Zavarljivost cijevi od legiranog čelika ASTM A335

Zašto cijevi od legure A335 treba kontrolirani postupak zavarivanja

ASTM A335 pokriva bešavne feritne legirane čelične cijevi za rad na visokim temperaturama. Klase P5, P9, P11, P22 i P91 su klasifikovane prema sadržaju hroma i molibdena i odabrane su za čvrstoću puzanja i otpornost na visokotemperaturni udar vodonika u cjevovodima rafinerija, petrohemije i elektrana. Elementi legure koji daju ovu povišenu temperaturnu performansu takođe povećavaju sposobnost kaljenja, tako da zona zavarenog spoja može naglo očvrsnuti i izgubiti žilavost kada se ne kontrolišu unos toplote, predgrijavanje i brzina hlađenja. Zavarljivost cijevi A335 se stoga postiže kvalifikovanim postupkom zavarivanja, a ne samo odabirom dodatnog metala.

Zahtjevi zatezanja uobičajenih razreda A335

Krom pruža otpornost na oksidaciju i vruću koroziju, molibden obezbjeđuje jačanje čvrstog rastvora i otpornost na puzanje, a dodaci vanadijuma i niobija u P91 daju tom razredu primetno veću minimalnu vlačnu čvrstoću i čvrstoću tečenja od razreda od 1,25Cr do 2,25Cr. Budući da se čvrstoća razvija kroz ravnotežu legure i uvjete toplinske obrade, zavareni spoj mora reproducirati i hemiju i mikrostrukturu matične cijevi.

Odabir dodatnog metala i procesa zavarivanja

Za klase 1.25Cr i 2.25Cr, zavarivanje sa elektrodom od volframa sa ER80S-B2 ili ER80S-B2L elektrodom za korijen i vrući prolaz, nakon čega slijedi zavarivanje zaštićenog metala sa elektrodom E8018-B2{20}, uspostavljena je praksa. B2 klasifikacija usko odgovara sastavu osnovnog metala i predvidljivo reagira na toplinsku obradu nakon zavarivanja. Za razrede 9Cr-1Mo-V kao što je P91, umjesto toga se koriste odgovarajući potrošni materijali tipa ER90S-B9 i E9015-B9, a zaštitni plin, brzina kretanja i unos topline se snimaju tako da se spoj može tačno ponoviti.

Tamo gdje je termička obrada nakon zavarivanja nepraktična, na primjer na nekim mjestima zavarivanja ili na različitim spojevima, umjesto toga se može odabrati austenitna elektroda tipa E309Mo-16. Austenitni spojevi ove vrste se ocjenjuju na neusklađenost termičkog širenja i na uvjete eksploatacije spoja različitog metala, a postupak se posebno kvalificira. Čistoća fuge, suve elektrode i suvi zaštitni gas su neophodni, jer je vlaga glavni izvor difuzionog vodonika u ovoj porodici materijala.

Predgrijavanje, međuprolazna temperatura i toplinska obrada nakon zavarivanja

Predgrijavanje uklanja površinsku vlagu i usporava brzinu hlađenja spoja. Praksa tipična za ovu porodicu je minimum od oko 150 stepeni C za 1.25Cr razred i 200 stepeni C ili više za 2.25Cr i 9Cr razrede, sa međuprolaznom temperaturom koja se normalno održava ispod približno 300 stepeni C tako da se izbegne rast zrna i gubitak žilavosti. Zagrijavanje se primjenjuje preko izdašne trake s obje strane spoja tako da cijeli dio dostigne temperaturu.

Nakon zavarivanja, termička obrada nakon zavarivanja se obično izvodi u rasponu od 700 do 760 stepeni C, sa tačnom trakom koja je određena važećim građevinskim kodom zajedno sa klasom i debljinom zida. Tretman ublažava očvrsnutu zonu zahvaćenu toplotom, vraća žilavost i ublažava zaostali stres. Koriste se kontrolisane brzine grijanja i hlađenja, a termoparovi se postavljaju kako bi se potvrdilo da je cijeli obim dostigao temperaturu zadržavanja za potrebno vrijeme.

Nedostaci na nadzornim i inspekcijskim mjestima

Pucanje izazvano vodonikom u zoni uticaja toplote, sprečeno predgrijavanjem, suvim potrošnim materijalom i odgovarajućom međuprolaznom temperaturom.

Pukotine od ponovnog zagrijavanja u razredima 2,25Cr i 9Cr, upravljane kontroliranim unosom topline i ispravnom temperaturom toplinske obrade.

Nedostatak fuzije i nepotpuno prodiranje, kontrolirano pripremom spojeva, namještanjem i tehnikom zavarivanja, a ne samo unosom topline.

Prekomjerna tvrdoća, potvrđena ispitivanjem tvrdoće zavara uz prihvatljivost koja se obično postavlja na ili ispod 250 HV10 na zoni pogođenoj toplinom.

Meke ili prekaljene zone uzrokovane neravnomjernim zagrijavanjem tokom termičke obrade, izbjegavane pravilnim postavljanjem termoelementa i izolacijom.

Radiografski ili ultrazvučni pregled se primjenjuje na gotovom spoju, a svaki zavar se može pratiti prema specifikaciji kvalifikovanog postupka zavarivanja i zapisima o performansama zavarivača za korišćeni proces.

FAQ

P: Može li se ASTM A335 P11 cijev zavariti bez predgrijavanja?
Ne. Kompozicija 1,25Cr-0,5Mo se stvrdne u zoni pogođenoj toplotom, tako da se kontrolisano predgrijavanje od oko 150 stepeni C ili više koristi zajedno sa kvalifikovanom procedurom.

P: Koji metal za punjenje se koristi za A335 P22 cijev?
Klase 2.25Cr-1Mo se obično zavaruju sa ER80S-B2 ili ER80S-B2L za korijen i E8018-B2 ili E8015-B2 za punjenje i poklopac, koji odgovara osnovnom metalu i predvidivo reagira na toplinsku obradu.

P: Da li je uvijek potrebna toplinska obrada nakon zavarivanja?
Potreban je za većinu spojeva od 1,25Cr do 9Cr iznad pragova debljine važećeg građevinskog koda, i uvijek se primjenjuje tamo gdje usluga zahtijeva kontroliranu tvrdoću i žilavost u zoni pogođenom toplinom.

P: Šta se događa ako se cijev A335 zavari bez kontrole međuprolaza?
Previsoka temperatura međuprolaza ugrušava mikrostrukturu, smanjuje žilavost i može učiniti nemogućim postizanje zahtevanih rezultata udarca ili tvrdoće, pa se temperatura međuprolaza meri i beleži tokom zavarivanja.

P: Po čemu se zavar P91 razlikuje od zavara P22?
P91 je 9Cr-1Mo-V-Nb razred sa većim minimalnim popuštanjem i zateznom čvrstoćom, tako da koristi odgovarajući potrošni materijal od 9Cr, čvršću kontrolu unosa topline i bliže specificiran opseg termičke obrade u poređenju sa razredom 2,25Cr.

P: Kako se potvrđuje kvalitet zavara na cijevi od legure?
Radiografskim ili ultrazvučnim pregledom završenog spoja, ispitivanjem tvrdoće zone toplotnog uticaja i pregledom kvalifikacije postupka zavarivanja i evidencije zavarivača.