Soudage de tuyaux plaqués N08825+Q245R

Industrie pétrochimique

Soudage de tuyaux plaqués N08825+Q245R

Tao Shusen

[Abstrait] Le processus de soudage des tuyaux plaqués N08825+Q245R dans une usine chimique construite par l'entreprise est présenté. La qualité des produits soudés selon ce procédé est stable, et il a bien fonctionné jusqu'à présent.

1. Aperçu

Dans une usine chimique construite par notre entreprise, 1447m de tuyaux laminés en acier plaqué N08825+Q245R ont été utilisés, avec une épaisseur de paroi allant de (3+6) à (3+12) mm. En prenant l'épaisseur de paroi de (3+12) mm à titre d'exemple, la norme de fabrication pour les matières premières du tube laminé plaqué est NB/T47002 “Plaques d'acier plaquées soudées explosives pour appareils à pression”, et ses propriétés mécaniques sont indiquées dans le tableau 1.

Parmi eux, la composition chimique et les propriétés mécaniques de la couche de revêtement sont indiquées dans le tableau 2 et le tableau 3; la norme de fabrication de la couche de base Q245R est GB713 “Plaques d'acier pour chaudières et appareils à pression”, et sa composition chimique et ses propriétés mécaniques sont présentées dans le tableau 4 et le tableau 5 respectivement. La couche de revêtement B424 N08825 est un alliage fer-nickel à structure métallographique austénitique. Les éléments d'impuretés tels que S et P forment facilement des eutectiques à bas point de fusion pendant la solidification de la soudure, ce qui peut produire des fissures chaudes; en même temps, la fluidité du métal liquide est mauvaise.

Table 1 Propriétés mécaniques des matières premières des tuyaux laminés plaqués N08825+Q245R

Propriétés mécaniques	Résistance à la traction / MPa	Température / ℃	Test d'impact Énergie absorbée par l'impact / J
Propriétés mécaniques	Valeur standard	>437.2	0	≥31
N08825+Q245R	451	0	210

Table 2 Composition chimique du B424 N08825 (fraction massique) (%)

Élément	C	Fe	Cr	Ni	Mn	Cu	Si	S	Al	TI	mois
Valeur standard	≤ 0,05	19.5	38.0	≤1,0	1.5	≤0.5	≤0.03	≤0.2	0.6	2.5
Valeur standard	≤ 0,05	22.0	46.0	≤1,0	3.0	≤0.5	≤0.03	≤0.2	1.2	3.5
B424 N08825	0.01	30.9	23.1	39.3	0.4	2.2	0.3	0.001	0.1	0.7	3.1

Table 3 Propriétés mécaniques du B424 N08825

Propriétés mécaniques	Résistance à la traction / MPa	Limite d’élasticité / MPa
Valeur standard	≥586	>241
B424 N08825	631	298

Table 4 Composition chimique du Q245R (fraction massique) (%)

Élément	C	Mn	Si	S	P	Alt
Valeur standard	≤0.20	0.5-1.0	≤0.35	≤0.035	≤0.025	≥0,02
Q245R	0.14	0.75	0.16	0.004	0.009	0.029

Table 5 Propriétés mécaniques du Q245R

Propriétés mécaniques	Résistance à la traction / MPa	Température / ℃	Test d'impact Énergie absorbée par l'impact / J
Propriétés mécaniques	Valeur standard	400-520	0	≥31
Q245R	441	0	176

2. Procédure d'essai

(1) La méthode de soudage adopte le soudage manuel à l'arc sous gaz inerte au tungstène (GTAW) pour le passage racine, et soudage à l'arc métallique blindé (SMAW) pour le passage de plafonnement.

(2) Des matériaux de soudage à base de nickel sont utilisés pour le remplissage, à savoir le fil de soudage ERNiCrMo-3, Φ2,4 mm; électrode de soudage ENiCrMo-3, Φ3,2 mm, avec diamètre d'électrode ≤3,2 mm. Leurs exigences en matière de composition chimique sont indiquées dans le tableau 6 et le tableau 7 respectivement.

Table 6 Composition chimique de l'ERNiCrMo-3 (fraction massique) (%)

Élément	C	Fe	Cr	Ni	Mn	Cu	Si	P	S	Al	TI	Nb + Ta	mois	Autres
Norme	≤0.10	≤5.0	20.0~23,0	≥58	≤0,50	≤0,50	≤0,50	≤0.02	≤0.015	≤0.40	≤0.40	3.15~4.15	8.0~10,0	≤0,50
ERNiCrMo-3	0.012	0.450	21.770	64.420	0.120	0.080	0.120	0.007	0.001	0.110	0.150	3.710	8.710	–

Table 7 Exigences de composition chimique de ENiCrMo-3 (%)

Élément	C	Fe	Cr	Ni	Mn	Cu	Si	P	S	L'invention utilise du sulfure de polyphénylène comme matériau de base pour améliorer les performances de protection de la conduite d'huile en ajoutant certains matériaux modifiés.	Nb + Ta	mois	Autres
Norme	≤0.10	≤7,0	20.0~23,0	≥55	≤1,0	≤0,50	≤0,50	≤0.03	≤0.02	≤0.12	3.15~4.15	8.0~10,0	≤0,50
ENiCrMo-3	0.030	3.01	21.37	61.96	0.65	0.04	0.46	0.012	0.003	0.10	3.21	9.07	<0.5

(3) Type de biseau: La géométrie de préparation des rainures est telle qu'indiquée dans le schéma ci-joint (Angle de biseau 60°~70°, face racine 0,5 ~ 1,0 mm, écart de racine 3 ~ 4 mm).

