Inconel 600 Заваряване към въглеродна стомана: различни процедури за заваряване на метали и избор на пълнител

Може ли Inconel 600 да бъде заварен към въглеродна стомана?

даИнконел 600може да се заварява директно към въглеродна стомана като ASTM A106 клас B, A333 клас 6 или A516 клас 70, а съединението е по-скоро рутинна, код-покрита изработка, отколкото екзотична. Изработено е с добавъчен метал на основата на никел, никога с добавка от въглеродна стомана, и е квалифицирано като заваръчен шев от различен метал съгласно раздел IX на Кодекса за котли и съдове под налягане на ASME. Можете да видите пълната гама от форми за основен материал наПродуктова страница Inconel 600и обхвата на тръбите наСтраница за тръби Inconel 600.

Трудността в тази връзка не идва от никеловата сплав. Inconel 600 е аустенитна сплав от никел-хром-желязо с лицево-центрирана кубична структура и е една от по-заваряваните сплави в семейството на никела: има добра пластичност, не се втвърдява при охлаждане и лесно приема добавъчен метал. Трудността идва от въглеродната стомана. Въглеродната стомана е кубична-центрирана върху тялото, втвърдява се в засегнатата от топлина-зона, носи много повече въглерод, отколкото никеловата сплав може да разтвори, и коефициентът й на топлинно разширение е различен. Всеки сериозен режим на повреда във връзка от Inconel 600 към въглеродна стомана се намира от страната на въглеродната стомана на линията за топене, поради което изборът на пълнител и контролът на топлината са по-важни от техниката на заваряване.

Тази комбинация се появява навсякъде, където устойчива на корозия-никелова сплав трябва да се срещне със структурен или{1}}съдържащ налягане стоманен компонент. Типични примери включват връзки на термогнездо и дюза на инструмента, съединения на топлообменна тръба-към-тръбна плоча, хардуер за пещ и топлинна-обработка, компоненти за факел и горелка и тръбопроводи за подаване на ядрена пара. Инженерната логика винаги е една и съща: плащайте за никелова сплав само там, където е необходима устойчивост на корозия или температура, и оставете въглеродната стомана да носи останалото. Заваръчният шев е границата, където това решение е валидирано или изгубено.

Ключов момент: заваръчният шев е заваръчен шев от различен метал. Нуждае се от собствена квалифицирана процедура и собствена квалификация на заварчик. Процедура за въглеродна стомана и заваръчен апарат за въглеродна стомана не могат да се използват повторно за страната на никелова сплав.

Защо съединението Inconel 600 към въглеродна стомана е заваръчен шев от различен метал?

Тъй като двата неблагородни метала принадлежат към различни P-числа на ASME и различни кристални структури, раздел IX на ASME класифицира съединението като заваръчен шев от различен метал. Inconel 600 е P-No. 43 Група 1 под QW/QB-422, с номер на група ISO 15608 43. Въглеродна стомана като A106 клас B, A333 клас 6, A516 клас 70 и A105 е P-No. 1. Тази класификация не е административна документация: тя променя това, което ви е позволено да правите правете на пода на магазина.

Първата последица е квалификацията на процедурата. Спецификация на заваръчна процедура, която е квалифицирана само за въглеродна стомана, не покрива Inconel 600, а процедура, квалифицирана само за Inconel 600, не обхваща въглеродна стомана. Процедурата трябва да е квалифицирана за комбинацията. Второто следствие е тестовият режим. Тъй като различното съединение концентрира своята слабост по линията на феритно сливане, а не в заваръчния метал, раздел IX на ASME изисква образци за напречно странично огъване в допълнение към тестовете за опън, така че линията на свързване да бъде огъната през цялата дебелина на сечението и всяка крехка преходна зона е принудена да се разкрие.

Третата последица е квалификацията на заварчика. Квалификацията за производителност на заварчика е свързана с P-номер на основния метал и F-номер на добавъчния метал, така че заварчик, който притежава квалификация за въглеродна стомана, не е квалифициран да направи това съединение. На практика това е единствената най-често срещана разлика в съответствието, открита на място, и също така е истинска разлика в качеството, тъй като никеловите сплави се държат различно в ръката: басейнът е муден, проникването е по-ниско за даден ток и металът е много по-чувствителен към замърсяване.

Таблица 1. ASME Раздел IX групиране на двата основни метала

Какъв добавъчен метал трябва да използвате за заваряване на Inconel 600 към въглеродна стомана?

Използвайте допълнителен метал на основа-на никел. ERNiCr-3 (сплав 82, UNS N06082, AWS A5.14 / ASME SFA-5.14) е по подразбиране за GTAW и GMAW, а ENiCrFe-2 или ENiCrFe-3 (сплав 182, AWS A5.11 / ASME SFA-5.11) е по подразбиране за SMAW. Не използвайте въглеродна стомана, нисколегиран хром-молибден или пълнител от аустенитна неръждаема стомана за производствената фуга.

ERNiCr-3 се определя при минимум 67 процента никел с 18 до 22 процента хром, 2,0 до 3,0 процента ниобий плюс тантал, максимум 3,0 процента желязо и максимум 0,10 процента въглерод. Всеки елемент има работа. Никелът осигурява пластична, аустенитна матрица, която толерира широкия диапазон на състава, създаден чрез разреждане от стоманата. Хромът осигурява устойчивост на окисление и корозия. Ниобият е елементът против -напукване: той се комбинира със сяра и фосфор, за да образува високо{14}}ниобиеви съединения вместо нискотопими филми по границите на зърната, което е точно това, което предотвратява напукване при втвърдяване в напълно аустенитна заварка, която не съдържа делта ферит, върху който да се върне.

Отложената сплав 82 заваръчен метал обикновено достига минимална якост на опън от около 552 MPa, 0,2 процента граница на провлачване от около 360 MPa и удължение от 30 процента или повече, с полезно обслужване от около минус 196 C до плюс 550 C. Тези числа удобно надвишават въглеродната стомана, която съединява, което е важно: никеловият заваръчен метал трябва да бъде най-здравият и най-пластичната част на съединението, така че всяка деформация да се отблъсне от линията на крехко феритно сливане.

