1. Ikhtisar baja kriogenik
1) Persyaratan teknis untuk baja suhu rendah umumnya: kekuatan yang cukup dan ketangguhan yang cukup dalam lingkungan suhu rendah, kinerja pengelasan yang baik, kinerja pemrosesan dan ketahanan terhadap korosi, dll. Diantaranya, ketangguhan suhu rendah, yaitu kemampuan untuk mencegah terjadinya dan perluasan patah getas pada suhu rendah merupakan faktor terpenting. Oleh karena itu, suatu negara biasanya menetapkan nilai ketangguhan dampak tertentu pada suhu terendah.
2) Di antara komponen baja suhu rendah, secara umum diyakini bahwa unsur-unsur seperti karbon, silikon, fosfor, belerang, dan nitrogen menurunkan ketangguhan suhu rendah, dan fosfor adalah yang paling berbahaya, sehingga defosforisasi suhu rendah secara dini harus dilakukan. dilakukan pada saat peleburan. Unsur seperti mangan dan nikel dapat meningkatkan ketangguhan suhu rendah. Untuk setiap kenaikan 1% kandungan nikel, suhu transisi kritis getas dapat diturunkan sekitar 20°C.
3) Proses perlakuan panas mempunyai pengaruh yang menentukan terhadap struktur metalografi dan ukuran butir baja suhu rendah, yang juga mempengaruhi ketangguhan baja suhu rendah. Setelah perlakuan pendinginan dan temper, ketangguhan suhu rendah jelas meningkat.
4) Menurut metode pembentukan panas yang berbeda, baja suhu rendah dapat dibagi menjadi baja tuang dan baja canai. Menurut perbedaan komposisi dan struktur metalografi, baja suhu rendah dapat dibagi menjadi: baja paduan rendah, baja nikel 6%, baja nikel 9%, baja austenitik kromium-mangan atau kromium-mangan-nikel dan baja tahan karat kromium-nikel austenitik Tunggu. Baja paduan rendah umumnya digunakan pada kisaran suhu sekitar -100°C untuk pembuatan peralatan pendingin, peralatan transportasi, ruang penyimpanan vinil, dan peralatan petrokimia. Di Amerika Serikat, Inggris, Jepang dan negara-negara lain, baja nikel 9% banyak digunakan dalam struktur bersuhu rendah pada 196°C, seperti tangki penyimpanan untuk penyimpanan dan transportasi biogas cair dan metana, peralatan untuk menyimpan oksigen cair , dan pembuatan oksigen cair dan nitrogen cair. Baja tahan karat austenitik adalah bahan struktural suhu rendah yang sangat baik. Ini memiliki ketangguhan suhu rendah yang baik, kinerja pengelasan yang sangat baik, dan konduktivitas termal yang rendah. Ini banyak digunakan di bidang bersuhu rendah, seperti kapal tanker pengangkut dan tangki penyimpanan hidrogen cair dan oksigen cair. Namun karena lebih banyak mengandung kromium dan nikel, maka harganya lebih mahal.
2. Ikhtisar konstruksi pengelasan baja suhu rendah
Saat memilih metode konstruksi pengelasan dan kondisi konstruksi baja suhu rendah, fokus masalahnya adalah pada dua aspek berikut: mencegah penurunan ketangguhan suhu rendah pada sambungan las dan mencegah terjadinya retakan pengelasan.
1) Pemrosesan miring
Bentuk alur sambungan las baja suhu rendah pada prinsipnya tidak berbeda dengan baja karbon biasa, baja paduan rendah atau baja tahan karat, dan dapat diperlakukan seperti biasa. Namun untuk Gang 9Ni, sudut bukaan alur sebaiknya tidak kurang dari 70 derajat, dan tepi tumpul sebaiknya tidak kurang dari 3 mm.
Semua baja bersuhu rendah dapat dipotong dengan obor oksiasetilen. Hanya saja kecepatan potongnya sedikit lebih lambat saat pemotongan gas pada baja 9Ni dibandingkan saat pemotongan gas pada baja struktur karbon biasa. Jika ketebalan baja melebihi 100mm, ujung tombak dapat dipanaskan terlebih dahulu hingga 150-200°C sebelum pemotongan gas, tetapi tidak lebih dari 200°C.
