
Composition de 201 Tuyaux en acier inoxydable
Peut 21, 2023
J55 K55 HFW Statut et perspectives de recherche et développement des conduites de tubage d’huile
juin 2, 2023Technologie de fond: A335 domestique. Le tuyau en acier P91 est équivalent à l’acier martensitique résistant à la chaleur 9Cr-1Mo en Chine, caractérisé par un grand diamètre et des parois épaisses (508×32,54 mm) pipes, Principalement utilisé dans les industries de production d’électricité et de chimie comme conduites de vapeur à haute pression ou conduites de section de réchauffage.
Lorsque les tubes en acier A335.P91 sont utilisés comme conduites de vapeur à haute pression dans l'industrie chimique, il est nécessaire que la dureté du tuyau en acier soudé, après traitement thermique, est conforme à l'ASME (Société Américaine des Ingénieurs en Mécanique) Spécifications, avec une valeur de dureté Brinell (ci-après dénommé dureté) inférieur ou égal à 241HB.
Le traitement thermique après soudage vise principalement à soulager les contraintes importantes dans la zone soudée., améliorer la microstructure du métal fondu et sa zone affectée thermiquement, transformation de la martensite trempée en martensite revenue, réduire la dureté des régions articulaires, améliorer la ténacité, déformabilité, et résistance à l'endurance à haute température. Actuellement, le processus de traitement thermique des tuyaux en acier consiste à enrouler un élément chauffant autour du cordon de soudure, l'isoler avec une isolation thermique, et maintenir une température de 760 ± 10 ℃ pendant 5 heures.
Pendant l'hiver dans les régions du nord, lors de la réalisation de traitements thermiques sur des tubes en acier A335.P91, les basses températures, qui peut descendre jusqu'à -20℃, et des vents forts peuvent avoir un impact sur le traitement thermique, résultant en une valeur de dureté d'environ 300HB pour le cordon de soudure après traitement thermique, ne répond pas aux spécifications ASME. Des valeurs de dureté élevées au niveau du cordon de soudure augmentent la fragilité, contrainte résiduelle, et susceptibilité à la fissuration. Dans les hivers extrêmement froids, effectuer un traitement thermique sur de grands diamètres, les tuyaux en acier à paroi épaisse rencontrent souvent les problèmes mentionnés ci-dessus, avec des valeurs de dureté trop élevées pour le cordon de soudure, incapable de répondre aux spécifications ASME, et incapable de garantir la qualité de la soudure.
Contenu de l'invention
Afin de résoudre le problème de la dureté du cordon de soudure des tuyaux en acier allié A335 de grand diamètre et des tuyaux en acier allié A335 à paroi épaisse ne répondant pas aux exigences de la spécification ASME après un traitement thermique en hiver, this invention proposes a method for assisting the heat treatment of A335 tuyau en acier allié welds, ce qui peut rendre la dureté du cordon de soudure du tuyau en acier conforme aux exigences de la spécification ASME après traitement thermique, et améliorer la qualité du soudage du matériau de base.

QUALITÉ D'ACIER ASTM A335
Les types d'acier allié couverts par la spécification ASTM A335 – ASME SA335 sont conçus avec un préfixe « P », de P5 à P92. Les grades P11/P22 et P91/92 se trouvent généralement dans les centrales électriques, alors que les grades P5 et P9 sont plus courants pour les applications dans l'industrie pétrochimique. Les grades P9 et P91 sont dans la liste, plus c'est cher (un tuyau sans soudure P91 peut coûter environ 5 € par kg.).