Таблица 2. Матрица за избор на пълнежен метал за Inconel 600 към въглеродна стомана

Ако набавяте неблагородния метал едновременно с консумативите, гамата от плочи и листове е описана вСтраница с табела ASTM B168 UNS N06600, гамата на щангите и прътите наИнконел 600 бара страница, и фитингите, които обикновено се намират в края на тези съединения настраница за-тръбни фитинги за челно заваряване.

Защо ERNiCr-3 е стандартният пълнител за Inconel 600 към въглеродна стомана?

ERNiCr-3 е стандартният пълнител, тъй като неговият коефициент на термично разширение се намира между въглеродната стомана и аустенитната неръждаема стомана и защото толерира силното разреждане, което неизбежно се получава при различни съединения. Тези две свойства са насочени към двата механизма на повреда, които всъщност убиват заваръчните шевове Inconel 600 към въглеродна стомана: диференциална умора от термично разширение на линията на топене и твърда, крехка преходна зона, причинена от разреждане и миграция на въглерод.

Аргументът за разширяване е решаващ. Измерените средни коефициенти на топлинно разширение показват, че Alloy 600 е необичайно близък до въглеродната стомана, много по-близо от всяка неръждаема стомана от серия 300-. Това е една от причините Inconel 600 да бъде избран за биметални и преходни съединения на първо място. Това също означава, че аустенитен неръждаем пълнител като ER309L, който има коефициент на разширение, по-близък до 304 от неръждаема метал, въвежда несъответствие, което самата комбинация от основни метали не е имала. Пълнителят на базата на никел избягва добавянето на това несъответствие.

Таблица 3. Среден коефициент на топлинно разширение - защо никеловият-пълнеж печели

Аргументът за разреждане е също толкова важен. Пълнител на основа-на никел с 67% или повече никел може да абсорбира значително количество желязо от въглеродната стомана и все още да остане напълно аустенитен и без пукнатини. По-слаб пълнител не може. Ето защо ERNiCr-3 се използва не само за Inconel 600, но и за заваряване на Inconel 600 към въглеродна стомана, към неръждаема стомана и към други никелови сплави, и защо се използва също като консуматив за облицовка и масло. Същата логика важи и за сестринските ръководства за заваряванеInconel 625 заваряванеиЗаваряване на Hastelloy C276, където никелови-пълнители отново са основата на процедурата.

Ключова точка: Основно правило: ако фугата ще има повече от около 315 C (600 F) при експлоатация, или ако ще бъде термично обработена, или ако услугата е кисела, посочете никелов -пълнеж. Аустенитният неръждаем пълнеж е компромис с ниска-температура и ниски-последствия, който не трябва да се използва при съединения от Inconel 600 към въглеродна стомана.

Кои добавъчни метали трябва да избягвате за Inconel 600 до въглеродна стомана?

Избягвайте пълнител от въглеродна стомана, ниско{0}}легиран хром-молибденов пълнител и аустенитен неръждаем пълнител като ER309L или ER308L. Всеки от тях или унищожава корозионната устойчивост на съединението, създава твърда и предразположена към пукнатини-преходна зона, или въвежда несъответствие на топлинното разширение, което не са имали основните метали. Единственото изключение е пълнител на базата на никел, избран поради конкретна причина за обслужване, което е по-скоро умишлена замяна, отколкото пряк път.

Таблица 4. Допълнителни метали, които трябва да се избягват, и механизмът на повреда

Опцията за аустенитна неръждаема стомана заслужава специално предупреждение, тъй като е толкова широко използвана другаде. ER309L е легитимен и често срещан избор за свързване на въглеродна стомана към неръждаема стомана от серия 300 при температури под приблизително 315 C, тъй като високото съдържание на сплав абсорбира разреждането от стоманата и остава аустенитна.

Проблемът е, че правилото е написано за съединение от въглеродна стомана към неръждаема стомана. Когато другата страна е Inconel 600, чийто коефициент на разширение е почти идентичен с въглеродната стомана, въвеждането на пълнител с коефициент на разширение от 16 до 18 um/m/C създава несъответствие, което просто не съществува между основните метали. Ставата се влошава, не се подобрява.

Също така си струва да се раздели концепцията за приемлива алтернатива от заместване. ERNiCrMo-3, пълнителят Alloy 625, е законна алтернатива за тежко корозивно обслужване. ERNiCrFe-5 и фамилията ERNiCrFe-7A / ENiCrFe-7 с ниско съдържание на въглерод са законни алтернативи за много високи температури или ядрени услуги. Това, което те не са, е взаимозаменяема смяна: смяната на добавъчния метал променя съществена променлива, така че е необходима нова квалификация на процедурата, преди който и да е от тях да може да се използва при производствена работа.

Кога трябва да изберете различен пълнител на-основа на никел?

Изберете ERNiCrMo-3 за тежка хлоридна, точкова или цепнатина корозия, или когато съединението се нуждае от по-висока якост. Изберете ERNiCrFe-5 или фамилията ERNiCrFe-7A / ENiCrFe-7 за работа при пълзене при много висока температура или за ядрени съединения, където е посочена устойчивост на първично корозионно напукване под въздействието на вода. За всичко останало ERNiCr-3 си остава правилният и най-икономичен отговор.

Ядрената референция си струва да се разбере, защото е най-силното налично доказателство, че химията на пълнителя не е козметичен избор. Ранните разнородни ядрени заварки използваха пълнител от сплав 82 и сплав 182 върху основен метал от сплав 600. В продължение на десетилетия на експлоатация, някои от тези съединения развиха първично корозионно напукване под въздействието на вода и индустрията прехвърли новата конструкция към пълнители с по-ниско-въглерод и по-високо{6}}хром в семейството Alloy 52 / 152, които са значително по-устойчиви на този механизъм. Урокът обобщава: за -различна връзка с дълъг живот, посочете пълнителя за механизма на разграждане, който очаквате, а не само за якостта на опън в сертификата.

Обърнете внимание, че фамилията Alloy 52 / 152 има свой собствен компромис-. Тези пълнители не съдържат-хром и-ниобий, което подобрява устойчивостта на корозия, но намалява течливостта на заваръчната вана и повишава чувствителността към липса на топене и към пластичност при напукване при потапяне. Те трябва да се използват само с процедура, която е квалифицирана за тях и от заварчици, които са практикували с тях. ERNiCr-3, напротив, прощава, което е точно причината да остане индустриалната стандартна настройка за Inconel 600 към въглеродна стомана.