Pemotongan gas tidak menimbulkan efek buruk pada area yang terkena panas pengelasan. Namun, karena sifat baja yang mengandung nikel yang dapat mengeras sendiri, permukaan potongan akan mengeras. Untuk memastikan kinerja sambungan las yang memuaskan, yang terbaik adalah menggunakan roda gerinda untuk menggiling permukaan permukaan potongan hingga bersih sebelum pengelasan.
Pencongkelan busur dapat digunakan jika manik las atau logam dasar akan dilepas selama konstruksi pengelasan. Namun, permukaan takik tetap harus diampelas hingga bersih sebelum diaplikasikan kembali.
Pencungkilan api oxyacetylene tidak boleh digunakan karena bahaya panas berlebih pada baja.
2) Pemilihan metode pengelasan
Metode pengelasan umum yang tersedia untuk baja suhu rendah termasuk pengelasan busur, pengelasan busur terendam, dan pengelasan busur argon elektroda cair.
Pengelasan busur adalah metode pengelasan yang paling umum digunakan untuk baja suhu rendah, dan dapat dilas pada berbagai posisi pengelasan. Masukan panas pengelasan sekitar 18-30KJ/cm. Jika elektroda jenis hidrogen rendah digunakan, sambungan las yang memuaskan dapat diperoleh. Tidak hanya sifat mekaniknya yang bagus, ketangguhan notchnya juga cukup baik. Selain itu, mesin las busur sederhana dan murah, investasi peralatannya kecil, dan tidak terpengaruh oleh posisi dan arah. kelebihan seperti keterbatasan.
Masukan panas pengelasan busur terendam baja suhu rendah adalah sekitar 10-22KJ/cm. Karena peralatannya yang sederhana, efisiensi pengelasan yang tinggi, dan pengoperasian yang mudah, ini banyak digunakan. Namun karena efek insulasi panas dari fluks, laju pendinginan akan melambat, sehingga kecenderungan terjadinya retakan panas lebih besar. Selain itu, pengotor dan Si sering kali masuk ke logam las dari fluks, yang selanjutnya akan mendorong kecenderungan ini. Oleh karena itu, saat menggunakan las busur terendam, perhatikan pemilihan kawat las dan fluks serta operasikan dengan hati-hati.
Sambungan yang dilas dengan pengelasan berpelindung gas CO2 memiliki ketangguhan yang rendah, sehingga tidak digunakan pada pengelasan baja suhu rendah.
Pengelasan busur argon tungsten (pengelasan TIG) biasanya dilakukan secara manual, dan masukan panas pengelasannya dibatasi hingga 9-15KJ/cm. Oleh karena itu, meskipun sambungan las memiliki sifat yang benar-benar memuaskan, sambungan las tersebut sama sekali tidak cocok jika ketebalan baja melebihi 12 mm.
Pengelasan MIG adalah metode pengelasan otomatis atau semi otomatis yang paling banyak digunakan dalam pengelasan baja suhu rendah. Input panas pengelasannya adalah 23-40KJ/cm. Menurut metode perpindahan tetesan, dapat dibagi menjadi tiga jenis: proses perpindahan arus pendek (masukan panas lebih rendah), proses perpindahan pancaran (masukan panas lebih tinggi) dan proses perpindahan pancaran pulsa (masukan panas tertinggi). Pengelasan MIG transisi hubung pendek memiliki masalah penetrasi yang tidak mencukupi, dan cacat fusi yang buruk dapat terjadi. Masalah serupa juga terjadi pada fluks MIG lainnya, tetapi pada tingkat yang berbeda. Untuk membuat busur lebih terkonsentrasi untuk mencapai penetrasi yang memuaskan, beberapa persen hingga puluhan persen CO2 atau O2 dapat diinfiltrasi ke dalam argon murni sebagai gas pelindung. Persentase yang sesuai harus ditentukan dengan pengujian untuk baja tertentu yang dilas.
3) Pemilihan bahan las
Bahan las (termasuk batang las, kawat las dan fluks, dll.) umumnya harus didasarkan pada metode pengelasan yang digunakan. Bentuk sambungan dan bentuk alur serta karakteristik lain yang diperlukan untuk dipilih. Untuk baja suhu rendah, hal terpenting yang harus diperhatikan adalah membuat logam las memiliki ketangguhan suhu rendah yang cukup untuk menyamai logam dasar, dan meminimalkan kandungan hidrogen difusi di dalamnya.