ASTM A335 Acier faiblement allié (grades) |
États-Unis équivalent |
C≤ | Mn | ≤ | S≤ | Si≤ | Cr | mois |
P1 | K11522 | 0.10~ 0,20 | 0.30~ 0,80 | 0.025 | 0.025 | 0.10~0,50 | – | 0.44~ 0.65 |
P2 | K11547 | 0.10~ 0,20 | 0.30~ 0,61 | 0.025 | 0.025 | 0.10~ 0,30 | 0.50~0,81 | 0.44~ 0.65 |
P5 | K41545 | 0.15 | 0.30~ 0,60 | 0.025 | 0.025 | 0.5 | 4.00~6h00 | 0.44~ 0.65 |
P5B | K51545 | 0.15 | 0.30~ 0,60 | 0.025 | 0.025 | 1.00~2h00 | 4.00~6h00 | 0.44~ 0.65 |
P5c | K41245 | 0.12 | 0.30~ 0,60 | 0.025 | 0.025 | 0.5 | 4.00~6h00 | 0.44~ 0.65 |
P9 | S50400 | 0.15 | 0.30~ 0,60 | 0.025 | 0.025 | 0.50~1,00 | 8.00~10h00 | 0.44~ 0.65 |
P12 | K11562 | 0.05~ 0,15 | 0.30~ 0,60 | 0.025 | 0.025 | 0.5 | 0.80~ 1,25 | 0.44~ 0.65 |
P22 | K21590 | 0.05~ 0,15 | 0.30~ 0,60 | 0.025 | 0.025 | 0.5 | 1.90~ 2.60 | 0.87~ 1.13 |
P91 | K91560 | 0.08~ 0,12 | 0.30~ 0,60 | 0.02 | 0.01 | 0.20~0,50 | 8.00~9h50 | 0.85~ 1.05 |
P92 | K92460 | 0.07~ 0.13 | 0.30~ 0,60 | 0.02 | 0.01 | 0.5 | 8.50~9h50 | 0.30~ 0,60 |
PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES
Tuyau en alliage faible A335 | Numéro UNS | Limite d'élasticité ksi | Résistance à la traction ksi | Élongation % | Rockwell | Brinell |
P1 | K11522 | 30 | 55 | 30 | – | – |
P2 | K11547 | 30 | 55 | 30 | – | – |
P5 | K41545 | 40 | 70 | 30 | – | 207 Max |
P9 | S50400 | 30 | 60 | 30 | – | – |
P12 | K11562 | 32 | 60 | 30 | – | 174 Max |
P22 | K21590 | 30 | 60 | 30 | – | – |
P91 | K91560 | 60 | 85 | 20 | – | – |
Le procédé d'assistance au traitement thermique des soudures de tuyaux en acier allié A335 dans cette invention comprend les étapes suivantes:
(1) Enroulez un élément chauffant autour du cordon de soudure;
(2) Pour les soudures de sections de tuyaux longues: envelopper un radiateur à un endroit 550-700 mm à partir de l'élément chauffant enroulé autour du cordon de soudure sur le tuyau en acier, et utilisez un matériau d'isolation thermique pour envelopper tout le tuyau en acier;
(3) Pour les soudures de tuyaux courts et de coudes: utiliser un matériau d'isolation thermique pour envelopper tout le tuyau en acier;
(4) Démarrer le traitement thermique du tuyau en acier, contrôler la température au niveau du cordon de soudure à 760 ± 10 ℃ pendant le processus de traitement thermique, et le temps de traitement thermique est 5 heures; pendant le processus de traitement thermique, pour les soudures de sections de tubes longues, le radiateur à une distance de 550-700 mm du réchauffeur enroulé autour du cordon de soudure contrôlera la température du tuyau en acier allié A335 enveloppé par le réchauffeur à 200-300 ℃ jusqu'à ce que le traitement thermique soit terminé.
Dans les étapes susmentionnées (2) et (3), l'épaisseur du matériau d'isolation thermique enroulé autour du tuyau en acier allié A335 est 200-250 mm.
Dans l'étape susmentionnée (4), le procédé comprend également l'utilisation d'un thermomètre infrarouge pour mesurer la température du matériau isolant au niveau du cordon de soudure. Si la température de la couche la plus externe du matériau isolant est supérieure à 40 ℃, une autre couche de matériau isolant sera enveloppée.
