Lasbaarheid van ASTM A335 gelegeerd stalen buis

Waarom A335-legeringsbuizen een gecontroleerde lasprocedure nodig hebben

ASTM A335 omvat naadloze buizen van ferritisch gelegeerd staal voor gebruik bij hoge temperaturen. De kwaliteiten P5, P9, P11, P22 en P91 worden geclassificeerd op basis van hun chroom- en molybdeengehalte en zijn geselecteerd op kruipsterkte en weerstand tegen waterstofaantasting bij hoge temperaturen in raffinaderijen, petrochemische leidingen en leidingen in elektriciteitscentrales. De legeringselementen die deze prestaties bij hogere temperaturen leveren, verhogen ook de hardbaarheid, zodat de door hitte beïnvloede zone van een las scherp kan uitharden en taaiheid kan verliezen als de warmte-inbreng, voorverwarming en afkoelsnelheid niet worden gecontroleerd. De lasbaarheid van A335-buis wordt daarom bereikt door een gekwalificeerde lasprocedure in plaats van alleen door de selectie van toevoegmetaal.

Trekvereisten van de gebruikelijke A335-kwaliteiten

Chroom zorgt voor oxidatie- en hittecorrosieweerstand, molybdeen zorgt voor versterking van vaste oplossingen en kruipweerstand, en de toevoegingen van vanadium en niobium in P91 geven die kwaliteit een merkbaar hogere minimale trek- en vloeigrens dan de 1,25Cr tot 2,25Cr-kwaliteiten. Omdat de sterkte zich ontwikkelt door de legeringsbalans en de warmtebehandelingsomstandigheden, moet de lasverbinding zowel de chemie als de microstructuur van de moederbuis reproduceren.

Selectie van toevoegmetaal en lasproces

Voor de klassen 1,25Cr en 2,25Cr is gaswolfraambooglassen met een ER80S-B2- of ER80S-B2L-elektrode voor de basis- en hotpass-elektrode, gevolgd door booglassen met afgeschermd metaal met E8018-B2- of E8015-B2-elektroden, een gevestigde praktijk. De B2-classificatie komt nauw overeen met de samenstelling van het basismetaal en reageert voorspelbaar op de warmtebehandeling na het lassen. Voor 9Cr-1Mo-V-kwaliteiten zoals P91 worden in plaats daarvan bijpassende verbruiksartikelen van het type ER90S-B9 en E9015-B9 gebruikt en worden het beschermgas, de voortbewegingssnelheid en de warmte-inbreng geregistreerd, zodat de verbinding exact kan worden herhaald.

Waar warmtebehandeling na het lassen onpraktisch is, bijvoorbeeld bij sommige lassen op locatie of bij ongelijksoortige verbindingen, kan in plaats daarvan een austenitische elektrode van het type E309Mo-16 worden geselecteerd. Dit soort austenitische verbindingen worden beoordeeld op mismatch bij thermische uitzetting en op de gebruiksomstandigheden van een ongelijksoortige metaalverbinding, en de procedure wordt afzonderlijk gekwalificeerd. Reinheid van het gewrichtsoppervlak, droge elektroden en droog beschermgas zijn essentieel, omdat vocht de belangrijkste bron van diffundeerbare waterstof in deze materiaalfamilie is.

Voorverwarmen, interpasstemperatuur en warmtebehandeling na het lassen

Voorverwarmen verwijdert oppervlaktevocht en vertraagt ​​de afkoelsnelheid van de voeg. Typische praktijken voor deze familie zijn een minimum van ongeveer 150 graden C voor de 1,25Cr-kwaliteit en 200 graden C of hoger voor de 2,25Cr- en 9Cr-kwaliteiten, waarbij de tussentemperatuur normaal gesproken onder ongeveer 300 graden C wordt gehouden, zodat korrelgroei en verlies aan taaiheid worden vermeden. Over een royale band aan beide zijden van de voeg wordt verwarming aangebracht, zodat het hele gedeelte op temperatuur komt.

