 % forringer varmbearbeidbarheten, spesifiseres S-innholdet til 0,01 % eller lavere, fortrinnsvis 0,001 % eller lavere.
Cr: Krom er et element som er virksomt for
korrosjonsbestandighet. Mindre enn 20 % Cr-innhold kan ikke gi tilstrekkelig bestandighet mot gropkorrosjon, og mer enn 30 % Cr-innhold forringer varmbearbeidbarheten. Derfor spesifiseres Cr-innholdet til området fra 20 til 30 %, fortrinnsvis fra 22 til 25 %.
Mo: Molybden er et element som er virksomt for kloridkorrosjonbestandighet. Mindre enn 2,5 % Mo-innhold kan ikke gi tilstrekkelig bestandighet mot gropkorrosjon, og mer enn 4 % Mo-innhold forringer varmbearbeidbarheten. Følgelig er det optimale område for Mo-innhold spesifisert til området fra 2,5 til 4 %, fortrinnsvis fra 2,9 til 3,3 %.
Ni: Nikkel er virksomt for å sikre seighet ved en tilsatsmengde på 4 % eller mer. Over 7 % Ni-innhold forringer gropkorrosjonsbestandigheten. Som et resultat av dette er det hensiktsmessige området for Ni-innhold spesifisert fra 4 til 7 %, fortrinnsvis fra 5,0 til 6,2 %.
N: Nitrogen er virksomt for å justere fraksjonen av ferrittfase. Tilsats av N i mengder høyere enn 0,08 % forbedrer kloridkorrosjonsbestandigheten. Mengder av N større enn 0,2 % forringer imidlertid korrosjonsbestandigheten på grunn av utfelling av Cr2N. Følgelig er det hensiktsmessige området for N-innhold spesifisert fra 0,08 til 0,2 %, fortrinnsvis fra 0,10 til 0,15 %.
Andre elementer enn dem gitt ovenfor kan tilsettes eller innbefattes så langt som målet med den foreliggende oppfinnelse ikke påvirkes ugunstig.
Etter at den varmvalsede stålplate med sammensetning som beskrevet ovenfor er formet, starter et trinn for rørforming for fremstilling av sveiset rør.
I rørformingstrinnet formes en varmvalset plate kontinuerlig til rør ved anvendelse av flertrinns formvalser, som tilfellet er for den vanlige fremstilling av elektrosømstålrør. I løpet av trinnet formes den varmvalsede stålplate til en form som blir et rør når sømmen sveises, eller til et åpent rør. Utstyret omfatter en rekke av formvalser tilsvarende produksjonsutstyret for konvensjonelle elektrosømsveisede rør.
Begge kanter på stålplaten som skal sammenføyes buttes deretter mot hverandre ved anvendelse av en inntrykningsvalse eller lignende for å gi en stuking, og lasersveising utføres ved anvendelse av en apparatur som utstråler en laserstråle.
Ettersom lasersveisingen isolerer sveisedelen fra luft ved anvendelse av gasskjerming, er skjermingseffekten ved sveisedelen høyere enn den for pulversveising som isolerer sveisedelen ved anvendelse av pulverflussmiddel. Følgelig minsker lasersveising mengden av oksygen som trenger frem til sveisen. Lasersveising medfører ikke slagginneslutninger ettersom metoden ikke gjør bruk av flussmiddel.
Ettersom lasersveising gjør bruk av en energistråle med høy tetthet, behøves mye lavere varmetilførsel enn ved pulversveising. Som et resultat blir bredden av den varmepåvirkede sone, hvor egenskapene sannsynligvis forringes, vesentlig smalere. I tillegg utføres lasersveising ved en høyere sveisehastighet, slik at produktiviteten forbedres.
Lasersveising er en smeltesveising som smelter hele sammenføyningsflaten, slik at metoden vanskelig innfører defekter slik som penetratordefektene som ofte forekommer ved elektrosømsveising.
Når kantdelen stukes under lasersveising, forhindres kantsår og separasjon av den smeltede del.
