La saldatura ha una propria chimica - stabilita dal riempitivo, non dal metallo di base. Ha una propria microstruttura - dendriti raffinati dalla rapida solidificazione, non la struttura lavorata della piastra. Ha le proprie modalità di guasto - fase sigma nella zona-influenzata dal calore, precipitazione di nitruri se la velocità di raffreddamento diminuisce, squilibrio della ferrite se la chimica del riempitivo va alla deriva. La saldatura è un prodotto. E se lo tratti come una fase della procedura di saldatura piuttosto che come un pezzo di materiale di cui sei responsabile, il tuoPipa 2507supererà un test idraulico e fallirà nel servizio.
Forme di prodotto
Barra e asta
Piatto e foglio
Bobina e striscia
Tubi e tubi
Raccordo: flangia, T, gomito, riduttore ecc.
Forgiatura: anello, albero, cerchio, blocco ecc.
1. Perché la saldatura è un prodotto diverso
Ogni tubo 2507 saldato ha tre zone microstrutturali: il metallo di base (BM), la zona termicamente-influenzata (HAZ) e il metallo saldato (WM). Il metallo di base è la piastra o il tubo lavorato come-laminato e solubilizzato-ricotto - a grana fine, ferrite bilanciata-austenite, PREN 42. Il metallo saldato viene fuso - solidificato dal liquido nel bagno di saldatura, con dendriti che sono ferrite al 100% nel liquidus e riformano l'austenite solo quando la saldatura si raffredda. La HAZ è la stretta fascia accanto alla saldatura che non si è sciolta ma ha visto temperature da 600 gradi fino al solidus e viceversa - e quel ciclo termico è ciò che crea i problemi metallurgici per cui le saldature 2507 sono famose.
La conseguenza pratica: il metallo d'apporto scelto determina la chimica del metallo di saldatura. La chimica del metallo base è fissa. E se la chimica del metallo saldato non corrisponde a ciò di cui la microstruttura HAZ ha bisogno per rimanere equilibrata, la saldatura supera la qualifica WPS e fallisce in servizio. La versione più comune di questo guasto è la vaiolatura della saldatura a 80 gradi di acqua di mare in cui il metallo di base avrebbe gestito - stesso tubo, stesso servizio, ma la saldatura è l'anello debole.
2. Le quattro scelte di riempitivo e cosa fa ciascuno alla saldatura
Per la saldatura del tubo 2507, il metallo d'apporto non è opzionale. È la differenza tra una saldatura che dura 25 anni e una saldatura che si buca nella seconda revisione. Esistono quattro riempitivi candidati e solo due di essi sono corretti.
| Riempitivo | Classe AWS | PREN_W (rispetto a Base 42) | Contenuto Ni | Quando è giusto | Quando è sbagliato |
|---|---|---|---|---|---|
| ER2594 | A5.9 | ~ 44 (superato) | 9.5 – 10.5% | Servizio predefinito - sottomarino, acido, tutto critico | Niente; ER2594 è l'impostazione predefinita sicura |
| ER2553 | A5.9 | ~ 40 (abbinato) | 8.5 – 9.5% | Servizio meno aggressivo, solo fabbricazione in negozio | Sottomarino, H2S acido superiore a 0,05 psi, cloruro superiore a 30.000 ppm |
| ER2209 | A5.9 | ~ 36 (sotto-corrispondente) | 8.0 – 9.0% | 2205 metallo base -NON base 2507 | 2507 metallo base (ogni volta) |
| ER309LMo | A5.9 | ~ 26 (lega sbagliata) | 12.0 – 14.0% | Niente per il 2507 | Ogni volta- Cr sbagliato, Mo sbagliato, N sbagliato |
I numeri che contano sono PREN_W (calcolato allo stesso modo del metallo base - %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N, nessuna correzione del tungsteno per questi riempitivi) e il contenuto di nichel. Il nichel imposta la riformazione dell'austenite durante il raffreddamento - troppo bassa e la saldatura rimane ferritica (fragile, bassa resistenza alla corrosione); troppo alto e la saldatura diventa austenitica (perde il vantaggio di resistenza fornito dalla fase di ferrite).
