Paip Retak Petroleum ASTM A333M
November 7, 2024
Perbezaan Antara Aloi Inconel 600 dan Aloi Incoloy 800 Paip keluli
November 20, 2024
Kimpalan Paip Keluli Aloi Nikel Mentega dan Paip Keluli Tahan Karat: Panduan Komprehensif
pengenalan
Kimpalan logam yang berbeza, seperti paip keluli aloi nikel dan paip keluli tahan karat, adalah keperluan biasa dalam industri seperti penjanaan kuasa, minyak dan gas, petrokimia, dan tenaga nuklear. Logam-logam ini selalunya dicantum menggunakan teknik yang dipanggil mentega, yang melibatkan penggunaan lapisan bahan pengisi yang serasi pada salah satu logam asas sebelum kimpalan akhir dibuat. Proses ini membantu mengurangkan isu yang berkaitan dengan kimpalan logam yang berbeza, seperti ketidakpadanan pengembangan haba, kakisan, dan retak.
Dalam panduan komprehensif ini, we will explore the process of welding nickel paip keluli aloi buttering to stainless steel pipes. Kami akan merangkumi teknik kimpalan, bahan pengisi, langkah penyediaan, dan rawatan selepas kimpalan diperlukan untuk memastikan kimpalan berjaya. tambahan, kami akan menyediakan jadual terperinci yang menggariskan komposisi kimia, sifat-sifat mekanik, dan parameter kimpalan untuk pelbagai aloi nikel dan keluli tahan karat.
Mengapa Mentega Diperlukan untuk Kimpalan Logam Tidak Sama
Apabila mengimpal logam yang berbeza seperti aloi nikel dan keluli tahan karat, beberapa cabaran timbul kerana perbezaan komposisi kimianya, pekali pengembangan haba, dan rintangan kakisan. Perbezaan ini boleh membawa kepada isu seperti:
- retak: Kadar pengembangan haba yang berbeza bagi aloi nikel dan keluli tahan karat boleh menyebabkan tekanan semasa pemanasan dan penyejukan, membawa kepada keretakan pada sambungan kimpalan.
- kakisan: Logam yang tidak serupa boleh membentuk sel galvanik, membawa kepada kakisan dipercepatkan pada sambungan kimpalan.
- Pencairan: Percampuran logam yang tidak serupa semasa mengimpal boleh mengakibatkan kimpalan dengan sifat mekanikal yang tidak diingini atau rintangan kakisan.
Untuk mengatasi cabaran ini, teknik yang dipanggil mentega digunakan. Mentega melibatkan penggunaan lapisan bahan pengisi yang serasi (biasanya aloi berasaskan nikel) ke paip keluli tahan karat sebelum kimpalan akhir dibuat. Lapisan ini bertindak sebagai penampan, mengurangkan risiko keretakan dan kakisan dengan mencipta antara muka yang lebih serasi antara dua logam yang berbeza.
Aloi Nikel dan Keluli Tahan Karat: Gambaran keseluruhan
Aloi Nikel
Aloi nikel terkenal dengan rintangan kakisan yang sangat baik, kekuatan suhu tinggi, dan rintangan pengoksidaan. Ia biasanya digunakan dalam industri yang memerlukan bahan untuk menahan persekitaran yang keras, seperti pemprosesan kimia, Aeroangkasa, dan penjanaan kuasa.
Beberapa aloi nikel yang biasa digunakan dalam sistem paip termasuk:
- Inconel 600: Aloi nikel-kromium dengan rintangan yang sangat baik terhadap pengoksidaan dan kakisan pada suhu tinggi.
- Inconel 625: Aloi nikel-kromium-molibdenum yang terkenal dengan kekuatan tinggi dan ketahanan terhadap kakisan pitting dan celah.
- Monel 400: Aloi nikel-kuprum dengan rintangan kakisan yang baik dalam pelbagai persekitaran, termasuk air laut dan persekitaran berasid.
- Hastelloy C-276: Aloi nikel-molibdenum-kromium dengan rintangan yang sangat baik terhadap pelbagai jenis media menghakis, termasuk asid kuat dan persekitaran klorida.