Sliping av den delen som øket platetykkelsen ved stukingen sikrer jevn platetykkelse, hvilket tillater å oppvarme sveisen jevnt i det neste trinn med fast løsningsbehandling.
Sveising av et dupleks rustfritt stål øker andelen av ferrittisk fase ved sveisen og forringer
korrosjonsbestandigheten og lavtemperaturseigheten. For å hindre disse ulemper er homogenisering av strukturen virksomt ved fast løsningsbehandling av den sveisede del ved en temperatur i området fra 950 til 1100 °C i 30 til 300 s. Under 950 °C oppvarmingstemperatur medfører dannelse av sigmafase som vesentlig forringer lavtemperaturseigheten, og
oppvarmingstemperatur høyere enn 1100 °C resulterer i mer enn 60 % ferrittisk faseandel, hvilket forringer
korrosjonsbestandigheten. Kortere holdetid enn 30 s kan ikke gi tilstrekkelig fast løsning, og lengre holdetid enn 300 s fører til forgroving av krystallkornene, hvilket forringer lavtemperaturseigheten. Oppvarmingstemperaturen er fortrinnsvis fra 1020 til 1070 °C, og holdetiden er fra 30 til 200 s.
Som beskrevet ovenfor vil det ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse fremstilles, med høy produktivitet, sveisede rør av et dupleks rustfritt stål med utmerket seighet og korrosjonsbestandighet ved den sveisede del.
Ved lasersveisemetoden som er beskrevet ovenfor foretrekkes det, etter trinnet med rørforming, å varme begge de motstående kanter på det åpne rør ved en elektrisk motstandsmetode for å forvarme delen som skal sveises. Denne forvarming forkorter smeltetiden ved det etterfølgende lasersveisetrinn og forbedrer produktiviteten.
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte hvor, etter trinnet med rørforming, begge de motstående kanter på det formede rør forvarmes ved en elektrisk motstandsmetode for å sveise dem sammen slik at det tilveiebringes en stuking, hvoretter den økte del av platetykkelsen slipes ved sammenføyningsdelen, dvs. stukingen, for å lette fokuseringen av laserstrålen på sammenføyningsdelen i den etterfølgende resmelteprosess, etterfulgt av resmelting av den sammenføyde del fra innsiden av røret til utsiden av røret ved laserstråleoppvarming, for eksempel ved en karbondioksldlaserstråle som varmer med 10 kw laserytelse, slik at et sveiset rør fremstilles, med høy produktivitet, fra et dupleks rustfritt stål med utmerket seighet og korrosjonsbestandighet.
Ettersom fremgangsmåten beskrevet i paragrafen foran inkluderer trinn med rørforming og sveising som er identiske med fremgangsmåten for fremstilling av elektrosøm-stålrør, er ytterligere økning i hastighet mulig. En slik sammenføyet del inneholder fortsatt oksidinneslutninger som medfører penetrator eller andre defekter. Imidlertid fremstilles et stålrør med utmerket seighet og korrosjonsbestandighet dersom en laserstråle rettes mot sammenføyningen, hvorved oksidinneslutninger brytes opp og de oppbrutte inneslutninger fordeles eller utsendes til periferien ved konveksjonsvirkningen under smelting. Fremgangsmåtene for fremstilling beskrevet ovenfor er anvendbare i en eksisterende produksjonsfasilitet for produksjon av elektrosømstålrør ved innføring av en strålingsenhet for laserstråle, selv om de kan anvendes i en nykonstruert produksjonsfasilitet.
Eksempel 1
Hovedmålet med den foreliggende oppfinnelse er å forbedre de mekaniske egenskaper og korrosjonsbestandigheten til den sveisede del. I denne hensikt har oppfinnerne utført simuleringstester i laboratoriet for å simulere den sveisede del på virkelige, sveisede stålrør.
Tabell 1 viser den kjemiske analyse av stålene anvendt i eksperimentet. Hvert av stålene ble smeltet i vakuum i laboratoriet for å fremstille en blokk på 50 kg. Blokken ble varmvalset til en prøvetykkelse på 12 mm.