Le procédé comprend également l'étape (5): une fois le traitement thermique terminé, lorsque la température du matériau isolant descend en dessous de 20 ℃, retirer le matériau isolant.
Le radiateur mentionné est une plaque chauffante électrique.
Le matériau isolant mentionné est du coton isolant en silicate d'aluminium..
L'inventeur a découvert lors de l'expérience que pendant le processus de traitement thermique de tuyaux en acier de grand diamètre et à parois épaisses, non seulement la température au niveau du cordon de soudure est élevée, mais la température à la position 550-700 mm de l'élément chauffant enroulé autour du cordon de soudure sur le tuyau en acier est également élevé, atteignant jusqu'à 109 ℃. Cela indique qu'il y a un transfert de chaleur important entre le cordon de soudure et la position 550-700 mm à partir de l'élément chauffant enroulé autour du cordon de soudure, et la dissipation thermique du tuyau en acier est rapide. Dans les méthodes existantes, il n'y a aucune mesure de protection pour le poste 550-700 mm du cordon de soudure sur le tube en acier. en outre, pendant les travaux d'hiver, la température peut descendre jusqu'à -20 ℃, et il y a des vents forts. Ces facteurs externes affectent la température du poste
550-700 mm à partir de l'élément chauffant enroulé autour du cordon de soudure sur le tuyau en acier, ce qui à son tour affecte la température au niveau du cordon de soudure, affectant finalement la valeur de dureté du cordon de soudure après traitement thermique.
Le procédé de cette invention enveloppe également un appareil de chauffage à une position 550-700 mm à partir de l'élément chauffant enroulé autour du cordon de soudure sur le tuyau en acier pour fournir une compensation de température pour la position 550-700 mm à partir de l'élément chauffant enroulé autour du cordon de soudure, et contrôle la température à la position 550-700 mm du radiateur enroulé autour du cordon de soudure à 200-300 ℃. Par rapport aux méthodes existantes, cela réduit le transfert de chaleur entre le cordon de soudure et la position 550-700 mm à partir de l'élément chauffant enroulé autour du cordon de soudure sur le tuyau en acier, et réduit considérablement l'impact de la température et d'autres facteurs sur la température au niveau du cordon de soudure à travers la position 550-700 mm à partir de l'élément chauffant enroulé autour du cordon de soudure sur le tuyau en acier. Cela ralentit le taux de dissipation thermique du tuyau en acier, assure la température du tuyau en acier pendant le processus de traitement thermique, améliore la qualité du traitement thermique, et utilise le procédé de cette invention pour le traitement thermique du tuyau en acier. La valeur de dureté au niveau du cordon de soudure est inférieure ou égale à 241HB, qui répond aux exigences des spécifications ASME. Le procédé de cette invention utilise également un matériau d'isolation thermique pour envelopper la totalité du tuyau en acier., réduisant davantage l'impact de la température et d'autres facteurs sur la température au niveau du cordon de soudure.
Explication de la figure ci-jointe
Chiffre 1 est un diagramme schématique du traitement thermique du cordon de soudure d'une longue section de tuyau en utilisant le procédé de cette invention;
Chiffre 2 est un diagramme schématique du traitement thermique du cordon de soudure d'un tuyau court et d'un coude utilisant le procédé de cette invention.
Mise en œuvre spécifique
Le procédé de cette invention est présenté ci-dessous en conjonction avec le
Présentez le procédé de la présente invention ci-dessous en conjonction avec le dessin annexé..