Las Xinfa mempunyai kualitas yang sangat baik dan daya tahan yang kuat, untuk detailnya silahkan cek :https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Baja aluminium terdeoksidasi
Baja aluminium deoksidasi merupakan salah satu grade baja yang sangat sensitif terhadap pengaruh laju pendinginan setelah pengelasan. Sebagian besar elektroda yang digunakan dalam pengelasan busur manual baja aluminium deoksidasi adalah elektroda rendah hidrogen Si-Mn atau elektroda 1,5% Ni dan 2,0% Ni.
Untuk mengurangi masukan panas pengelasan, baja aluminium deoksidasi umumnya hanya mengadopsi pengelasan multi-lapisan dengan elektroda tipis ≤¢3~3,2 mm, sehingga siklus panas sekunder lapisan atas las dapat digunakan untuk menghaluskan butiran.
Ketangguhan impak logam las yang dilas dengan elektroda seri Si-Mn akan menurun tajam pada 50℃ dengan meningkatnya masukan panas. Misalnya, ketika masukan panas meningkat dari 18KJ/cm menjadi 30KJ/cm, ketangguhannya akan berkurang lebih dari 60%. Elektroda las seri 1,5% Ni dan seri 2,5% Ni tidak terlalu sensitif terhadap hal ini, jadi yang terbaik adalah memilih jenis elektroda ini untuk pengelasan.
Pengelasan busur terendam adalah metode pengelasan otomatis yang umum digunakan untuk baja aluminium terdeoksidasi. Kawat las yang digunakan dalam pengelasan busur terendam sebaiknya jenis yang mengandung 1,5~3,5% nikel dan 0,5~1,0% molibdenum.
Menurut literatur, dengan kawat las 2,5%Ni—0,8%Cr—0,5%Mo atau 2%Ni, dipadukan dengan fluks yang sesuai, nilai rata-rata ketangguhan Charpy logam las pada -55°C dapat mencapai 56-70J (5,7 ~7.1Kgf.m). Bahkan ketika kawat las 0,5% Mo dan fluks dasar paduan mangan digunakan, selama masukan panas dikontrol di bawah 26KJ/cm, logam las dengan ν∑-55=55J (5.6Kgf.m) masih dapat diproduksi.
Saat memilih fluks, perhatian harus diberikan pada kecocokan Si dan Mn pada logam las. Bukti uji. Perbedaan kandungan Si dan Mn pada logam las akan sangat mengubah nilai ketangguhan Charpy. Kandungan Si dan Mn dengan nilai ketangguhan terbaik adalah 0,1~0,2%Si dan 0,7~1,1%Mn. Saat memilih kawat las dan Waspadai hal ini saat menyolder.
Pengelasan busur argon tungsten dan pengelasan busur argon logam lebih jarang digunakan pada baja aluminium terdeoksidasi. Kabel las di atas untuk las busur terendam juga dapat digunakan untuk las busur argon.
(2) baja 2,5Ni dan 3,5Ni
Pengelasan busur terendam atau pengelasan MIG baja 2,5Ni dan baja 3,5Ni umumnya dapat dilas dengan kawat las yang sama dengan bahan dasarnya. Namun seperti yang ditunjukkan oleh rumus Wilkinson (5), Mn adalah elemen penghambat keretakan panas untuk baja suhu rendah nikel rendah. Menjaga kandungan mangan pada logam las sekitar 1,2% sangat bermanfaat untuk mencegah terjadinya retakan panas seperti retakan kawah busur. Ini harus diperhitungkan ketika memilih kombinasi kawat las dan fluks.
Baja 3,5Ni cenderung ditempa dan digetaskan, jadi setelah perlakuan panas pasca pengelasan (misalnya, 620°C×1 jam, kemudian pendinginan tungku) untuk menghilangkan tegangan sisa, ν∑-100 akan turun tajam dari 3,8 Kgf.m menjadi 2.1Kgf.m tidak lagi dapat memenuhi persyaratan. Logam las yang dibentuk melalui pengelasan dengan kawat las seri 4,5%Ni-0,2%Mo memiliki kecenderungan penggetasan temper yang jauh lebih kecil. Dengan menggunakan kawat las ini dapat menghindari kesulitan-kesulitan di atas.
