1. Tinjauan tentang baja kriogenik
1) Persyaratan teknis untuk baja suhu rendah umumnya: kekuatan yang cukup dan ketangguhan yang cukup di lingkungan suhu rendah, kinerja pengelasan yang baik, kinerja pemrosesan dan ketahanan korosi, dll. Diantaranya, ketangguhan suhu rendah, yaitu kemampuan untuk mencegah terjadinya dan perluasan patah getas pada suhu rendah adalah faktor yang paling penting.Oleh karena itu, negara biasanya menetapkan nilai ketangguhan impak 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 awal harus dilakukan. dilakukan selama peleburan.Elemen seperti mangan dan nikel dapat meningkatkan ketangguhan suhu rendah.Untuk setiap peningkatan 1% kandungan nikel, suhu transisi kritis getas dapat dikurangi sekitar 20°C.
3) Proses perlakuan panas memiliki pengaruh yang menentukan pada struktur metalografi dan ukuran butir baja suhu rendah, yang juga mempengaruhi ketangguhan baja suhu rendah.Setelah perlakuan quenching dan tempering, ketangguhan suhu rendah jelas meningkat.
4) Menurut metode pembentukan panas yang berbeda, baja suhu rendah dapat dibagi menjadi baja tuang dan baja gulung.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 austenitik kromium-nikel 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 lain, baja nikel 9% banyak digunakan dalam struktur suhu 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 suhu rendah, seperti tanker pengangkut dan tangki penyimpanan untuk hidrogen cair dan oksigen cair.Namun, karena mengandung lebih banyak kromium dan nikel, harganya lebih mahal.
2. Tinjauan 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 sambungan las dan mencegah terjadinya retak las.
1) Pemrosesan bevel
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.Tapi untuk 9Ni Gang, sudut bukaan alur sebaiknya tidak kurang dari 70 derajat, dan ujung tumpul sebaiknya tidak kurang dari 3mm.
Semua baja suhu rendah dapat dipotong dengan obor oxyacetylene.Hanya saja kecepatan potongnya sedikit lebih lambat saat memotong baja 9Ni dengan gas dibandingkan saat memotong baja struktural karbon biasa dengan gas.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 memiliki efek buruk pada area yang terkena panas pengelasan.Namun, karena sifat pengerasan sendiri dari baja yang mengandung nikel, permukaan potongan akan mengeras.Untuk memastikan kinerja yang memuaskan dari sambungan las, yang terbaik adalah menggunakan roda gerinda untuk membersihkan permukaan potongan sebelum pengelasan.
Mencungkil 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.
Mencongkel api Oxyacetylene tidak boleh digunakan karena bahaya overheating baja.
2) Pemilihan metode pengelasan
Metode pengelasan tipikal 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 di berbagai posisi pengelasan.Input panas pengelasan sekitar 18-30KJ/cm.Jika elektroda jenis hidrogen rendah digunakan, sambungan las yang benar-benar memuaskan dapat diperoleh.Tidak hanya sifat mekaniknya yang baik, tetapi ketangguhan takiknya juga cukup baik.Selain itu, mesin las busur sederhana dan murah, dan investasi peralatannya kecil, serta tidak terpengaruh oleh posisi dan arah.keuntungan seperti keterbatasan.
Masukan panas dari las busur terendam dari baja suhu rendah adalah sekitar 10-22KJ/cm.Karena peralatannya yang sederhana, efisiensi pengelasan yang tinggi, dan pengoperasian yang mudah, alat ini banyak digunakan.Namun, karena efek insulasi panas dari fluks, laju pendinginan akan diperlambat, sehingga ada kecenderungan yang lebih besar untuk menghasilkan retakan panas.Selain itu, pengotor dan Si mungkin sering 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 dan operasikan dengan hati-hati.
Sambungan yang dilas dengan las berpelindung gas CO2 memiliki ketangguhan rendah, sehingga tidak digunakan dalam pengelasan baja suhu rendah.
Pengelasan busur argon tungsten (pengelasan TIG) biasanya dilakukan secara manual, dan input panas pengelasannya dibatasi hingga 9-15KJ/cm.Oleh karena itu, meskipun sambungan las memiliki sifat yang benar-benar memuaskan, sambungan tersebut sama sekali tidak cocok bila ketebalan baja melebihi 12mm.