ER2594 ha una corrispondenza eccessiva-di proposito. Il suo contenuto di azoto è pari allo 0,25 – 0,30%, superiore allo 0,28% del metallo base, poiché una parte dell'azoto viene dispersa nell'atmosfera durante il trasferimento attraverso l'arco. L'azoto extra compensa tale perdita e garantisce che il deposito di saldatura finale mantenga un numero di ferrite compreso tra il 35 e il 65%. ER2553 è abbinato (stesso azoto del metallo base). ER2209 è il riempitivo corretto per il metallo base 2205 ma non-corrispondente per 2507 - utilizzandolo su 2507 si ottiene una saldatura con ferrite superiore al 65% e rischio di nitruro Cr2N. ER309LMo è un riempitivo inossidabile per unire l'acciaio inossidabile all'acciaio al carbonio - non contiene azoto, nessun equilibrio di molibdeno per il duplex e non viene utilizzato per affari sul 2507. Eppure si presenta in officina perché è disponibile.
L'unico numero da verificare alla consegna: PREN_W del riempitore, sull'MTC. Se è inferiore a 40, non hai ER2594 o ER2553. Hai un riempitivo sbagliato.
3. La finestra dell'apporto di calore - Perché "saldarlo come 316L" interrompe la saldatura
La finestra di apporto di calore del 2507 è compresa tra 0,5 e 2,5 kJ/mm ed entrambe le estremità di tale intervallo sono importanti. La fascia bassa impedisce la precipitazione del nitruro di Cr2N nella ZTA (un rischio quando la saldatura si raffredda fino a 800 gradi troppo rapidamente perché l'austenite possa riformarsi). La fascia alta previene la precipitazione della fase sigma nella ZTA (un rischio quando la saldatura si raffredda troppo lentamente fino a 600–1000 gradi). La banda 0,5–2,5 kJ/mm è quella che colpisce entrambi i bersagli - abbastanza velocemente da saltare il naso sigma, abbastanza lentamente da riformare l'austenite.
Un costruttore abituato a saldare il 316L spingerà l'apporto di calore fino a 1,5–2,0 kJ/mm e la definirà una buona saldatura. Per 316L, va bene. Per 2507, questo è il limite superiore della banda sicura - e qualsiasi piccola variazione (un lungo arco, una velocità di spostamento lenta, una sezione spessa che trattiene il calore) spinge la saldatura nel territorio della fase sigma-. La banda qualificata WPS- va da 0,5 a 2,5 kJ/mm, ma il punto impostato di produzione- dovrebbe essere 0,8–1,5 kJ/mm per lasciare margine per le inevitabili piccole variazioni.
L'altra finestra che conta è la temperatura di interpass. Per 2507, massimo 150 gradi - e idealmente inferiore a 100 gradi per il servizio sottomarino. Al di sopra di 150 gradi, il cordone precedente rimane caldo abbastanza a lungo da consentire alla HAZ di accumulare cicli termici e l'apporto di calore cumulativo sposta l'equilibrio della ferrite.
La regola pratica: scrivere la WPS in una finestra di produzione ristretta, non in un intervallo ampio e qualificato. Se il WPS dice "0,5–2,5 kJ/mm", il saldatore raggiungerà 2,5 quando le condizioni sono avverse. Se il WPS dice "0,8–1,5 kJ/mm", il saldatore deve lavorare attivamente per lasciare la banda.
La mappa della microstruttura HAZ - Cosa succede nelle tre zone
All'interno di ogni saldatura 2507, la HAZ non è una cosa. È un gradiente continuo di microstrutture, indicizzato dalla temperatura di picco. Le tre sotto-zone che contano:
| Sottozona HAZ- | Temperatura di picco | Microstruttura | Rischio di fallimento |
|---|---|---|---|
| HAZ ad alta-temperatura (HT-HAZ) | 1250 – 1350 gradi (vicino a Solidus) | Crescita eccessiva del grano; ferrite prossima al 100% con raffreddamento rapido; qualche riforma dell’austenite | Minima resistenza alla corrosione nel giunto saldato; ferrite-PREN effettivamente 28–32 qui |
| ZTA a temperatura-media | 950 – 1200 gradi | Affinamento parziale del grano; bilancio ferrite-austenite più vicino a 50/50 | Accettabile per la maggior parte dei servizi |
| ZTA a bassa-temperatura (ZTA LT-) | 600 – 950 gradi | Rischio di precipitazione della fase Sigma-se tenuta per 60 – 600 secondi | Infragilimento; perdita dell'impatto Charpy; suscettibilità alla vaiolatura |
L'HT-HAZ è la zona di guasto silenzioso. Dopo la saldatura, appare equilibrato al microscopio - ma la sua resistenza alla corrosione è significativamente inferiore a quella del metallo di base perché la fase di ferrite a grana grossa- ha un PREN efficace inferiore rispetto alla base lavorata. Nel servizio con cloruro superiore a 40 gradi, HT-HAZ è il punto in cui inizia la vaiolatura.