Какви процеси на заваряване работят най-добре за Inconel 600 към въглеродна стомана?

GTAW е най-добрият процес за коренов проход и за работа с тънки-стени, GMAW с прехвърляне чрез пръскане е подходящ за по-дебели проходи за запълване, а SMAW е практичният избор на място. Дъгово заваряване под флюс и електродъгово заваряване с флюс-сърцевина не се препоръчват за страната на никела, тъй като флюсовете взаимодействат със сплавта и по-високото подаване на топлина увеличава разреждането и миграцията на въглерод.

Изборът на процес следва пряко от свойствата на никеловите сплави. Inconel 600 има топлопроводимост от приблизително 15 W/m/K срещу около 50 W/m/K за въглеродна стомана, така че топлината се концентрира в дъгата, вместо да се разпространява. Това води до по-дълбоко проникване и по-широка зона-засегната от топлина за същия ток, което означава, че трябва да пуснете по-слаб ток и да пътувате стабилно, вместо да се задържате. Заваръчната вана също е по-бавна от стоманената вана, така че намокря стените на фугите по-малко лесно и се нуждае от малко по-дълга дъга и по-внимателна манипулация, за да се избегне липса на топене.

Таблица 5. Сравнение на процеса на заваряване за страната Inconel 600

Какви параметри на заваряване трябва да използвате за Inconel 600 към въглеродна стомана?

Използвайте най-ниския ток, който осигурява пълно топене, поддържайте входящата топлина в умерения диапазон от приблизително 0,5 до 1,8 kJ/mm (около 13 до 45 kJ/in) и поддържайте температурата между преминаването на или под 150 C (300 F). Диапазоните на параметрите по-долу са типични отправни точки за разработване на процедури; стойностите, които управляват производствената работа, са тези, записани в спецификацията на вашата квалифицирана процедура за заваряване.

Таблица 6. Типични параметри на заваряване на Inconel 600 към въглеродна стомана

Две параметърни решения са по-важни от останалите. Първият е влагането на топлина. Твърде много вложена топлина разширява засегнатата от топлина -зона върху въглеродната стомана, увеличава разреждането на никеловите отлагания с желязо и насърчава утаяването на хромен карбид в никеловата сплав.

Твърде малкото подаване на топлина крие риск от липса на топене, което е сериозен дефект в никеловите заварки, тъй като бавният резервоар не се влива в тесни ъгли по начина, по който стоманеният резервоар прави. Втората е междупроходна температура. Никеловите сплави не се нуждаят от режим на горещ-пропуск. Оставете всеки проход да се охлади естествено, измерете температурата между проходите, преди да започнете следващия, и не охлаждайте фугата с вода, за да ускорите това.

Токът и полярността също спъват хората. GTAW върху никелови сплави работи на отрицателен електрод с постоянен ток, същото като неръждаемата стомана. Никеловите SMAW електроди обикновено работят с положителен електрод с постоянен ток, обратното на -отрицателната настройка на електрода, използвана за много електроди от въглеродна стомана, а някои марки работят и с променлив ток. Винаги следвайте информационния лист на производителя на електрода, тъй като полярността влияе върху проникването, профила на зърната и склонността към порьозност.

Как трябва да подготвите ставата и да я прочистите?

Обработете машинно 60 до 70 градуса включен-ъглов V-жлеб с 1,5 до 2,0 mm коренна повърхност и 2,0 до 3,0 mm коренна междина, почистете двете страни до светъл метал с инструменти, предназначени за никелови сплави, и обратно-прочистете затворените секции с аргон, за да поддържате вътрешния кислород под около 100 ppm. Подготовката на ставата не е козметична в тази става; това е мярка за контрол на крекинг.

Inconel 600 е необичайно чувствителен към сяра и към ниско{1}}замърсители. Сярата, фосфорът, оловото и подобни елементи образуват ниско{3}}топими филми по границите на зърната в напълно аустенитния заваръчен метал и причиняват горещи пукнатини. Източниците на нормални производствени подове включват флуиди за рязане, охлаждаща течност за машинна обработка, боя, боя за оформление, мастило за маркери, остатъци от самозалепваща се лента и смазки, съдържащи -сяра или хлорид-. Решението е процедурно: отстранете всичко с разтворител без -хлорид и с ниско съдържание на сяра, като ацетон или изопропилов алкохол, използвайте четка от неръждаема стомана или никел, която никога не е докосвала въглеродна стомана, и не позволявайте прахът от смилане на въглеродна стомана да се утаи върху повърхността на никела.

За тръби, тръби и затворени участъци вътрешната повърхност трябва да бъде защитена чрез поддържащо продухване. Без него кореновият проход се окислява отвътре и образува грапава, цветна скала, обикновено наричана захарообразуване. Захарирането не е само козметичен дефект: то унищожава локалната устойчивост на корозия, създава място за започване на пукнатини в основата и е много трудно да се отстрани, след като фугата е затворена. Използвайте преграда за продухване близо до фугата, оставете достатъчно време за продухване, за да измести въздуха, и проверете нивото на кислорода, вместо да гадаете.

Таблица 7. Цели за качество на продухващия газ за коренния проход

Трябва ли да загреете предварително страната от въглеродна стомана?

Обикновено не. Inconel 600 никога не изисква предварително нагряване, а въглеродната стомана в P-No. 1 група 1 с въглероден еквивалент под около 0,42 и дебелина до около 19 mm може нормално да се заварява при стайна температура, при условие че повърхността е суха и над точката на оросяване. Предварителното загряване става необходимо за по-дебели секции, по-високи въглеродни еквиваленти, силно ограничени фуги, студени условия на околната среда или когато управляващият код или спецификацията на собственика го изискват.

Целта на предварителното загряване в това съединение не е да помогне на никеловата сплав. Целта е да се забави скоростта на охлаждане на термично-засегнатата зона от въглеродна стомана, така че да не се трансформира в твърд мартензит и така че всеки разтворен водород да има време да излезе, преди заваръчният шев да се охлади. Ето защо предварителното загряване се управлява изцяло от страната на въглеродната стомана и защо въглеродният еквивалент на стоманата, а не Inconel 600, определя дали е необходимо. Използвайте формулата IIW, за да го изчислите: CE=C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15.