Pengelasan MIG adalah metode pengelasan otomatis atau semi-otomatis yang paling banyak digunakan dalam pengelasan baja suhu rendah.Input panas lasnya adalah 23-40KJ/cm.Menurut metode transfer tetesan, dapat dibagi menjadi tiga jenis: proses transfer hubung singkat (input panas lebih rendah), proses transfer jet (input panas lebih tinggi) dan proses transfer jet pulsa (input panas tertinggi).Transisi hubung singkat pengelasan MIG memiliki masalah penetrasi yang tidak mencukupi, dan cacat fusi yang buruk dapat terjadi.Masalah serupa ada dengan 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.) Secara umum harus didasarkan pada metode las yang digunakan.Bentuk sambungan dan bentuk alur dan karakteristik lain yang diperlukan untuk dipilih.Untuk baja suhu rendah, hal yang paling penting untuk diperhatikan adalah membuat logam las memiliki ketangguhan suhu rendah yang cukup untuk menyamai logam dasarnya, dan meminimalkan kandungan hidrogen yang dapat menyebar di dalamnya.
Pengelasan Xinfa memiliki kualitas yang sangat baik dan daya tahan yang kuat, untuk detailnya, silakan periksa:https://www.xinfatools.com/welding-cutting/
(1) Baja aluminium terdeoksidasi
Aluminium deoxidized steel adalah grade baja yang sangat sensitif terhadap pengaruh laju pendinginan setelah pengelasan.Sebagian besar elektroda yang digunakan dalam pengelasan busur manual baja aluminium terdeoksidasi adalah elektroda hidrogen rendah Si-Mn atau elektroda 1,5% Ni dan 2,0% Ni.
Untuk mengurangi input panas pengelasan, baja deoksidasi aluminium umumnya hanya mengadopsi pengelasan multi-lapisan dengan elektroda tipis ≤¢3 ~ 3.2mm, sehingga siklus panas sekunder dari lapisan atas las dapat digunakan untuk memurnikan butiran.
Ketangguhan impak logam las yang dilas dengan elektroda seri Si-Mn akan menurun tajam pada suhu 50℃ dengan peningkatan masukan panas.Misalnya, ketika input panas meningkat dari 18KJ/cm menjadi 30KJ/cm, ketangguhan 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 deoksidasi aluminium.Kawat las yang digunakan dalam las 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, disesuaikan dengan fluks yang sesuai, nilai ketangguhan Charpy rata-rata logam las pada suhu -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 input 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 pencocokan Si dan Mn dalam logam las.Bukti uji.Kandungan Si dan Mn yang berbeda 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 kurang digunakan dalam baja deoksidasi aluminium.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.Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh rumus Wilkinson (5), Mn adalah elemen penghambat perengkahan panas untuk baja suhu rendah nikel rendah.Menjaga kandungan mangan dalam logam las sekitar 1,2% sangat bermanfaat untuk mencegah retakan panas seperti retakan kawah busur.Ini harus diperhitungkan saat memilih kombinasi kawat las dan fluks.
Baja 3.5Ni cenderung ditempa dan rapuh, sehingga setelah perlakuan panas pasca-las (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 dapat lagi memenuhi persyaratan.Logam las yang dibentuk dengan pengelasan dengan kawat las seri 4,5% Ni-0,2% Mo memiliki kecenderungan embrittlement temper yang jauh lebih kecil.Menggunakan kawat las ini dapat menghindari kesulitan di atas.
(3) baja 9Ni
Baja 9Ni biasanya diberi perlakuan panas dengan quenching dan tempering atau dua kali normalisasi dan tempering untuk memaksimalkan ketangguhan suhu rendahnya.Tetapi logam las dari 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 bahan habis pakai las berbahan dasar besi digunakan.Saat ini, bahan las nikel tinggi terutama digunakan.Lasan yang disimpan oleh bahan las tersebut akan sepenuhnya austenitik.Walaupun memiliki kekurangan yaitu kekuatan yang lebih rendah dari bahan dasar baja 9Ni dan harga yang sangat mahal, patah getas tidak lagi menjadi masalah serius baginya.
Dari penjelasan di atas, dapat diketahui bahwa karena logam las benar-benar austenitik, ketangguhan suhu rendah dari logam las yang digunakan untuk pengelasan dengan elektroda dan kabel benar-benar sebanding dengan logam dasar, tetapi kekuatan tarik dan titik luluh adalah lebih rendah dari logam dasar.Baja yang mengandung nikel bersifat self-hardening, 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 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 daripada las MIG, yang mungkin disebabkan oleh perlambatan laju pendinginan las dan kemungkinan infiltrasi kotoran atau Si dari fluks.