La LT-HAZ è la zona di infragilimento-lento. La fase Sigma impiega 60 secondi per nucleare nel 2507 a 850 gradi - che sembra veloce, ma è lenta rispetto alla velocità di raffreddamento della saldatura. Se la temperatura dell'interpass supera i 150 gradi e la sezione è sufficientemente spessa da trattenere il calore, la LT-HAZ può accumulare sigma nel corso di più cicli termici. L'impatto Charpy a –46 gradi scende da 200 J nel metallo di base a 60–80 J nel sigma-cuscinetto LT-HAZ. Questa è la differenza tra superare e fallire la qualificazione sottomarina NORSOK M-630.
Il metallo di saldatura stesso (WM) inizia al 100% di ferrite al liquidus (1600 gradi) e riforma l'austenite durante il raffreddamento fino a 1200 – 800 gradi. Se la velocità di raffreddamento in questo intervallo è rapida (elevato apporto di calore + sezione spessa=raffreddamento lento), l'austenite non ha abbastanza tempo per riformarsi e la saldatura rimane troppo ferritica. Se la velocità di raffreddamento è molto rapida (basso apporto di calore + sezione sottile=raffreddamento rapido), la riformazione dell'austenite viene soppressa e si formano invece nitruri di Cr2N. Entrambi gli estremi portano il numero di ferrite al di fuori dell'obiettivo del 35–65%.
Cosa controlla il WPS: ingresso di calore (imposta la velocità di raffreddamento), temperatura di interpass (imposta il ciclo termico cumulativo) e preriscaldamento (solitamente non necessario per 2507 con parete inferiore a 50 mm; sopra 50 mm, preriscaldamento massimo di 100 gradi per eliminare l'umidità).
Ciò che la WPS non controlla: la microstruttura HAZ che ne risulta. A questo servono il test di qualificazione della procedura (PQR) e la verifica ASTM A923.
ASTM A923 - Tre metodi per verificare la saldatura ottenuta
ASTM A923 è il metodo di prova standard per rilevare le fasi intermetalliche dannose negli acciai inossidabili duplex. Ha tre metodi (A, B, C) e ognuno cerca un problema diverso:
| Metodo | Test | Ciò che cattura | Criterio di superamento | Quando richiesto |
|---|---|---|---|---|
| Metodo A | Attacco in NaOH al 40%, elettrolitico a 1 – 3 V; esaminare a 10 – 30× per l'attacco al confine del grano- | Fase Sigma e Chi nella saldatura e nella HAZ | Nessun attacco continuo ai confini della granulometria su nessun campione | Tutte le 2507 saldature per servizio acido o cloruro superiore a 40 gradi |
| Metodo B | Impatto dell'intaglio Charpy a V-a –46 gradi su campioni di saldatura e HAZ | Infragilimento da sigma, chi o alpha-prime (475 gradi) | Maggiore o uguale a 54 J in media su tre campioni sul metallo saldato; Maggiore o uguale a 54 J sui campioni HAZ | Servizio sottomarino, criogenico e acido |
| Metodo C | ASTM G48 Metodo A test di vaiolatura a 40 gradi, 24 ore, sul coupon di saldatura | Resistenza alla vaiolatura del metallo saldato (perdita di PREN) | Nessuna vaiolatura con ingrandimento 20×; perdita di peso < 0,001 g/cm² | Servizio H2S acido, sottomarino ad alto-cloruro |
Il metodo A è il più economico e veloce - può essere eseguito in un laboratorio in due ore. Rileva grossi problemi di fase sigma-. Se il Metodo A mostra un attacco al confine del grano, la saldatura viene rifiutata e il WPS deve essere riqualificato.
Il metodo B è il test di impatto - ed è quello più spesso citato come modalità di fallimento. Una saldatura che supera il Metodo A potrebbe comunque fallire il Metodo B perché l'energia d'impatto è sensibile alla precipitazione alfa-prime (l'infragilimento a 475 gradi che si forma nei mesi di servizio). Per il servizio sottomarino, il Metodo B è l'assegno non-negoziabile.