Fig. 1 viser en testapparatur for å simulere fabrikasjonen av sveiset rør. Henvisningstallet 1 angir stålplaten, 2 angir elektroden (kontaktspiss) for elektrisk motstandsoppvarming, 3 angir inntrykkingsvalsen, 4 angir laserstrålen og 5 angir formvalsen.
Formvalsen 5 mottar to prøveplater som simulerer begge kanter på stålplaten 1 som står mot hverandre. Disse prøver varmes ved motstandsoppvarmingsmetoden som anvender høyfrekvensstrøm tilført fra kontaktspissen 2. Deretter presses de sammen med inntrykkingsvalsene 3. En karbondioksldlaserstråle 4 rettes på begge sammenføyningskanter. For kommersielle inntrykkingsvalser dannes en stuking fra den ytre flate på det åpne rør. Inntrykkingsvalsene i simulatoren tilveiebringer stukingen i en retning på tvers av prøven.
Hver av prøvene, med kjemisk sammensetning gitt i Tabell 1, ble sveiset ved anvendelse av apparaturen vist i
Figur 1 for å fremstille den sveisede prøve.
Sveisebetingelsene var 10 m/min sveisehastighet, 10 kW laserytelse og 0,5 mm strålediameter ved brennpunktet. Laserstrålen ble rettet fra vertikalt ovenfor stålplaten slik at den fokuserte på sammenføyningskanten.
For hver av de således fremstilte sveisede prøver, ble fast løsningsbehandling gjennomført ved 1050 °C i 180 s., etterfulgt av vannkjøling. Prøvene ble utsatt for en sammenføyningsstrekkfasthetstest, en Charpy-slagprøvetest, og en gropkorrosjonstest. Nærværet/fraværet av sveisefeil ble bestemt ved observasjon av bruddflaten på den slagtestede Charpy-prøven.
Korrosjonstesten av den sveisede del ble utført ved en gropkorrosjonstest ved varierende testtemperaturer med prøven nedsenket i 10 % FeCl36H20-løsning i 72 timer. Evalueringen ble gitt ved den kritiske temperatur, CPT, som medførte gropkorrosjon. Seigheten av den sveisede del ble evaluert ved absorbert energi, vE.40, ved -40 °C.
Testresultatene er oppsummert i Tabell 2.
Prøvene nr. 1 til 8 i eksemplet, hvilke er ifølge den foreliggende oppfinnelse, ga en verdi for vE.40større enn 100 J, varierende fra 119 til 225 J, og en CPT-verdi større enn eller lik 35 °C, varierende fra 35 til 50 °C, hvilket gir gunstig seighet og korrosjonsbestandighet. Strekkfastheten for sammenføyningen varierte fra 753 til 785 N/mm<2>(MPa), hvilke verdier er i et tilstrekkelig styrkeområde. Ingen sveisefeil ble funnet i disse stålene i eksemplet.
I motsetning til dette hadde de sammenlignende stål nr. 9 og nr. 10 i eksemplet dårlig seighet, en verdi for vE _40på henholdsvis 75 J og 63 J, og en verdi for CPT på 20 °C, hvilket gir dårlig korrosjonsbestandighet. I det sammenlignende stål nr. 10 i eksemplet fremkom sveisefeil på bruddflaten av den slagtestede Charpy-prøve, og en lav strekkfasthet av sammenføyningen, 507 N/mm<2>(MPa), ble oppnådd.
Eksempel 2
Ved anvendelse av de varmvalsede prøver fra stål nr.
5 og 7 beskrevet i Eksempel 1, ble det fremstilt lasersveisede prøver og elektrosømsveisede prøver med testapparaturen vist i
Fig. 1. Fremstillingen av de elektrosømsveisede prøver ble utført uten laserstråleoppvarming ved å varme prøvene ved anvendelse av høyfrekvensstrøm tilført fra kontaktspissen, deretter sammenpresse prøvene ved anvendelse av inntrykkingsvalsene, etterfulgt av den samme faste løsningsbehandling som er anført i Eksempel 1.