Na het lassen wordt de warmtebehandeling na het lassen normaal gesproken uitgevoerd in het bereik van 700 tot 760 graden C, waarbij de exacte band wordt bepaald door de geldende bouwvoorschriften, samen met de kwaliteit en wanddikte. De behandeling tempert de verharde, door hitte beïnvloede zone, herstelt de taaiheid en verlicht restspanningen. Er wordt gebruik gemaakt van gecontroleerde verwarmings- en koelsnelheden, en thermokoppels worden zo geplaatst dat de volledige omtrek de houdtemperatuur gedurende de vereiste tijd heeft bereikt.

Defecten aan controle- en inspectiepunten

Door waterstof veroorzaakte scheurvorming in de door hitte beïnvloede zone, voorkomen door voorverwarmen, droge verbruiksartikelen en een adequate tussentemperatuur.

Opwarmscheuren in de 2,25Cr- en 9Cr-kwaliteiten, beheerd door gecontroleerde warmte-inbreng en correcte warmtebehandelingstemperatuur.

Gebrek aan versmelting en onvolledige penetratie, gecontroleerd door lasvoorbereiding, aanpassing en lastechniek in plaats van alleen door warmte-inbreng.

Overmatige hardheid, geverifieerd door een onderzoek naar de lashardheid, waarbij de acceptatie doorgaans wordt vastgesteld op of lager dan 250 HV10 voor de door hitte beïnvloede zone.

Zachte of oververhitte zones veroorzaakt door ongelijkmatige verwarming tijdens de warmtebehandeling, vermeden door correcte plaatsing en isolatie van thermokoppels.

Er wordt radiografisch of ultrasoon onderzoek uitgevoerd op de voltooide verbinding, en elke las is herleidbaar tot de gekwalificeerde lasprocedurespecificatie en tot de prestatiegegevens van de lasser voor het gebruikte proces.

Veelgestelde vragen

Vraag: Kan ASTM A335 P11-buis worden gelast zonder voorverwarmen?
Nee. De 1,25Cr-0,5Mo-samenstelling hardt uit in de door hitte beïnvloede zone, dus wordt een gecontroleerde voorverwarming van ongeveer 150 graden C of hoger gebruikt in combinatie met de gekwalificeerde procedure.

Vraag: Welk vulmetaal wordt gebruikt voor de A335 P22-buis?
De 2,25Cr-1Mo-kwaliteiten worden normaal gesproken gelast met ER80S-B2 of ER80S-B2L voor de basis en E8018-B2 of E8015-B2 voor vulling en kap, wat overeenkomt met het basismetaal en voorspelbaar reageert op warmtebehandeling.

Vraag: Is een warmtebehandeling na het lassen altijd vereist?
Het is vereist voor de meeste 1,25Cr tot 9Cr-verbindingen boven de diktedrempels van de geldende bouwvoorschriften, en wordt altijd toegepast daar waar de dienst een gecontroleerde hardheid en taaiheid vereist in de door hitte beïnvloede zone.

Vraag: Wat gebeurt er als de A335-buis wordt gelast zonder interpass-controle?
Een te hoge interpass-temperatuur maakt de microstructuur grover, vermindert de taaiheid en kan ervoor zorgen dat de vereiste impact- of hardheidsresultaten onmogelijk worden behaald. Daarom wordt de interpass-temperatuur tijdens het lassen gemeten en geregistreerd.

Vraag: Waarin verschilt een P91-las van een P22-las?
P91 is een 9Cr-1Mo-V-Nb-kwaliteit met een hogere minimale opbrengst en treksterkte. Daarom wordt gebruik gemaakt van bijpassende 9Cr-verbruiksartikelen, een strakkere warmte-inbrengcontrole en een nauwkeurig gespecificeerde warmtebehandelingsband vergeleken met de 2,25Cr-kwaliteit.

Vraag: Hoe wordt de laskwaliteit op gelegeerde buizen bevestigd?
Door radiografisch of ultrasoon onderzoek van de voltooide verbinding, door een hardheidsonderzoek van de door hitte beïnvloede zone, en door beoordeling van de kwalificatie van de lasprocedure en de gegevens van de lasser.