Keluli tahan karat
Keluli tahan karat ialah aloi berasaskan besi yang mengandungi sekurang-kurangnya 10.5% kromium, yang memberikan mereka ciri-ciri rintangan kakisan. Keluli tahan karat digunakan secara meluas dalam industri seperti pemprosesan makanan, farmaseutikal, dan minyak dan gas kerana ketahanannya terhadap kakisan dan kemudahan fabrikasi.
Jenis keluli tahan karat yang biasa digunakan dalam sistem paip termasuk:
- 304 Keluli tahan karat: Keluli tahan karat austenit dengan rintangan kakisan yang baik dan kebolehbentukan yang sangat baik.
- 316 Keluli tahan karat: Keluli tahan karat austenit dengan tambahan molibdenum untuk ketahanan yang lebih baik terhadap kakisan pitting dan celah.
- 321 Keluli tahan karat: Keluli tahan karat austenit yang distabilkan dengan titanium untuk mengelakkan pemendakan karbida semasa mengimpal.
- Duplex keluli tahan karat: Keluli tahan karat dengan struktur mikro campuran austenit dan ferit, menawarkan kekuatan tinggi dan rintangan yang sangat baik terhadap retakan kakisan tegasan.
Proses Kimpalan untuk Mentega Paip Keluli Aloi Nikel dan Paip Keluli Tahan Karat
Langkah 1: Maklumat ini telah mengesahkan kekuatan tinggi dan kemuluran bahan
Langkah pertama dalam proses kimpalan ialah memilih bahan aloi nikel dan keluli tahan karat yang sesuai. Pilihan bahan bergantung pada aplikasi tertentu, persekitaran operasi, dan sifat yang diperlukan untuk sambungan kimpalan akhir.
Sebagai contoh, jika aplikasi melibatkan suhu tinggi dan persekitaran yang menghakis, Inconel 625 boleh dipilih untuk aloi nikel, sementara 316 keluli tahan karat boleh dipilih untuk paip keluli tahan karat.
Langkah 2: Pemilihan Bahan Pengisi
Bahan pengisi yang digunakan untuk mentega dan kimpalan memainkan peranan penting dalam kejayaan kimpalan. Bahan pengisi mesti serasi dengan kedua-dua aloi nikel dan keluli tahan karat untuk mengelakkan masalah seperti keretakan, kakisan, dan pencairan.
Bahan pengisi yang biasa digunakan untuk mengimpal aloi nikel kepada keluli tahan karat termasuk:
- ERNiCr-3: Bahan pengisi nikel-kromium yang biasa digunakan untuk mengimpal Inconel 600 kepada keluli tahan karat.
- ERNiCrMo-3: Bahan pengisi nikel-kromium-molibdenum yang digunakan untuk mengimpal Inconel 625 dan Hastelloy C-276 kepada keluli tahan karat.
- ERNiCu-7: Bahan pengisi nikel-kuprum yang digunakan untuk mengimpal Monel 400 kepada keluli tahan karat.
Langkah 3: Mentega Paip Keluli Tahan Karat
Proses mentega melibatkan penggunaan lapisan bahan pengisi pada paip keluli tahan karat sebelum kimpalan akhir dibuat. Lapisan ini bertindak sebagai zon peralihan antara keluli tahan karat dan aloi nikel, mengurangkan risiko keretakan dan kakisan.
Prosedur Mentega:
- Persediaan permukaan: Permukaan paip keluli tahan karat mesti dibersihkan dengan teliti untuk menghilangkan sebarang bahan cemar, seperti minyak, gris, atau lapisan oksida. Ini boleh dilakukan menggunakan kaedah mekanikal (cth., mengisar) atau pembersihan kimia.
- Pemanasan awal: Bergantung pada ketebalan bahan dan aloi khusus yang dikimpal, pemanasan awal mungkin diperlukan untuk mengurangkan risiko keretakan. Suhu prapemanasan biasanya berkisar antara 100°C hingga 200°C.
- Pas Mentega: Lapisan bahan pengisi (cth., ERNiCrMo-3) digunakan pada paip keluli tahan karat menggunakan proses kimpalan seperti GTAW (Kimpalan Arka Tungsten Gas) atau SMAW (Kimpalan Arka Logam Terlindung). Lapisan mentega hendaklah cukup tebal untuk mengelakkan pencairan dengan logam asas semasa kimpalan akhir.