Таблица 8. Насоки за предварително загряване за страната на въглеродната стомана

Ключов момент: Не нагрявайте предварително страната на Inconel 600. Загрейте само страната на въглеродната стомана и никога не оставяйте никеловата сплав да надвишава 150 C (300 F) в нито един момент от процеса.

Необходима ли е термична обработка след{0}}заваряване за Inconel 600 към въглеродна стомана?

Не, не за страната на никела. Заваръчният метал Inconel 600 и ERNiCr-3 не изисква термична обработка след -заваряване и прилагането му без необходимост е активно вредно: миграцията на въглерод през линията на топене се ускорява над приблизително 480 C, а температурният диапазон на термична-обработка за въглеродна стомана е над този праг. Термичната обработка след заваряване се изисква само когато страната на въглеродната стомана я задейства съгласно управляващия код или при условията на експлоатация.

Три задействания покриват почти всеки случай. Съгласно ASME B31.3 Process Piping, таблица 331.1.1 изисква термична обработка след -заваряване за P-No. 1 въглеродна стомана, когато номиналната дебелина на стената надвишава 19 mm, при 593 до 649 C (1100 до 1200 F). Съгласно ASME BPVC, раздел VIII, раздел 1, UCS-56 го прави задължително над 38 mm номинална дебелина, с условно отклонение между 32 и 38 mm, когато се поддържа минимално предварително загряване от 95 C. И съгласно NACE MR0175 / ISO 15156 всяка заварка от въглеродна или нисколегирана стомана в кисела среда трябва да отговаря на максимална твърдост от 22 HRC (около 248 HV), което на практика означава топлинна обработка, независимо от дебелината.

Когато термичната обработка е неизбежна, правилният инженерен отговор е да не се обработва термично завършеното разнородно съединение. Трябва да се използва намазване с масло, описано в следващия раздел, така че интерфейсът за миграция на въглерод да бъде създаден и термично обработен преди да бъде направена крайната заварка. Това е единственото най-важно процедурно решение при производството на високо-интегритет Inconel 600 към въглеродна стомана.

Таблица 9. Задействания и параметри за термична обработка след-заваряване

Какво е Buttering и кога трябва да го използвате?

Намазването с масло е практиката на нанасяне на един или повече слоя никелов-пълнеж върху лицевата страна на въглеродната стомана, обработване на тази повърхност плоска, извършване на -топлинна обработка след заваряване само на компонента от въглеродна стомана и едва след това завършване на съединението с -никелов пълнител. Използвайте го винаги, когато страната на въглеродната стомана трябва да бъде термично обработена, когато въглеродната стомана е дебела или силно ограничена изковка или когато условията на място правят контролираната топлинна обработка на завършена връзка непрактична.

Механизмът е ясен, след като видите къде възниква повредата. Въглеродната миграция се случва на границата между феритна стомана и високо-хромно-никеловото отлагане. При директно заварено съединение тази граница е производственият заваръчен шев, така че всяка термична обработка, приложена към съединението, уврежда производствения заваръчен шев. Ако първо намажете въглеродната стомана, границата на миграция на въглерода се създава вътре в операцията на намазване и може да бъде термично обработена по желание. След това последващата производствена заварка се прави изцяло между -заваръчен метал на базата на никел и Inconel 600, което е аустенитно-към-аустенитно съединение, което не се нуждае от термична обработка и се държи много по-предвидимо.

Практически намазването с масло означава минимум два отложени слоя, обикновено 5 до 8 mm отлагания, обработени обратно до равна повърхност от около 3 до 4 mm. След това намазаният с масло компонент се обработва термично, изследва се и се изследва твърдостта, ако услугата е кисела, и едва след това се завършва фугата. Завършената връзка се заварява със същия никелов -пълнеж и се проверява както обикновено. Допълнителните разходи са реални, но почти винаги са по-евтини от неуспешна различна заварка при работа с кисела или висока-температура.

Как заварявате Inconel 600 към въглеродна стомана стъпка по стъпка?

Последователността по-долу е стандартният ред на операциите за-съвместимо с кода съединение. Двете стъпки, които хората пропускат и които причиняват повечето неуспехи, са процедурата и квалификацията на заварчика в стъпки 3 и 4 и проверката на продухването в стъпка 6.

1. Потвърдете комбинацията от материали и проектната основа

Идентифицирайте точната продуктова спецификация Inconel 600 (например тръба ASTM B167 или плоча ASTM B168) и точната марка и дебелина на въглеродна стомана. Запишете проектната температура, сервизната течност, дали услугата е кисела и кода на тръбопровода или съда, който управлява съединението. Това определя дали ще се задейства предварително загряване или термична обработка след -заваряване от страната на въглеродната стомана.

2. Изберете добавъчния метал и напишете WPS

Изберете ERNiCr-3 (сплав 82) за GTAW и GMAW или ENiCrFe-2 / ENiCrFe-3 (сплав 182) за SMAW. Документирайте пълнителя, процеса, полярността, диапазоните на тока и напрежението, скоростта на движение, защитния газ, поддържащия или продухващия газ, междинната температурна граница и обхвата на входящата топлина в спецификация на процедурата за заваряване.

3. Квалифицирайте процедурата със странични завои

Заварете тестов купон, който съчетава и двете P{0}}числа, и го тествайте. Тъй като съединението е заваръчен шев от различен метал, раздел IX на ASME изисква образци за напречно странично огъване в допълнение към тестовете за опън, така че линията на феритно сливане да бъде опъната и всяка крехка преходна зона да бъде изложена.

4. Квалифициране на заварчиците на никелова сплав

Квалифицирайте всеки заварчик с тест за ефективност от страна на никелова сплав. Заварчик, който е квалифициран само за въглеродна стомана, не е квалифициран да заварява Inconel 600, тъй като квалификацията на заварчика е свързана с P-номер на основния метал и F-номер на пълнителя.