Premier mode de réalisation:
(1) Enroulez la tôle chauffante électrique au niveau de la soudure du tube en acier, et enveloppez le coton isolant à l'extérieur de la feuille chauffante électrique;
(2) Comme le montre la figure 1, la direction indiquée par la flèche sur la figure 1 est laissé. Pour le long joint de soudure de la section de tuyau: la distance entre le tuyau en acier 10 et la tôle chauffante électrique 11 enroulé au niveau de la soudure 12 est 550 mm. Feuille chauffante électrique 13 et tôle chauffante électrique droite 14, la distance L du bord droit de la plaque chauffante électrique gauche 13 au bord gauche de la plaque chauffante électrique 11 est 550 millimètres; Le bord gauche de la plaque chauffante électrique droite 14 se trouve au bord droit de la plaque chauffante électrique 11 La distance L est 550 mm; et le tuyau d'acier 10 est entièrement enveloppé de coton d'isolation thermique en silicate d'aluminium, et l'épaisseur du coton d'isolation thermique en silicate d'aluminium est 200 mm; où, le diamètre de la tôle chauffante électrique gauche 13 et la bonne plaque chauffante électrique 14 est le même que celui du tuyau en acier 10 Coopérer, pouvoir enrouler un cercle de cordon de soudure d'un tuyau en acier 10;
(3) Comme le montre la figure 2, pour le joint de soudure du tube court 15 et le coude 16: enrouler la corde chauffante 17 sur le coude 16, utilisez du coton isolant en silicate d'aluminium pour envelopper complètement le tuyau en acier, C'est, envelopper le tuyau court 15 et le coude La tête 16 est complètement enveloppé, et l'épaisseur du coton isolant en silicate d'aluminium est 200 mm;
(4) Commencez à traiter thermiquement le tuyau en acier. Pendant le processus de traitement thermique, la température au niveau du cordon de soudure est contrôlée à 760°C, et le temps de traitement thermique est 5 heures; La température du tuyau en acier 10 enveloppé par le radiateur électrique est contrôlé à 200°C. Utilisez le bon radiateur électrique 14 pour contrôler la température du tuyau en acier 10 enveloppé par le radiateur électrique à 200°C jusqu'à la fin du traitement thermique; Le radiateur électrique enveloppé 11 est à une distance de 550 mm pour compensation de température, ce qui réduit l'influence des facteurs environnementaux tels que la température de l'air et le vent fort sur la température de la soudure 12 à une distance de 550 mm du radiateur électrique 11, ralentir la température du tuyau en acier. 10 vitesse de refroidissement;
Pendant le processus de traitement thermique, utilisez un thermomètre infrarouge pour mesurer la température du coton isolant en silicate d'aluminium à 12 endroits de la soudure. Si la température de la couche la plus externe du coton isolant en silicate d'aluminium est supérieure à 40°C, envelopper une autre couche de coton isolant en silicate d'aluminium. Coton isolant;
(5) Après le traitement thermique, la température du cordon de soudure est descendue à 300°C, et le tuyau d'acier 10 a été laissé refroidir naturellement, et lorsque la température de la laine isolante en silicate d'aluminium descend en dessous de 20°C, la laine isolante en silicate d'aluminium a été retirée.