- Pemeriksaan: Selepas lapisan mentega digunakan, ia perlu diperiksa untuk kecacatan seperti retak, keliangan, atau gabungan yang tidak lengkap. Ujian tidak merosakkan (NDT) kaedah seperti ujian ultrasonik atau ujian radiografi boleh digunakan untuk memastikan kualiti lapisan mentega.
Langkah 4: Mengimpal Aloi Nikel kepada Keluli Tahan Karat Mentega
Setelah lapisan mentega telah digunakan pada paip keluli tahan karat, kimpalan akhir boleh dibuat antara paip aloi nikel dan paip keluli tahan karat yang disapu mentega.
Prosedur Kimpalan:
- Proses Kimpalan: Proses kimpalan yang digunakan untuk menyambung aloi nikel ke paip keluli tahan karat yang disapu mentega boleh berbeza-beza bergantung pada bahan dan aplikasi tertentu.. Proses kimpalan biasa termasuk:
- GTAW (Kimpalan TIG): Menyediakan kawalan yang tepat ke atas kimpalan dan biasanya digunakan untuk kimpalan berkualiti tinggi dalam aplikasi kritikal.
- SMAW (Kimpalan Kayu): Proses serba boleh yang boleh digunakan untuk mengimpal dalam pelbagai kedudukan dan persekitaran.
- GMAW (Kimpalan MIG): Sesuai untuk kelajuan kimpalan yang lebih cepat dan bahan yang lebih tebal.
- Bahan Pengisi: Bahan pengisi yang sama digunakan untuk mentega (cth., ERNiCrMo-3) hendaklah digunakan untuk kimpalan akhir untuk memastikan keserasian antara aloi nikel dan lapisan mentega.
- Parameter Kimpalan: Parameter kimpalan, seperti arus kimpalan, voltan, dan kelajuan perjalanan, hendaklah dikawal dengan teliti untuk mengelakkan terlalu panas dan herotan. Jadual berikut menyediakan parameter kimpalan biasa untuk proses GTAW dan SMAW:
| Proses Kimpalan | Bahan Pengisi | semasa (A) | Voltan (V) | Kelajuan Perjalanan (mm/min) | Panaskan Suhu (° C) | Suhu Interpass (° C) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| GTAW (TIG) | ERNiCrMo-3 | 100-150 | 10-14 | 100-150 | 100-200 | 150-250 |
| SMAW (tongkat) | ERNiCrMo-3 | 80-120 | 20-24 | 80-120 | 100-200 | 150-250 |
| GMAW (SAYA) | ERNiCrMo-3 | 150-200 | 20-25 | 150-200 | 100-200 | 150-250 |
- Rawatan Haba Selepas Kimpalan (PWHT): Bergantung pada bahan dan aplikasi, rawatan haba selepas kimpalan mungkin diperlukan untuk melegakan tegasan sisa dan memperbaiki sifat mekanikal kimpalan. Suhu PWHT biasanya berkisar antara 600°C hingga 800°C, bergantung kepada aloi khusus yang dikimpal.
Langkah 5: Pemeriksaan dan Pengujian
Selepas proses kimpalan selesai, sambungan kimpalan mesti diperiksa dan diuji untuk memastikan kualiti dan integritinya. Kaedah pemeriksaan biasa termasuk:
- Pemeriksaan visual: Sambungan kimpalan diperiksa secara visual untuk kecacatan permukaan seperti retak, keliangan, atau gabungan yang tidak lengkap.
- Ujian Tidak Memusnahkan (NDT): Kaedah seperti ujian ultrasonik (UT), ujian radiografi (RT), atau ujian penembus pewarna (PT) boleh digunakan untuk mengesan kecacatan dalaman pada sambungan kimpalan.
- Ujian Mekanikal: Ujian mekanikal seperti ujian tegangan, ujian bengkok, atau ujian impak boleh dilakukan untuk menilai kekuatan dan keliatan sambungan kimpalan.