5. Подгответе фугата и я почистете

Машинно обработвайте 60 до 70 градуса включен-ъглов V-жлеб с 1,5 до 2,0 mm лицева повърхност на корена и 2,0 до 3,0 mm междина на корена. Шлайфайте или машинно обработвайте двете страни до светъл метал с инструменти, предназначени за никелови сплави, след което избършете с разтворител без-хлорид и с ниско съдържание на сяра. Отстранете всички бои, масла, мастила за маркери и съединения,-съдържащи сяра.

6. Настройте продухващ газ и загрейте предварително, ако е необходимо

Обратно-прочистете тръбните и тръбните съединения с аргон и поддържайте вътрешното ниво на кислород под около 100 ppm, така че коренът да не се окислява или захаросва. Прилагайте предварително нагряване към страната на въглеродната стомана само когато въглеродният еквивалент, дебелината, нивото на задържане или температурата на околната среда го изискват и никога не загрявайте предварително страната на Inconel 600 над 150 C.

7. Заваръчен шев с контролирано подаване на топлина и накрайници

Заварете основата с GTAW, като използвате ERNiCr-3 и DCEN. Поставяйте стрингери, вместо широки тъкани, поддържайте заваръчната вана малка и контролирайте входящата топлина в диапазона, посочен в WPS. Наблюдавайте непрекъснато температурата между преминаванията и оставяйте фугата да се охлади до под 150 C между преминаванията.

8. Масло и топлинна обработка преди завършване на фугата, където е необходимо

Ако страната на въглеродната стомана трябва да бъде термично обработена след -заваряване, нанесете най-малко два слоя пълнител на базата на никел-върху лицевата страна на въглеродната стомана, обработете намаслената повърхност плоска, извършете термичната обработка след-заваряване само на този компонент и едва след това завършете съединението с пълнител на основата на никел-, така че крайната заварка никога да не достигне температурата на топлинна-обработка.

9. Инспектирайте, тествайте и документирайте

Извършете визуална проверка, след това пенетрант за багрило и радиографско или ултразвуково изследване, както е посочено. Извършете изследване на твърдостта през линията на феритно сливане, когато услугата е кисела. Проверете пълнителя и основния метал чрез положителна идентификация на материала и попълнете WPS, PQR, сертификатите за заварчици и диаграмите за топлинна -обработка в пакета с данни за заварките.

Ако съединението е тръбна или тръбна връзка, фитингите и фланците от страната на въглеродната стомана обикновено се покриват от стандартните продуктови спецификации; настр. ковани тръбни фитингии настраница за преглед на фланецаобяснете как тези компоненти са определени и подредени, така че процедурата за заваряване и закупените елементи да останат последователни.

Какви дефекти възникват в заварките от Inconel 600 към въглеродна стомана?

Доминиращите дефекти са напукване при втвърдяване в метала на никеловия заваръчен шев, -подпомогнато от водород напукване в засегнатата от топлината-въглеродна стомана зона, липса на топене от бавната никелова заваръчна вана, порьозност от замърсяване или лошо покритие с газ, коренно окисление от неадекватно продухване и миграция на въглерод със свързана твърда преходна зона. Всеки има специфична причина и специфичен контрол.

Таблица 10. Дефекти, първопричини и предотвратяване

Как квалифицирате процедурите и заварчиците за това съединение?

Вие квалифицирате спецификация на заваръчна процедура със запис за квалификация на процедура, който комбинира и двете P-числа, и я тествате с напречни странични огъвания в допълнение към тестовете за опън. След това квалифицирате всеки заварчик поотделно за никелова сплав, тъй като квалификацията за производителност на заварчика е свързана с P-номер на основния метал и F-номер на пълнителя и не се прехвърля от въглеродна стомана.

Изискването за странично огъване е техническото сърце на квалификацията. Тестът за напречен опън на различна връзка обикновено се проваля при по-слабия основен метал и ви казва много малко за линията на топене. Образец от странично огъване, обработен през цялата дебелина и огънат така, че линията на феритно сливане да е в опън, напряга точно областта, където би съществувала твърда преходна зона или лента с изчерпване на въглерод -, и разкрива проблема, преди съединението да влезе в експлоатация. ASME Раздел IX QW-462.2 определя образеца, а QW-423 управлява комбинацията от различни неблагородни метали. За материал с дебелина над около 12 мм, страничните огъвания са стандартният подход, тъй като те тестват цялата дебелина на сечението.

Таблица 11. Основни характеристики на квалификацията за съединение Inconel 600 към въглеродна стомана

Как инспектирате и тествате ставата?

Започнете с визуална инспекция, добавете тест за проникване на багрила с пенетранти с ниско-сярно и ниско{1}}халогенно съдържание, след това рентгенографско или ултразвуково изследване с фазова-решетка според изискванията на дизайна. Добавете изследване на твърдостта през линията на феритно топене за работа в кисело състояние, проверете материалите чрез положителна идентификация на материала и потвърдете, че никеловият заваръчен метал по същество не съдържа ферит.

Две точки за проверка са специфични за различни никелови заварки. Първият е, че материалите за тестване с пенетранти трябва да бъдат квалифицирани за никелови сплави: стандартните пенетранти могат да носят сяра и халогени, които атакуват никела при температура, така че самият тест може да се превърне в източник на корозия. Второто е, че твърдостта има значение от феритната страна, а не от страната на никела. Траверс за твърдост, поставен през линията на топене и в засегнатата от топлината-зона на въглеродна стомана, ви казва дали стратегията за предварително нагряване и-топлинна{4}}обработка действително е работила.

Таблица 12. Методи за проверка на заваръчни шевове Inconel 600 към въглеродна стомана

Кои стандарти и кодекси управляват заваряването на Inconel 600 към въглеродна стомана?

Съединението се ръководи от ASME BPVC, раздел IX за квалификация, от строителния код, който се прилага за оборудването за проектиране и топлинна обработка, от спецификациите на AWS за добавъчния метал за консумативи и от NACE MR0175 / ISO 15156, когато услугата съдържа сероводород.

Таблица 13. Стандарти и кодове за заваряване на Inconel 600 към въглеродна стомана

За проекти, които също включват високо легиран никел или молибден, струва си да проверите паралелните насоки вHastelloy C276 крайно ръководствои наРъководство за Inconel 625, тъй като различната логика на заваряване и квалификационната структура са еднакви, въпреки че химията на пълнителя се различава.