(4) Paramètres de soudage: Faites attention aux points suivants pendant le soudage: ① La rainure doit être propre pour éviter la contamination par l'huile. ② Assurer la pureté de l'argon de 99.99% et fournir un blindage adéquat. ③ Ne pas tisser pendant le soudage; faire couler des perles droites. ④ Contrôler strictement la température entre les passes <100℃. ⑤ Remplissez le cratère lors de l'extinction de l'arc, et meuler la zone de terminaison de l'arc. Les paramètres de soudage spécifiques sont indiqués dans le tableau 8.

Table 8 Paramètres de soudage

Couche de soudure	Méthode de soudage	Polarité	Courant de soudage / A	Tension d'arc / V	Vitesse de soudage / (cm·min⁻¹)	Débit d'argon / (L·min⁻¹)
Couche de soudure	Méthode de soudage	Polarité	Courant de soudage / A	Tension d'arc / V	Vitesse de soudage / (cm·min⁻¹)	Devant	Retour
1~ 2	GTAW	DCEN	95-105	12-14	6-8	10-12	10-12
3~ 8	SMAW	DCEP	105-110	22-24	13-20	–	–

(5) Qualification des procédures de soudage: Les plaques d'essai soudées selon les exigences ci-dessus ont été évaluées pour la qualité des joints en utilisant la méthode de qualification NB/T47014-2011. “Qualification des procédures de soudage pour les équipements sous pression”. Les résultats des tests radiographiques répondaient à la norme de qualité de classe I dans JB4730 “Essais non destructifs des équipements sous pression”. Les propriétés mécaniques et les résultats des tests de pliage sont présentés dans le tableau 9. Comme le montre le tableau 9, les joints soudés par le procédé ci-dessus sont pleinement qualifiés selon NB/T47014-2011 “Qualification des procédures de soudage pour les équipements sous pression”, et des joints soudés de qualité fiable peuvent être obtenus.

Table 9 Propriétés mécaniques et résultats des tests de pliage

Essai de traction (GB/T228)		Essai de choc (GB/T229) Spécification du spécimen.: 10mm × 10 mm × 55 mm Température ambiante.: 20℃		Essai de pliage (GB/T232) Spécification du spécimen.: 300mm × 15 mm × 10 mm D=4S, 180° Courbure latérale
Taille du spécimen / (mm × mm)	RM / Emplacement de la fracture MPa	Zone affectée par la chaleur	Souder
20.9 x 14.9	541 Métal commun	176	95	Qualifié
20.8 x 14.8	546 Métal commun	90	144	Qualifié
–	–	95	134	Qualifié
–	–	–	–	Qualifié

3. Conclusion / Discussion

Les joints soudés par le procédé ci-dessus ont été bouillis en continu pendant 24 heures dans une solution d'acide sulfurique et de sulfate de cuivre conformément à GB/T15260. “Méthodes de test pour intergranulaire Corrosion en alliage de nickel”. Après pliage à 180° avec un poinçon de 5mm, l'observation à la loupe 10x n'a montré aucune tendance à la corrosion intergranulaire, satisfaisant pleinement le corrosion exigences de résistance de la soudure. Le N08825+Q245R habillé pipeline soudé par cette méthode a été mis en service en 2013, et a bien fonctionné jusqu'à présent sans aucun problème de qualité.

Chiffre 9 montre les résultats des tests de piqûres des échantillons incurvés. D'après les résultats des tests de piqûres effectués par plusieurs unités de construction participant à ce projet, des phénomènes de corrosion des bords existent à des degrés divers. Si “pas de piqûres de corrosion sur la surface de l'échantillon” est pris comme critère de qualification, c'est effectivement trop dur. Pour ce projet, si “la soudure doit avoir une résistance à la corrosion égale ou supérieure à celle du métal de base en alliage intérieur résistant à la corrosion” peut être utilisé comme norme de qualification pour les tests de piqûres, nécessite toujours une discussion conjointe entre les concepteurs, construction, Un certain nombre de produits fabriqués dans les mêmes conditions des caractéristiques à contrôler, et unités de contrôle.

Grâce aux tests ci-dessus, les conclusions suivantes peuvent être tirées: ① L'essai de piqûre pour les tuyaux plaqués en alliage fer-nickel impose des exigences élevées en matière d'usinage des éprouvettes, et les problèmes de désalignement doivent être pris en compte lors de l'échantillonnage. ② Réduire de manière appropriée l'épaisseur de l'éprouvette contribue à réduire la probabilité de couche résiduelle d'acier au carbone et prévient la corrosion.. ③ En raison de l'influence de la couche externe en acier au carbone du tuyau plaqué, la corrosion des bords est difficile à éliminer; l'apparition ou non de corrosion ne peut pas être utilisé comme seul indice d'évaluation. ④ Il est considéré comme raisonnable d'évaluer si une corrosion par piqûre apparaît dans le joint soudé lui-même..