Seigheten av den sveisede del for alle disse prøver ble evaluert ved den samme metode som er beskrevet ovenfor.
Testresultatene er oppsummert i Tabell 3.
Langt lavere verdier for vE _40ble oppnådd for de elektrosømsveisede prøver i forhold til de lasersveisede prøver. Følgelig er lasersveisingen fordelaktig for å oppnå god seighet for den sveisede del.
Eksempel 3
Prøvene med fast løsningsbehandling ved 1050 "C i 180 s eller 30 s, og prøvene uten fast løsningsbehandling, ble fremstilt etter lasersveising av de varmvalsede prøver av stål nr. 5 og 7 beskrevet i eksempel 1 med testapparaturen vist i
Fig. 1.
Charpy-slagtesten og gropkorrosjonstesten beskrevet ovenfor ble gjennomført for alle disse prøver.
Testresultatene er oppsummert i Tabell 4.
Verdiene for CPT og vE _40for prøvene uten fast løsningsbehandling er mye lavere enn dem for de fast løsningsbehandlede prøver. Den faste løsningsbehandling ifølge den foreliggende oppfinnelse er nødvendig for god seighet og god korrosjonsbestandighet i den sveisede del.
LW: Lasersveising, ERW: Elektrisk motstandssveising
Claims (6)
1. Fremgangsmåte for fremstilling av sveisede stålrør ved anvendelse av dupleks rustfritt stål, karakterisert ved at den omfatter trinnene:
å forme en varmvalset dupleks rustfri stålplate kontinuerlig til et åpent rør med motstående kanter ved å anvende flertrinns-formvalser, hvor den dupleks rustfrie stålplate omfatter 0,03 vekt% eller mindre C, 1 vekt% eller mindre Si, 0,8 til 2,0 vekt% Mn, 0,03 vekt% eller mindre P, 0,01 vekt% eller mindre S, 20 til 30 vekt% Cr, 2,5 til 4 vekt% Mo, 4 til 7 vekt% Ni, og 0,08 til 0,2 vekt% N og rest i det vesentlige Fe;
å sveise de motstående kanter på det åpne rør for å forme et sveiset rør, samtidig som kantene stukes sammen, ved å varme kantene til sveisetemperatur ved påføring av en laserstråle derpå;
å slipe ned den del som økte i platetykkelse under stukingen på den sveisede del;
å fast løsningsbehandle den sveisede del ved en temperatur i området fra 950 til 1100 °C i 30 til 300 s.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at laserstrålen er en karbondioksidgasslaserstråle.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at etter at det åpne røret er formet, og før sveisingen, forvarmes kantene på det åpne røret ved elektrisk motstandsoppvarming.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at etter at det åpne røret er formet, og før sveisingen, forvarmes kantene på det åpne røret ved elektrisk motstandsoppvarming.