Inconel 600 срещу Inconel 625 срещу въглеродна стомана: Сравнение на степени

Inconel 600 е високотемпературна-сплав с-никел-хром-желязо с общо-предназначение и е най-лесната от трите за заваряване към въглеродна стомана. Inconel 625 добавя молибден и ниобий за много по-висока якост и устойчивост на хлорид, а неговият добавъчен метал е стандартната надстройка за тежка експлоатация. Въглеродната стомана е икономичният конструктивен материал, който носи товара и натиска. Сравнението по-долу обяснява кои свойства определят кое решение за пълнител.

Таблица 14. Сравнение на степени, приложимо за различно заваряване

Една практическа точка от таблицата: както Inconel 600, така и Inconel 625 се намират в P-No. 43, така че процедура, квалифицирана за едното, не покрива автоматично другото. Спецификацията на основния метал е съществена променлива, така че ако даден проект използва и двата класа, квалифицирайте всеки от тях. По-широкото сравнение между никелови сплави и неръждаема стомана е разгледано вСравнение на Inconel 625 срещу 316Lи вСравнение на Inconel 625 срещу Incoloy 825.

Какво определя цената на заварката от Inconel 600 към въглеродна стомана?

Доминиращата цена е пакетът за квалификация и инспекция, а не депозираният метал. Пълнежът на основа-никел струва няколко пъти повече на килограм от пълнителя от въглеродна стомана, но една квалифицирана процедура може да покрие голям брой подобни съединения, докато квалификацията на процедурата, квалификацията на заварчика, продухващият газ, изследванията на твърдостта и всяка -термична обработка след заваряване са до голяма степен фиксирани разходи, които трябва да бъдат поети веднъж и след това амортизирани.

Три решения движат най-много разходите. Първо, дали е необходимо нанасяне на масло: то добавя отлагане, машинна обработка и отделен цикъл на топлинна-обработка, но превръща неуправляемия проблем с топлинната-обработка в управляем. Второ, дали управляващият код задейства термична обработка след -заваряване: оставането под прага от 19 mm съгласно ASME B31.3 избягва цялата операция. Трето, каква част от работата се извършва в магазина, а не на полето, тъй като полевото заваряване на никелова сплав изисква защита от вятър, контрол на продухването и заварчик, който е квалифициран за позицията. Икономиката на предварителното производство за този вид работа е разгледана всравняване на разходите за предварително производство на тръбна макара срещу полево заваряване.

Струва си да се отбележи, че инженерните разходи за грешен пълнител са много по-високи от цената на самия пълнител. Неуспешна различна заварка в химически завод или тръбопровод за газ с киселини означава загуба на производство, преработка, повторна -инспекция и често преразгледана процедура. Тази асиметрия е причината никел-базираният пълнител да е определен по подразбиране, а не като първокласна опция.

Често задавани въпроси

Може ли Inconel 600 да се заварява към въглеродна стомана?

да Inconel 600 (UNS N06600) заварява надеждно към въглеродна стомана като ASTM A106 клас B или A516 клас 70, когато се използва добавъчен метал на основата на никел. Съединението се класифицира като заварка от различен метал, така че се нуждае от собствена квалифицирана процедура и заварчици, които са квалифицирани за никелова сплав. Типичните приложения включват свързване на термогнездо и дюза, съединения на топлообменна тръба-към-тръбна плоча, хардуер на пещ и ядрени компоненти.

Какъв добавъчен метал трябва да се използва за заваряване на Inconel 600 към въглеродна стомана?

Използвайте допълнителен метал на основа-на никел. ERNiCr-3 (сплав 82, UNS N06082, AWS A5.14) е стандартният избор за GTAW и GMAW, а ENiCrFe-2 или ENiCrFe-3 (сплав 182, AWS A5.11) е стандартният избор за SMAW. Тези пълнители съответстват точно на термичното разширение на въглеродната стомана, понасят разреждане от стоманата и са устойчиви на напукване при втвърдяване, тъй като тяхното съдържание на ниобий свързва сярата и фосфора.

Мога ли да използвам ER309L за заваряване на Inconel 600 към въглеродна стомана?

Не е за повишена-температура или критично обслужване. ER309L се използва широко за свързване на въглеродна стомана към неръждаема стомана под приблизително 315 C (600 F), но за въглеродна стомана към Inconel 600 аустенитният пълнител има коефициент на термично разширение от около 18 микрометра на метър на градус по Целзий срещу около 12 за въглеродната стомана. Това несъответствие концентрира напрежението в линията на феритно сливане и води до термична умора и напукване. Пълнител на-основа на никел като ERNiCr-3 е предпочитан при всички температури.

Какъв е ASME P-номерът на Inconel 600?

Inconel 600 (UNS N06600) е P-No. 43 група 1 в ASME BPVC раздел IX, посочен в QW/QB-422. Номерът на групата му по ISO 15608 също е 43. Въглеродна стомана като A106 клас B, A333 клас 6, A516 клас 70 и A105 е P-No. 1. Тъй като двата неблагородни метала носят различни P-числа, раздел IX на ASME третира съединението като заваръчен шев от различен метал.

Необходимо ли е предварително загряване при заваряване на Inconel 600 към въглеродна стомана?

Обикновено не. Самият Inconel 600 никога не се нуждае от предварително нагряване, а въглеродната стомана в P-No. 1 с въглероден еквивалент под около 0,42 и дебелина до около 19 mm може нормално да се заварява при околна температура, при условие че повърхността е суха и над точката на оросяване. Предварителното загряване става необходимо за по-дебели секции, по-високи въглеродни еквиваленти, високо ограничение, ниска околна температура или когато управляващият код или спецификацията на собственика го изискват.

Необходима ли е термична обработка след заваряване за Inconel 600 към въглеродна стомана?

Не за страната на никела. Inconel 600 и ERNiCr-3 заваръчен метал не изискват термична обработка след заваряване и ненужното й прилагане е вредно, тъй като миграцията на въглерод се ускорява над приблизително 480 C. Термичната обработка се изисква само когато страната на въглеродната стомана я задейства, например над 19 mm дебелина на стената съгласно ASME B31.3 Таблица 331.1.1, над 38 mm съгласно ASME VIII Раздел 1 UCS-56 или за всяка кисела услуга съгласно NACE MR0175 / ISO 15156.