(3) baja 9Ni
Baja 9Ni biasanya diberi perlakuan panas dengan cara quenching dan tempering atau dua kali normalisasi dan tempering untuk memaksimalkan ketangguhan suhu rendahnya. Namun logam las baja ini tidak dapat diberi perlakuan panas seperti di atas. Oleh karena itu, sulit untuk mendapatkan logam las dengan ketangguhan suhu rendah yang sebanding dengan logam dasar jika menggunakan bahan las berbahan besi. Saat ini, bahan las nikel tinggi banyak digunakan. Lasan yang diendapkan oleh bahan las tersebut akan sepenuhnya austenitik. Meski memiliki kekurangan yaitu kekuatan yang lebih rendah dibandingkan material dasar baja 9Ni dan harga yang sangat mahal, namun patah getas tidak lagi menjadi masalah serius baginya.
Dari penjelasan di atas, dapat diketahui bahwa karena logam las sepenuhnya austenitik, maka ketangguhan suhu rendah dari logam las yang digunakan untuk pengelasan dengan elektroda dan kabel benar-benar sebanding dengan logam dasar, namun kekuatan tarik dan titik luluhnya adalah lebih rendah dari logam dasar. Baja yang mengandung nikel dapat mengeras sendiri, sehingga sebagian besar elektroda dan kabel memperhatikan pembatasan kandungan karbon untuk mencapai kemampuan las yang baik.
Mo merupakan elemen penguat yang penting dalam bahan las, sedangkan Nb, Ta, Ti dan W merupakan elemen penguat yang penting, yang telah mendapat perhatian penuh dalam pemilihan bahan las.
Ketika kawat las yang sama digunakan untuk pengelasan, kekuatan dan ketangguhan logam las las busur terendam lebih buruk dibandingkan las MIG, yang mungkin disebabkan oleh lambatnya laju pendinginan las dan kemungkinan infiltrasi pengotor atau Si. dari fluks.
3. Pengelasan pipa baja suhu rendah A333-GR6
1) Analisis kemampuan las baja A333-GR6
Baja A333–GR6 termasuk dalam baja suhu rendah, suhu servis minimum adalah -70 ℃, dan biasanya disuplai dalam keadaan dinormalisasi atau dinormalisasi dan ditempa. Baja A333-GR6 memiliki kandungan karbon yang rendah, sehingga kecenderungan pengerasan dan kecenderungan retak dingin relatif kecil, bahan memiliki ketangguhan dan plastisitas yang baik, umumnya tidak mudah menghasilkan cacat pengerasan dan retak, serta memiliki kemampuan las yang baik. Kawat las busur argon ER80S-Ni1 dapat digunakan Dengan elektroda W707Ni, gunakan pengelasan sambungan argon-listrik, atau gunakan kawat las busur argon ER80S-Ni1, dan gunakan pengelasan busur argon penuh untuk memastikan ketangguhan sambungan las yang baik. Merek kawat dan elektroda las busur argon juga dapat memilih produk dengan kinerja yang sama, namun hanya dapat digunakan dengan persetujuan pemiliknya.
2) Proses pengelasan
Untuk metode proses pengelasan secara detail, silakan merujuk pada buku instruksi proses pengelasan atau WPS. Selama pengelasan, sambungan butt tipe I dan pengelasan busur argon penuh diadopsi untuk pipa dengan diameter kurang dari 76,2 mm; untuk pipa dengan diameter lebih besar dari 76,2 mm, dibuat alur berbentuk V, dan digunakan metode pengelasan kombinasi argon-listrik dengan priming busur argon dan pengisian multi-lapis atau Metode pengelasan busur argon penuh. Metode spesifiknya adalah memilih metode pengelasan yang sesuai sesuai dengan perbedaan diameter pipa dan ketebalan dinding pipa di WPS yang disetujui oleh pemilik.
3) Proses perlakuan panas
(1) Pemanasan awal sebelum pengelasan
Ketika suhu sekitar lebih rendah dari 5 °C, pengelasan perlu dipanaskan terlebih dahulu, dan suhu pemanasan awal adalah 100-150 °C; kisaran pemanasan awal adalah 100 mm di kedua sisi las; dipanaskan dengan nyala oksiasetilen (nyala netral), dan suhu diukur Pena mengukur suhu pada jarak 50-100 mm dari pusat las, dan titik pengukuran suhu didistribusikan secara merata untuk mengontrol suhu dengan lebih baik .