3. Pengelasan pipa baja suhu rendah A333-GR6
1) Analisis kemampuan las baja A333-GR6
Baja A333–GR6 milik baja suhu rendah, suhu layanan minimum adalah -70 ℃, dan biasanya dipasok dalam keadaan normal atau normal dan temper.Baja A333-GR6 memiliki kandungan karbon yang rendah, sehingga kecenderungan pengerasan dan kecenderungan retak dingin relatif kecil, material tersebut memiliki ketangguhan dan plastisitas yang baik, umumnya tidak mudah menghasilkan pengerasan dan cacat retak, serta memiliki kemampuan las yang baik.Kawat las busur argon ER80S-Ni1 dapat digunakan Dengan elektroda W707Ni, gunakan las sambungan argon-listrik, atau gunakan kawat las busur argon ER80S-Ni1, dan gunakan las busur argon penuh untuk memastikan ketangguhan sambungan las yang baik.Merek kawat las busur argon dan elektroda juga dapat memilih produk dengan kinerja yang sama, tetapi hanya dapat digunakan dengan persetujuan pemilik.
2) Proses pengelasan
Untuk detail metode proses pengelasan, silakan lihat buku instruksi proses pengelasan atau WPS.Selama pengelasan, sambungan tumpul tipe-I dan las busur argon penuh diadopsi untuk pipa dengan diameter kurang dari 76,2 mm;untuk pipa dengan diameter lebih besar dari 76,2 mm, alur berbentuk V dibuat, dan metode pengelasan kombinasi argon-listrik dengan priming busur argon dan pengisian multi-lapisan digunakan atau Metode pengelasan busur argon penuh.Metode spesifiknya adalah memilih metode pengelasan yang 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, lasan perlu dipanaskan terlebih dahulu, dan suhu pemanasan awal adalah 100-150 °C;rentang pemanasan awal adalah 100 mm di kedua sisi las;itu dipanaskan dengan api oxyacetylene (nyala netral), dan suhu diukur Pena mengukur suhu pada jarak 50-100 mm dari pusat lasan, dan titik pengukuran suhu didistribusikan secara merata untuk mengontrol suhu dengan lebih baik .
(2) Perlakuan panas pasca-las
Untuk meningkatkan ketangguhan takik baja suhu rendah, bahan yang umumnya digunakan telah dipadamkan dan ditempa.Perlakuan panas pasca-las yang tidak tepat sering kali memperburuk kinerjanya pada suhu rendah, 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 las biasanya tidak dilakukan untuk baja suhu rendah.Misalnya, pengelasan pipa LPG baru di CSPC tidak memerlukan perlakuan panas pasca-las.Jika perlakuan panas pasca-las memang diperlukan di beberapa proyek, laju pemanasan, waktu suhu konstan, dan laju pendinginan perlakuan panas pasca-las 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 25 mm ketebalan dinding, 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 dengan ketat sesuai dengan peraturan, dan kendalikan suhu interlayer, dan suhu interlayer dikontrol pada 100-200 ℃.Setiap lapisan las harus dilas pada satu waktu, dan jika terputus, tindakan pendinginan lambat harus dilakukan.
(2) Permukaan las dilarang keras tergores oleh busur.Kawah busur harus diisi dan cacat harus digiling dengan roda gerinda saat busur ditutup.Sambungan antara lapisan las multi-lapisan harus terhuyung-huyung.
(3) Secara ketat mengontrol energi saluran, mengadopsi arus kecil, tegangan rendah, dan pengelasan cepat.Panjang las setiap elektroda W707Ni dengan diameter 3,2 mm harus lebih besar dari 8 cm.
(4) Modus operasi busur pendek dan tidak ada ayunan harus diadopsi.
(5) Proses penetrasi penuh harus diadopsi, dan harus dilakukan sesuai dengan persyaratan spesifikasi proses pengelasan dan kartu proses pengelasan.
(6) Penguatan lasan adalah 0 ~ 2mm, dan lebar setiap sisi lasan adalah ≤ 2mm.
(7) Pengujian tak merusak dapat dilakukan sekurang-kurangnya 24 jam setelah inspeksi visual las memenuhi syarat.Las butt pipa harus tunduk pada JB 4730-94.
(8) Standar “Bejana Tekanan: Pengujian Non-destruktif Kapal Tekanan”, memenuhi syarat Kelas II.
(9) Perbaikan las harus dilakukan sebelum perlakuan panas pasca las.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 las umum, maksimal dua perbaikan diperbolehkan.Jika kedua perbaikan tersebut masih belum memenuhi syarat, las harus dipotong dan dilas kembali sesuai dengan proses las yang telah selesai.
Waktu posting: Jun-21-2023