Защо миграцията на въглерод се случва в Inconel 600 към заваръчните шевове от въглеродна стомана?

Въглеродът мигрира, защото двете страни имат много различна въглеродна активност. При експлоатационни или топлинни -температури на обработка над приблизително 480 C, въглеродът от феритната стомана дифундира към страната с по-високо-хромно-никелово съдържание и се утаява като хромни карбиди по протежение на границата на топене. Това оставя мека, бедна на въглерод-феритна лента в стоманата и твърда, крехка-обогатена с карбид лента на интерфейса. Корекцията е базиран на никел пълнител, който повишава съдържанието на никел в зоната на топене и намалява въглеродната активност, съчетано с минимално разреждане и избягване на ненужна топлинна обработка.

Какво причинява напукване при заваряване на Inconel 600 към въглеродна стомана?

Доминират четири механизма. Втвърдяване или горещо напукване в аустенитната заваръчна вана, задвижвано от сяра и фосфор; водород-подпомогнато напукване в зона, засегната от силна топлина-от страната на въглеродната стомана, управлявано от висок въглероден еквивалент и без предварително нагряване; диференциална умора от термично разширение по линията на сливане на ферит, задвижвана от несъответствието на разширението; и облекчаване-на напрежението или напукване при отпускане, когато съединението е термично обработено при неподходяща температура. Ниобий-съдържащ никелов пълнител, чисти повърхности, контролирано подаване на топлина и правилен контрол на предварителното загряване и четирите.

Какво е масло при заваряване на различни метали?

Намазването с масло е практиката на нанасяне на един или повече слоя пълнеж на основата на никел-върху лицевата страна на въглеродната стомана, обработване на тази повърхност плоска, термична обработка на компонента от въглеродна стомана самостоятелно и след това завършване на съединението с пълнител на основата на никел-. Той разделя интерфейса за миграция на въглерод от крайния заваръчен шев и позволява на въглеродната стомана да получи топлинна обработка след-заваряването, която изисква кодът или услугата, без изобщо да излага завършената никелова заварка на тази температура.

Какъв защитен газ трябва да се използва за GTAW върху Inconel 600?

Използвайте 100 процента аргон за повечето работи с GTAW, при приблизително 10 до 15 литра в минута. За по-дебели участъци или когато е необходимо по-добро овлажняване и проникване, използвайте смес от аргон и хелий като 75 процента хелий с 25 процента аргон. Не използвайте въглероден диоксид или азот-съдържащи газове, които причиняват порьозност и образуване на нитриди. За GMAW аргонът с 15 до 25 процента хелий е типичен.

Заварчиците имат ли нужда от специална квалификация за Inconel 600?

да Квалификацията за производителност на заварчик съгласно ASME Раздел IX е свързана с P-номер на основния метал и F-номер на добавъчния метал, така че заварчик, квалифициран само за въглеродна стомана, не е квалифициран да заварява Inconel 600. Всеки заварчик трябва да премине отделен тест за производителност на никелова сплав, като използва квалифицираната процедура, преди да работи върху производствените съединения.

Каква е максималната междинна температура за заваряване с Inconel 600?

Поддържайте междинната температура на или под 150 C (300 F), когато заварявате Inconel 600 и особено когато го заварявате към въглеродна стомана. Прекомерно високата междупроходна температура забавя охлаждането, насърчава утаяването на хромов карбид и растежа на зърната в никеловата сплав, увеличава разреждането от стоманата и повишава риска от горещо напукване и загуба на устойчивост на корозия. Оставете фугата да се охлади естествено между преминаванията, вместо да я охлаждате.

Как се проверява заваръчен шев Inconel 600 към въглеродна стомана?

Започнете с визуална инспекция, след това тестване с пенетрант с багрило, като използвате пенетранти с ниско-сяра и ниско{1}}халоген, след това радиографско или ултразвуково изследване с фазова-решетка според изискванията на дизайна. Добавете изследване на твърдостта през линията на феритно топене, когато услугата е влошена, проверете пълнителя и основния метал чрез положителна идентификация на материала и потвърдете нулев ферит в никеловия заваръчен метал. Разрушителните странични завои на талона за квалификация на процедурата са най-чувствителната проверка на линията за сливане на ферит.

Може ли Inconel 600 да бъде заварен към неръждаема стомана 316?

Да, и е по-лесно от заваряването към въглеродна стомана. Както Inconel 600, така и неръждаемата стомана 316 са аустенитни, така че няма несъответствие на кристалната структура и риск от миграция на въглерод от същата величина. ERNiCr-3 все още е предпочитаният пълнител, тъй като е толерантен към разреждане и е устойчив на горещо напукване, въпреки че пълнителите с по-високо съдържание на молибден като ERNiCrMo-3 се използват, когато има значение устойчивостта на питинг или хлорид.

Каква е разликата между ERNiCr-3 и ERNiCrMo-3?

ERNiCr-3 (сплав 82) е никел-хром-железен пълнител с около 67 процента никел, 18 до 22 процента хром и 2 до 3 процента ниобий и е стандартният избор за заваряване на Inconel 600 към въглеродна стомана. ERNiCrMo-3 (пълнеж от сплав 625) добавя приблизително 9 процента молибден и 3,5 процента ниобий, което дава много по-добра устойчивост на точкова корозия, корозия на пукнатини и хлориди, плюс по-висока якост. Изберете ERNiCrMo-3 за тежко корозивно обслужване или по-висока якост на съединението и имайте предвид, че промяната изисква нова квалификация на процедурата.

Нуждае ли се заваръчен шев от Inconel 600 към въглеродна стомана PWHT за киселинно обслужване?

Страната на никела не го прави, но страната на въглеродната стомана го прави. NACE MR0175 / ISO 15156 ограничава твърдостта на заваръчния шев и зоната,-засегната от топлина-при 22 HRC (около 248 HV) за въглеродни и ниско-легирани стомани в кисела среда, а зоната, засегната от-заваряване,-често надвишава тази, когато въглеродният еквивалент е над около 0,42. Практическото решение е въглеродната стомана да се намаже с масло, да се обработи термично този компонент, за да се постигне границата на твърдост, да се провери с изследване на твърдостта и след това да се завърши съединението с никелов -пълнеж.