Cabaran dalam Kimpalan Aloi Nikel kepada Keluli Tahan Karat
Kimpalan aloi nikel kepada keluli tahan karat memberikan beberapa cabaran kerana perbezaan dalam komposisi kimia dan sifat fizikalnya. Beberapa cabaran utama termasuk:
1. Tidak Padan Pengembangan Terma
Aloi nikel dan keluli tahan karat mempunyai pekali pengembangan terma yang berbeza, yang boleh membawa kepada tegasan haba semasa pemanasan dan penyejukan. Tegasan ini boleh menyebabkan keretakan pada sambungan kimpalan, terutamanya dalam paip berdinding tebal atau geometri kompleks.
2. Pencairan
Semasa mengimpal, logam asas (aloi nikel dan keluli tahan karat) boleh campur dengan bahan pengisi, membawa kepada pencairan. Ini boleh mengakibatkan kimpalan dengan sifat mekanikal yang tidak diingini atau rintangan kakisan. Lapisan mentega membantu mengurangkan pencairan dengan mencipta antara muka yang lebih serasi antara dua logam yang berbeza.
3. kakisan
Kimpalan logam yang berbeza boleh mencipta sel galvanik, membawa kepada kakisan dipercepatkan pada sambungan kimpalan. Penggunaan bahan pengisi yang serasi (cth., ERNiCrMo-3) dan rawatan selepas kimpalan yang betul boleh membantu mengurangkan isu ini.
4. retak
Keretakan boleh berlaku semasa atau selepas kimpalan disebabkan oleh tegasan haba, pencairan, atau kerosakan hidrogen. Pemanasan awal, parameter kimpalan terkawal, dan rawatan haba selepas kimpalan boleh membantu mengurangkan risiko keretakan.
Jadual: Komposisi Kimia Aloi Nikel Biasa dan Keluli Tahan Karat
| Bahan | Nikel (Ni) | Chromium (TK) | Molibdenum yang kaya (MO) | besi (Fe) | Tembaga (Cu) | Karbon (C) | Elemen lain |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Inconel 600 | 72 min | 14-17 | – | 6-10 | – | 0.15 maksimum | MN, Si, S |
| Inconel 625 | 58 min | 20-23 | 8-10 | 5 maksimum | – | 0.10 maksimum | NB, MN, Si |
| Monel 400 | 63 min | – | – | 2.5 maksimum | 28-34 | 0.30 maksimum | MN, Si, S |
| Hastelloy C-276 | 57 min | 14.5-16.5 | 15-17 | 4-7 | – | 0.01 maksimum | W, MN, Si, S |
| 304 Keluli tahan karat | 8-10.5 | 18-20 | – | Seimbang | – | 0.08 maksimum | MN, Si, P, S |
| 316 Keluli tahan karat | 10-14 | 16-18 | 2-3 | Seimbang | – | 0.08 maksimum | MN, Si, P, S |
| 321 Keluli tahan karat | 9-12 | 17-19 | – | Seimbang | – | 0.08 maksimum | Ti, MN, Si, P, S |
| Dupleks Tahan Karat | 4.5-6.5 | 22-23 | 3-3.5 | Seimbang | – | 0.03 maksimum | MN, Si, P, S |
Kesimpulan
Kimpalan paip keluli aloi nikel ke paip keluli tahan karat menggunakan teknik mentega adalah proses yang kompleks yang memerlukan perhatian yang teliti terhadap pemilihan bahan, bahan pengisi, parameter kimpalan, dan rawatan selepas kimpalan. Dengan menggunakan lapisan mentega bahan pengisi yang serasi, risiko retak, kakisan, dan pencairan boleh dikurangkan dengan ketara, menghasilkan sambungan kimpalan yang berkualiti tinggi.
Kejayaan kimpalan bergantung kepada penyediaan permukaan yang betul, pemanasan awal, parameter kimpalan terkawal, dan pemeriksaan dan ujian yang teliti. Dengan mengikuti garis panduan dan amalan terbaik yang digariskan dalam panduan ini, anda boleh memastikan kimpalan yang boleh dipercayai dan tahan lama antara aloi nikel dan paip keluli tahan karat.
Untuk maklumat lanjut atau bantuan dengan mengimpal logam yang tidak serupa, berunding dengan jurutera kimpalan atau pakar bahan yang boleh memberikan panduan pakar tentang keperluan khusus projek anda.