(2) Perlakuan panas pasca pengelasan
Untuk meningkatkan ketangguhan takik baja suhu rendah, bahan yang umumnya digunakan telah dipadamkan dan ditempa. Perlakuan panas pasca-pengelasan yang tidak tepat sering kali menurunkan kinerja suhu rendahnya, yang harus mendapat perhatian yang cukup. Oleh karena itu, kecuali untuk kondisi ketebalan las yang besar atau kondisi pengekangan yang sangat parah, perlakuan panas pasca pengelasan biasanya tidak dilakukan untuk baja suhu rendah. Misalnya, pengelasan pipa LPG baru di CSPC tidak memerlukan perlakuan panas pasca pengelasan. Jika perlakuan panas pasca pengelasan memang diperlukan di beberapa proyek, laju pemanasan, waktu suhu konstan, dan laju pendinginan perlakuan panas pasca pengelasan harus benar-benar sesuai dengan peraturan berikut:
Ketika suhu naik di atas 400 ℃, laju pemanasan tidak boleh melebihi 205 × 25/δ ℃/jam, dan tidak boleh melebihi 330 ℃/jam. Waktu suhu konstan harus 1 jam per ketebalan dinding 25 mm, dan tidak kurang dari 15 menit. Selama periode suhu konstan, perbedaan suhu antara suhu tertinggi dan terendah harus lebih rendah dari 65 ℃.
Setelah suhu konstan, laju pendinginan tidak boleh lebih besar dari 65 × 25/δ ℃/jam, dan tidak boleh lebih besar dari 260 ℃/jam. Pendinginan alami diperbolehkan di bawah 400 ℃. Peralatan perlakuan panas tipe TS-1 dikendalikan oleh komputer.
4) Tindakan Pencegahan
(1) Panaskan terlebih dahulu secara ketat sesuai dengan peraturan, dan kendalikan suhu antar lapisan, dan suhu antar lapisan dikontrol pada 100-200 ℃. Setiap lapisan las harus dilas pada satu waktu, dan jika terputus, tindakan pendinginan lambat harus dilakukan.
(2) Permukaan lasan dilarang keras tergores oleh busur. Kawah busur harus diisi dan cacat harus digiling dengan roda gerinda ketika busur ditutup. Sambungan antar lapisan pengelasan multi-lapisan harus dibuat terhuyung-huyung.
(3) Kontrol energi saluran secara ketat, gunakan arus kecil, tegangan rendah, dan pengelasan cepat. Panjang pengelasan setiap elektroda W707Ni dengan diameter 3,2 mm harus lebih besar dari 8 cm.
(4) Mode operasi busur pendek dan tidak ada ayunan harus diterapkan.
(5) Proses penetrasi penuh harus diterapkan, dan harus dilakukan sesuai dengan persyaratan spesifikasi proses pengelasan dan kartu proses pengelasan.
(6) Tulangan las adalah 0 ~ 2 mm, dan lebar tiap sisi las adalah ≤ 2 mm.
(7) Pengujian non-destruktif dapat dilakukan paling lambat 24 jam setelah inspeksi visual las memenuhi syarat. Pengelasan butt pipa harus tunduk pada JB 4730-94.
(8) Standar “Bejana Tekan: Pengujian Bejana Tekan Non-destruktif”, berkualifikasi Kelas II.
(9) Perbaikan las harus dilakukan sebelum perlakuan panas pasca pengelasan. Jika perbaikan diperlukan setelah perlakuan panas, lasan harus dipanaskan kembali setelah perbaikan.
(10) Jika dimensi geometris permukaan las melebihi standar, penggilingan diperbolehkan, dan ketebalan setelah penggilingan tidak boleh kurang dari persyaratan desain.
(11) Untuk cacat pengelasan umum, diperbolehkan melakukan maksimal dua kali perbaikan. Apabila kedua perbaikan tersebut masih belum memenuhi syarat, maka lasan harus dipotong dan dilas kembali sesuai dengan proses pengelasan yang telah selesai.
Waktu posting: 21 Juni 2023