Как предотвратявате порьозността в заваръчните шевове Inconel 600?

Чистотата и газовото покритие решават резултата. Обезмаслете и избършете фугата с разтворител без -хлорид и с ниско съдържание на сяра, отстранете цялата боя, мастило за маркери и съединения,-съдържащи сяра, използвайте специална четка от неръждаема стомана или никел и никога не позволявайте прах от шлайфане на въглеродна стомана да замърси никеловата повърхност. След това използвайте правилния поток на защитен газ, предпазете заваръчната вана от течения, продухайте затворените секции с аргон и поддържайте телта за пълнене чиста и суха.

Каква е границата на въглеродния еквивалент за страната на въглеродната стомана?

Използвайте формулата IIW, CE=C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15. Стоманите с въглероден еквивалент над около 0,42 се считат за трудни за заваряване, тъй като зоната, засегната от топлина-, се втвърдява и става податлива на водородно напукване. За съединение от Inconel 600 към въглеродна стомана това има значение, тъй като зоната, засегната от феритна топлина-е мястото, където различните заварки се развалят най-често, така че по-високият въглероден еквивалент означава предварително нагряване, контролирано подаване на топлина и често изследване на твърдостта.

Колко струва заваряването на Inconel 600 към въглеродна стомана?

Самата заварка е малка част от цената. Пълнителът на базата на никел струва няколко пъти повече на килограм от пълнителя от въглеродна стомана, а намазването, квалификацията на процедурите, квалификацията на заварчиците, продухващият газ, изследванията на твърдостта и всяка -топлинна обработка след заваряване добавят часове за инженеринг и инспекция. Доминиращият двигател на разходите обикновено е квалификационният пакет, а не депозираният метал, поради което една единствена квалифицирана процедура трябва да се използва повторно за толкова много подобни съединения, колкото кодът позволява.

Кой е най-добрият процес на заваряване на Inconel 600 към въглеродна стомана?

Заваряването с газова волфрамова дъга е най-добрият процес за кореновия проход и за работа с тънки-стени, защото осигурява прецизен контрол на топлината и чисти отлагания без-шлака. Газовото електродъгово заваряване с пренос на спрей е подходящо за по-дебел пълнеж, а екранираното метално електродъгово заваряване е практичният избор на поле с електроди ENiCrFe-2 или ENiCrFe-3. Заваряването под флюс и заваряването с флюсова сърцевина обикновено не се препоръчва за страната на никела поради взаимодействието на потока и по-високото топлинно влагане.

Въпросите по-долу са тези, които инженерите, производителите и екипите за доставки задават най-често относно заваряването на Inconel 600 към въглеродна стомана. За по-широк набор от въпроси за никелови сплави вижтеИндекс на ЧЗВ за JN Alloy.

Свързани продукти и допълнителна литература

Преглед на продукта Inconel 600 (UNS N06600).- форми, спецификации и приложения на основния материал

Тръби Inconel 600- безшевна и заварена тръба за висока-температура и работа с хлорид

ASTM B168 UNS N06600 плоча- плоча и лист за съдове, тръбни листове и хардуер за пещи

Фланци Inconel 600- кован фланец и компоненти на дюзата

Всичко, което трябва да знаете за Inconel 600- свойства, корозия и селекция

Какво трябва да знаете за Inconel 600- практически бележки за производство

Свойства и употреба на тръба Inconel 600- селекция, управлявана от-приложение

Приложения на Inconel 600- индустрия-по-изглед на индустрията

Страница за доставчик на тръби Inconel 600- поръчка, допустими отклонения и документация

Предимства на продуктите Inconel 600- където сплавта печели цената си

Ръководство за заваряване на Inconel 625- процеси, параметри и добавъчни метали за сестринската сплав

Hastelloy C276 ръководство за заваряване- заваряване на молибден-съдържащи никелови сплави

Ръководство за главина Inconel 625- пълният клъстер от съдържание Inconel 625

Hastelloy C276 крайно ръководство- пълният клъстер със съдържание C276

Избор на тръба от никелова сплав по тип киселина- подходяща сплав за химическа услуга

Как да изберем тръба от никелова сплав за химически заводи- работен процес за избор

Incoloy 825 срещу Hastelloy C276 за кисел газ- селекция от кисел сервизен материал

Химическо оборудване- произведено оборудване за корозивно обслужване

Решения за нефтената и газовата индустрия- материали нагоре, по средата и надолу по веригата

Морски инженерни решения- морска вода и офшорни материали

Предварително производство на тръбна макара срещу полево заваряване- сравнение на цена и качество

Казус от практиката: макари от тръби Inconel 625 за съоръжение за LNG- пример за производствен проект

Тръби от инконел- пълната гама тръби от никелова сплав

Инконел стомана- преглед на фамилията сплави

Тръба от никелова сплав- пълна продуктова гама

Инконел лист и плоча- плоска продуктова гама

Инконел кръгли пръти- обхват на пръта и пръта

Стоманен лист и плоча- въглеродни и неръждаеми плоски продукти

Стоманени тръби и тръби- въглеродни и неръждаеми тръбни продукти

Тръбни фитинги за-заварка- фитинги за заварени тръбопроводни системи

Ковани фитинги за тръби- високо{1}}компоненти, ковани под високо налягане

Фланци- типове фланци и избор

Неръждаема стомана 316- аустенитната степен, която обикновено се свързва с никелови сплави

Неръждаема стомана 304- аустенитен клас с-общо предназначение

Относно JN Alloy- производствен капацитет и системи за качество

Нуждаете се от Inconel 600 или материали от въглеродна стомана за това съединение?

JN Alloy доставя Inconel 600 тръби, тръби, плочи, пръти, фланци и фитинги по спецификациите на ASTM / ASME със сертификати за изпитване на мелница, PMI доклади и пълна проследимост. Кажете ни вашата комбинация от основни метали и ние ще ви помогнем да съобразите формите на продукта с вашата процедура за заваряване.Вижте продуктите Inconel 600.