Il metodo C è il test di corrosione - è il più costoso e il più lento (immersione 24 ore + esame), ma è l'unico che misura direttamente cosa farà la saldatura in servizio con cloruro. Se il PREN_W del tuo riempitivo era 36 (perché hai usato ER2209 per errore), il Metodo C lo rileverà. Il metodo A potrebbe non riuscirci. Il metodo B potrebbe non riuscirci.
La regola pratica per il servizio sottomarino e acido: richiedere tutti e tre i metodi su ogni tagliando di qualificazione della procedura. Richiedere il Metodo A e il Metodo B su ogni saldatura di produzione (o almeno su base di campionamento secondo ASME Sezione IX). Salta il Metodo C solo se il servizio non è-corrosivo e la saldatura è solo di fabbricazione in officina.
PWHT - L'unico trattamento da non fare sul 2507
Questa è breve ed è la regola più violata nella fabbricazione del 2507. Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) nell'intervallo 600 – 950 gradi fa precipitare la fase sigma in 2507 saldature e ZTA. È l'opposto di quello che vuoi. La saldatura deve essere raffreddata rapidamente entro tale intervallo, non trattenuta al suo interno.
Se il tuo produttore propone PWHT per aSaldatura 2507- per alleviare lo stress residuo, per "stabilizzare" la microstruttura o perché lo stesso forno viene utilizzato per l'acciaio al carbonio e hanno un ciclo in esecuzione - interrompere l'ordine e ri-qualificare il WPS. PWHT su 2507 non è opzionale. È distruttivo.
L'unico trattamento termico accettabile sulle saldature 2507 è una ricottura di risoluzione-a 1050 – 1100 gradi seguita da un rapido raffreddamento in acqua. Questa operazione viene eseguita in fabbrica sulla lamiera o sul tubo, non sul campo dopo la saldatura. Una ricottura risolutiva sul campo-non è pratica (non è possibile inserire una saldatura sul campo da 6-pollici in una fornace). Pertanto il WPS è progettato per produrre la microstruttura corretta al primo raffreddamento ed è per questo che l'apporto di calore e le finestre di interpass sono così importanti.
L'albero decisionale del riempitivo - Scegli bene in 30 secondi
Utilizzare questo albero per selezionare il riempitivo per una saldatura 2507 prima di aprire un catalogo di riempitivi:
| Il tuo servizio | Riempitivo da utilizzare | Perché |
|---|---|---|
| Linea di flusso o ponticello sottomarino, acqua di mare, 5 – 50 gradi | ER2594 | PREN_W 44 sopraffatto; ricco di azoto-; supera i metodi A923 A+B+C |
| Linea di flusso sottomarina con H2S acido superiore a 0,05 psi pressione parziale | ER2594(obbligatorio) | L'unico riempitivo che supera costantemente il limite di durezza NACE MR0175 su HAZ |
| Tubazioni della parte superiore, raffreddamento ad acqua di mare, temperatura ambiente | ER2553 | PREN_W 40 abbinato; più economico dell'ER2594; accettabile per servizi meno critici |
| Fabbricazione in officina di recipienti a pressione o serbatoi, esposizione atmosferica | ER2553 | Riempitivo abbinato, idoneo per l'uso-solo in negozio |
| Unione da 2507 a 316L (saldatura diversa) | ER309LMo(con restrizioni) oERNiCrMo-3(Carico Inconel 625) | 309LMo solo per i negozi-; Riempitore 625 per qualsiasi servizio sul campo |
| Unendo 2507 all'acciaio al carbonio | ERNiCrMo-3(Carico Inconel 625) | Pratica di saldatura dissimile standard; il riempitivo di nichel gestisce la diluizione |
Se la tua risposta a "quale riempitivo" è "ER2209 perché il negozio lo ha in magazzino" o "ER309LMo perché il produttore lo usa sempre" - hai il riempitivo sbagliato e la saldatura non riuscirà ASTM A923 Metodo C se la provi.
Domande frequenti
Qual è la differenza tra ER2594 e ER2553 per la saldatura 2507?
Entrambi sono riempitivi duplex potenziati con azoto- progettati per 2507. ER2594 è superiore (PREN_W ~44 rispetto al metallo base 42), con azoto più elevato (0,25 – 0,30%) per compensare le perdite dell'arco. ER2553 è abbinato (PREN_W ~40, azoto 0,20 – 0,25%). Utilizzare ER2594 per servizi sottomarini, H2S acido e qualsiasi servizio critico relativo al cloruro. Utilizzare ER2553 per la fabbricazione in officina di apparecchiature meno critiche dove il risparmio sui costi è importante.