Deuxième mode de réalisation:
(1) Enroulez la tôle chauffante électrique au niveau de la soudure du tube en acier, et enveloppez le coton isolant à l'extérieur de la feuille chauffante électrique;
(2) Comme le montre la figure 1, la direction indiquée par la flèche sur la figure 1 est laissé. Pour le long joint soudé de la section de tuyau: la distance entre le tuyau en acier 10 et la tôle chauffante électrique 11 enroulé au niveau de la soudure 12 est 600 mm. Feuille chauffante électrique 13 et tôle chauffante électrique droite 14, la distance L du bord droit de la plaque chauffante électrique gauche 13 au bord gauche de la plaque chauffante électrique 11 est 600 millimètres; Le bord gauche de la plaque chauffante électrique droite 14 se trouve au bord droit de la plaque chauffante électrique 11 La distance L est 600 mm; et le tuyau d'acier 10 est entièrement enveloppé de coton d'isolation thermique en silicate d'aluminium, et l'épaisseur du coton d'isolation thermique en silicate d'aluminium est 220 mm; où, le diamètre de la tôle chauffante électrique gauche 13 et la bonne plaque chauffante électrique 14 est le même que celui du tuyau en acier 10 Coopérer, pouvoir enrouler un cercle de cordon de soudure d'un tuyau en acier 10;
(3) Comme le montre la figure 2, pour le joint de soudure du tube court 15 et le coude 16: enrouler la corde chauffante 17 sur le coude 16, utilisez du coton isolant en silicate d'aluminium pour envelopper complètement le tuyau en acier, C'est, envelopper le tuyau court 15 et le coude La tête 16 est entièrement enveloppé, et l'épaisseur du coton isolant en silicate d'aluminium est 220 mm;
(4) Commencez à traiter thermiquement le tuyau en acier. Pendant le processus de traitement thermique, la température au niveau du cordon de soudure est contrôlée à 765°C, et le temps de traitement thermique est 5 heures; La température du tuyau en acier 10 enveloppé par la feuille chauffante électrique est contrôlé à 250°C, et la température du tuyau en acier 10 enveloppé par la feuille chauffante électrique 14 est contrôlé à 250°C en utilisant la bonne plaque chauffante électrique 14 jusqu'à ce que le traitement thermique soit terminé; pour ralentir le taux de dissipation thermique du tuyau en acier 10;
Pendant le processus de traitement thermique, utilisez un thermomètre infrarouge pour mesurer la température du coton isolant en silicate d'aluminium à 12 endroits de la soudure. Si la température de la couche la plus externe du coton isolant en silicate d'aluminium est supérieure à 40°C, envelopper une autre couche de coton isolant en silicate d'aluminium. Coton isolant;
(5) Après le traitement thermique, la température du cordon de soudure est descendue à 300°C, et le tuyau d'acier 10 a été laissé refroidir naturellement, et lorsque la température de la laine isolante en silicate d'aluminium descend en dessous de 20°C, la laine isolante en silicate d'aluminium a été retirée.
Troisième mode de réalisation:
(1) Enroulez la tôle chauffante électrique au niveau de la soudure du tube en acier, et enveloppez le coton isolant à l'extérieur de la feuille chauffante électrique;
(2) Comme le montre la figure 1, la direction indiquée par la flèche sur la figure 1 est laissé. Pour le long joint de soudure de la section de tuyau: la distance entre le tuyau en acier 10 et la tôle chauffante électrique 11 enroulé au niveau de la soudure 12 est 750 mm. Feuille chauffante électrique 13 et tôle chauffante électrique droite 14, la distance L du bord droit de la plaque chauffante électrique gauche 13 au bord gauche de la plaque chauffante électrique 11 est 750 millimètres; Le bord gauche de la plaque chauffante électrique droite 14 se trouve au bord droit de la plaque chauffante électrique 11 La distance L est 750 mm; et le tuyau d'acier 10 est entièrement enveloppé de coton isolant en silicate d'aluminium, et l'épaisseur du coton isolant en silicate d'aluminium est 250 mm; où, le diamètre de la tôle chauffante électrique gauche 13 et la bonne plaque chauffante électrique 14 est le même que celui du tuyau en acier 10 Coopérer, pouvoir enrouler un cercle de cordon de soudure d'un tuyau en acier 10;