5. Fremgangsmåte for fremstilling av sveisede stålrør ved anvendelse av dupleks rustfritt stål, karakterisert ved at den omfatter trinnene:
å forme en varmvalset dupleks rustfri stålplate kontinuerlig til et åpent rør med motstående kanter ved å anvende flertrinns-formvalser, hvor den dupleks rustfrie stålplate omfatter 0,03 vekt% eller mindre C, 1 vekt% eller mindre Si, 0,8 til 2,0 vekt% Mn, 0,03 vekt% eller mindre P, 0,01 vekt% eller mindre S, 20 til 30 vekt% Cr, 2,5 til 4 vekt% Mo, 4 til 7 vekt% Ni, og 0,08 til 0,2 vekt% N og rest i det vesentlige Fe;
å varme de motstående kanter på det åpne rør ved elektrisk motstandsoppvarming og kompresjonssammenføye kantene ved stuking av disse for å forme et sveiset rør;
å slipe den del som økte i platetykkelse under stukingen på den sveisede del;
å resmelte den sveisede del ved påføring av en laserstråle derpå for å danne en smeltet del; og
å fast løsningsbehandle den sveisede del ved en temperatur i området fra 950 til 1100 °C i 30 til 300 s.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at laserstrålen er en karbondioksidgasslaserstråle.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7329129A JPH09170050A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | ２相ステンレス溶接鋼管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO965425D0 NO965425D0 (no) | 1996-12-17 |
| NO965425L true NO965425L (no) | 1997-06-19 |
Family
ID=18217953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO965425A NO965425L (no) | 1995-12-18 | 1996-12-17 | Fremgangsmåte for fremstilling av sveisede stålrör ved anvendelse av duplex rustfritt stål |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09170050A (no) |
| CN (1) | CN1157768A (no) |
| CA (1) | CA2188632A1 (no) |
| GB (1) | GB2308385B (no) |
| NO (1) | NO965425L (no) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1295040C (zh) * | 2002-07-23 | 2007-01-17 | 江南机器厂 | 铝合金薄壁管形件的局部固溶处理方法 |
| CN100354562C (zh) * | 2006-01-20 | 2007-12-12 | 天津商学院 | 高合金钢无缝钢管及其生产方法 |
| FI125650B (fi) * | 2007-01-17 | 2015-12-31 | Outokumpu Oy | Menetelmä valmistaa austeniittinen teräskappale |
| EP2258493B1 (en) * | 2008-03-31 | 2017-06-28 | JFE Steel Corporation | Welded steel pipe welded with a high energy density beam, and a manufacturing method therefor |
| CN102592771B (zh) * | 2012-03-01 | 2014-07-30 | 常州市美思科特电子有限公司 | 新型防盗标签磁性材料及其生产工艺和声磁防盗标签 |
| JP5992189B2 (ja) * | 2012-03-26 | 2016-09-14 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 耐高温乳酸腐食性に優れたステンレス鋼及びその使用方法 |
| CN102642113A (zh) * | 2012-04-05 | 2012-08-22 | 南通贝斯特船舶与海洋工程设计有限公司 | 一种船舶油箱结构件的焊接方法 |
| JP6115935B2 (ja) * | 2013-01-25 | 2017-04-19 | セイコーインスツル株式会社 | 二相ステンレス鋼からなる時効熱処理加工材とそれを用いたダイヤフラムと圧力センサとダイヤフラムバルブ及び二相ステンレス鋼の製造方法 |
| JP6265830B2 (ja) * | 2014-05-21 | 2018-01-24 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 二相ステンレス鋼溶接部の耐食性改善方法 |
| CN104096972B (zh) * | 2014-06-25 | 2016-03-30 | 武汉钢铁(集团)公司 | 降低冷硬态含磷if钢激光焊缝断带率的方法 |
| CN105458507A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种管线环焊接头的强化方法 |
| RU2637034C1 (ru) * | 2017-01-30 | 2017-11-29 | Публичное акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (ПАО "ЧТПЗ") | Способ лазерной сварки труб |
| RU2637038C1 (ru) * | 2017-01-30 | 2017-11-29 | Публичное акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (ПАО "ЧТПЗ") | Способ сварки труб методом лазерной сварки |
| CN107900518B (zh) * | 2017-11-23 | 2019-11-19 | 中南大学 | 一种高强度双相钢厚板的高速激光填丝深熔焊接方法 |
| CN107931835B (zh) * | 2017-11-23 | 2019-11-12 | 中南大学 | 一种高速激光填丝焊接高强双相钢薄板的工艺 |
| JP7005396B2 (ja) * | 2018-03-14 | 2022-01-21 | 日鉄ステンレス株式会社 | 自動車締結部品用フェライト・オーステナイト２相ステンレス鋼板 |