Posso utilizzare ER2209 per saldare 2507?
N. ER2209 è il riempitivo corretto per duplex 2205 (S32205), con PREN_W ~36. Usandolo sul metallo base 2507 si ottiene una saldatura con un contenuto di ferrite superiore al 65% e un rischio di nitruro Cr2N. La saldatura probabilmente non riuscirà a superare il metodo ASTM A923 A (attacco al contorno del grano-visibile dopo l'incisione). Utilizzare ER2594 o ER2553 su 2507.
Qual è l'intervallo di apporto termico per la saldatura 2507?
Da 0,5 a 2,5 kJ/mm secondo l'intervallo qualificato ASME Sezione IX, con un setpoint di produzione ristretto-da 0,8 a 1,5 kJ/mm. Al di sotto di 0,5 kJ/mm, eccesso di ferrite e rischio di nitruro di Cr2N. Superiore a 2,5 kJ/mm, rischio di fase sigma nella ZTA. Utilizza il punto di produzione-, non l'intervallo qualificato, nel WPS.
FaSaldatura 2507richiedere PWHT?
No. Il PWHT nell'intervallo 600 – 950 gradi fa precipitare la fase sigma nelle saldature 2507 e nella ZTA. La saldatura deve essere raffreddata rapidamente attraverso tale intervallo. Se il tuo produttore propone PWHT per 2507, interrompi l'ordine. L'unico trattamento termico accettabile è una ricottura di risoluzione-a 1050 – 1100 gradi con raffreddamento rapido in acqua, eseguita presso il mulino.
Cosa testa effettivamente il metodo ASTM A923 A?
Il metodo A incide elettroliticamente una sezione trasversale di saldatura lucidata-in NaOH al 40% a 1 – 3 V per 5 – 10 secondi, quindi la esamina con un ingrandimento di 10 – 30× per verificare l'attacco ai bordi-del grano. L'attacco continuo lungo i bordi del grano indica la precipitazione della fase sigma o chi nella saldatura o nella ZTA. Un tagliando che passa mostra confini di grano netti senza attacchi preferenziali.
Quale numero di ferrite è accettabile in una saldatura 2507?
35 – 65% di ferrite mediante ASTM E562 (feritscopio o metodo magnetico) o mediante calcolo del diagramma WRC-1992. Al di sotto del 35%, la saldatura perde la forza e la resistenza alla corrosione fornite dalla fase di ferrite. Al di sopra del 65%, la saldatura diventa fragile e vi è il rischio di precipitazione di nitruro di Cr2N. L’obiettivo è la divisione 50/50.
Quanto dura un tubo 2507 correttamente saldato in servizio sottomarino?
Per il servizio offshore di classe Marjan- (iniezione di acqua di mare clorurata a 40 gradi, durata di progetto 25 anni), una linea di flusso 2507 adeguatamente saldata con riempitivo ER2594, apporto di calore 0,8 – 1,5 kJ/mm, ferrite 35 – 65% e superamento dei metodi ASTM A923 A+B+C è qualificata per l'intera durata di progetto. È stato osservato che il 2507 saldato in modo improprio (riempitivo sbagliato, apporto di calore elevato, nessuna verifica A923) si buca in 3 – 7 anni nello stesso servizio.
Hai bisogno di un tubo 2507 o di una bobina prefabbricata con chimica di saldatura, bilanciamento della ferrite e verifica ASTM A923 che superino effettivamente l'ispezione-di terze parti?
HUITONG fornisce tubi UNS S32750 e bobine prefabbricate conformi a ASTM A790 / A928 con ASME Sezione IX-WPS qualificato, riempitivo ER2594 / ER2553 (no 309LMo o ER2209), apporto termico 0,8 – 1,5 kJ/mm punto di produzione-, ferrite 35 – 65% secondo ASTM E562 e ASTM A923 Metodi A + B + C su ogni tagliando di qualificazione della procedura. Invia la pianificazione delle tubazioni, le condizioni di servizio (cloruro, pressione parziale di H2S, temperatura) e l'ambito NDE richiesto amarket@htpipe.como WhatsApp+86-19339900201- e se non sei sicuro che 2507 sia il grado giusto o se ER2594 o ER2553 sia il riempitivo giusto per il tuo servizio, comunicaci il servizio e ti diremo la combinazione di costo minimo-che passa.