(3) Comme le montre la figure 2, pour le joint de soudure du tube court 15 et le coude 16: enrouler la corde chauffante 17 sur le coude 16, utilisez du coton isolant en silicate d'aluminium pour envelopper complètement le tuyau en acier, C'est, envelopper le tuyau court 15 et le coude La tête 16 est complètement enveloppé, et l'épaisseur du coton isolant en silicate d'aluminium est de 250 mm;
(4) Commencez à traiter thermiquement le tuyau en acier. Pendant le processus de traitement thermique, la température au niveau du cordon de soudure est contrôlée à 770°C, et le temps de traitement thermique est 5 heures; La température du tuyau en acier 10 enveloppé par la feuille chauffante électrique est contrôlé à 300°C, et la température du tuyau en acier 10 enveloppé par la feuille chauffante électrique 14 est contrôlé à 300°C en utilisant la bonne plaque chauffante électrique 14 jusqu'à ce que le traitement thermique soit terminé; pour ralentir le taux de dissipation thermique du tuyau en acier 10;
Pendant le processus de traitement thermique, utilisez un thermomètre infrarouge pour mesurer la température du coton isolant en silicate d'aluminium à 12 endroits de la soudure. Si la température de la couche la plus externe du coton isolant en silicate d'aluminium est supérieure à 40°C, envelopper une autre couche de coton isolant en silicate d'aluminium. Coton isolant;
(5) Après le traitement thermique, la température du cordon de soudure est descendue à 300°C, et le tuyau d'acier 10 a été laissé refroidir naturellement, et lorsque la température de la laine isolante en silicate d'aluminium descend en dessous de 20°C, la laine isolante en silicate d'aluminium a été retirée.
L'utilisation du procédé de la présente invention réduit le transfert de chaleur entre le cordon de soudure et la feuille chauffante électrique enroulée autour du tuyau en acier à une distance de 550-700 mm du cordon de soudure, et réduit également considérablement l'influence de la température de l'air et d'autres facteurs sur la température du cordon de soudure. Influence, ralentir la vitesse de dissipation thermique du tuyau en acier, assurer la température du tuyau d'acier dans le processus de traitement thermique, améliorer la qualité du traitement thermique, utiliser le procédé de la présente invention pour effectuer un traitement thermique sur le tuyau en acier, la valeur de dureté du cordon de soudure est inférieure ou égale à 241HB, répondre aux exigences de spécification de l'ASME. Le procédé de la présente invention utilise également un matériau calorifuge pour envelopper entièrement le tuyau en acier., ce qui réduit encore l'influence de la température de l'air et d'autres facteurs sur la température de la soudure.
Premier exemple comparatif
(1) Enroulez la feuille chauffante électrique au niveau du cordon de soudure, et enveloppez le coton isolant à l'extérieur de la feuille chauffante électrique;
(2) Commencez à traiter thermiquement le tuyau en acier. Pendant le processus de traitement thermique, la température au niveau du cordon de soudure est contrôlée à 765°C., et le temps de traitement thermique est 5 heures.
Table 1 Vous trouverez ci-dessous une comparaison des données de la valeur de dureté au niveau de la soudure après la méthode de traitement thermique de l'exemple comparatif. 1 et les méthodes de l'exemple 1, Exemple 2 et exemple 3 sont terminés.
Table 1
On peut conclure du tableau 1 que le tuyau en acier est traité thermiquement en utilisant la méthode de l'exemple comparatif 1. Une fois le traitement thermique terminé, 5 les points sont sélectionnés au niveau de la soudure. Les valeurs de dureté du 5 les points sont de 299HB, 311HB, 317HB, 291HB, 294HB, et 5 Les valeurs de dureté des pointes sont toutes supérieures à 241HB, qui ne peut pas répondre aux exigences de la norme ASME; en utilisant le procédé du deuxième mode de réalisation, une fois le traitement thermique terminé, 5 les points sont sélectionnés au niveau de la soudure, et les valeurs de dureté du 5 les points sont respectivement de 200HB, 215HB, 218HB, et 222HB , 217HB, les valeurs de dureté de 5 les points sont tous inférieurs à 241HB, qui répond aux exigences de la spécification ASME; en utilisant la méthode de réalisation 1 et incarnation 3, la valeur de dureté de la soudure après traitement thermique est également inférieure à 241HB, qui répond aux exigences de spécification de l'ASME.