| CN108747018B (zh) * | 2018-05-30 | 2020-12-11 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种奥氏体不锈钢负拼缝间隙焊接方法 |
| WO2020034050A1 (zh) * | 2018-08-14 | 2020-02-20 | 杰森能源技术有限公司 | 一种高频感应焊高合金耐腐蚀连续油管及其制备方法 |
| CN109759732A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-17 | 上海宇洋特种金属材料有限公司 | 一种s32205双相不锈钢焊接工艺 |
| RU2743131C1 (ru) * | 2020-01-29 | 2021-02-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нпк "Утс Интеграция" | Способ подготовки кромок под орбитальную лазерную сварку неповоротных стыковых кольцевых соединений |
| CN114107827B (zh) * | 2021-12-08 | 2022-10-14 | 福州大学 | 一种3d打印用双相不锈钢粉末及其制备和打印方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4832765A (en) * | 1983-01-05 | 1989-05-23 | Carpenter Technology Corporation | Duplex alloy |
| US4604887A (en) * | 1984-11-30 | 1986-08-12 | Kawasaki Steel Corporation | Duplex stainless steel seamless pipe and a method for producing the same |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP7329129A patent/JPH09170050A/ja active Pending
-
1996
- 1996-10-22 GB GB9621984A patent/GB2308385B/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-23 CA CA002188632A patent/CA2188632A1/en not_active Abandoned
- 1996-12-13 CN CN96119786A patent/CN1157768A/zh active Pending
- 1996-12-17 NO NO965425A patent/NO965425L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1157768A (zh) | 1997-08-27 |
| GB2308385A (en) | 1997-06-25 |
| GB9621984D0 (en) | 1996-12-18 |
| NO965425D0 (no) | 1996-12-17 |
| GB2308385B (en) | 1997-11-05 |
| CA2188632A1 (en) | 1997-06-19 |
| JPH09170050A (ja) | 1997-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO965425L (no) | Fremgangsmåte for fremstilling av sveisede stålrör ved anvendelse av duplex rustfritt stål | |
| EP3276024B1 (en) | Thick steel plate for structural pipes or tubes, method of producing thick steel plate for structural pipes or tubes, and structural pipes and tubes. | |
| BRPI0921686B1 (pt) | Método para produção de chapa de aço e tubo de aço para oleodutos | |
| CN106903405A (zh) | 一种改善p92管道焊接性能的低焊接热输入方法 | |
| Ichiyama et al. | Flash-butt welding of high strength steels | |
| EP0699773B1 (en) | Method for manufacturing electric-resistance-welded steel pipe | |
| JP4593399B2 (ja) | 耐低温割れ性に優れたｕｏ鋼管の製造方法およびｕｏ鋼管 | |
| JPH09220682A (ja) | ２相ステンレス溶接鋼管の製造方法 | |
| JPH09194998A (ja) | 溶接鋼管およびその製造方法 | |
| Poznyakov et al. | Weldability of sparcely-alloyed steels 06GBD and 06G2B | |
| JPH09168878A (ja) | ２相ステンレス溶接鋼管の製造方法 | |
| Westin et al. | Laser welding of a lean duplex stainless steel | |
| CN102284780B (zh) | 耐低温站场用hfw钢管焊接生产工艺 | |
| RU2787204C1 (ru) | Способ изготовления электросварных труб диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитных марок стали | |
| JPH09194997A (ja) | 溶接鋼管およびその製造方法 | |
| Ishikawa et al. | Mass production and installation of X100 linepipe for strain-based design application | |
| JP4860722B2 (ja) | 耐横割れ性に優れた高強度ｕｏ鋼管のシーム溶接方法 | |
| Mohammadijoo | Development of a welding process to improve welded microalloyed steel characteristics | |
| JP2005262253A (ja) | 耐横割れ性に優れた高強度ｕｏ鋼管のシーム溶接方法 | |
| Kim et al. | Cold cracking susceptibility of boron added high-strength bainitic steels | |
| JP2000282144A (ja) | マルテンサイト系ステンレス溶接鋼管の製造方法 | |
| JPH08141762A (ja) | 溶接部靭性に優れた高Ｃ−高Ｃｒ含有溶接鋼管の製造方法 | |
| JP3064851B2 (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼溶接管の製造方法 | |
| JPH1099984A (ja) | ２相ステンレス溶接鋼管の製造方法 | |
| JPH09155574A (ja) | 耐炭酸ガス腐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼溶接管の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FC2A | Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application |