304ステンレス鋼管のTIG + MAG溶接設計

すべてのアルゴン溶接やアルゴン電気溶接と比較して、ステンレス鋼管TIG + MAG溶接の生産効率と溶接品質が大幅に向上し、発電所のパイプライン溶接で広く使用されています。 304ステンレス鋼の大口径パイプの水平固定全位置ジョイントは、主に発電所の潤滑油パイプラインで使用されます。 溶接が難しく、より高い溶接品質と内面成形が必要です。 溶接後はPTおよびRT検査が必要です。

TIG溶接または手動アーク溶接は効率が低く、溶接品質の低下は保証できません。 良好な溶接継手を得るために、TIG内外充填ワイヤ溶接最下層、MAG溶接充填、およびカバー表面層を使用しています。 炭素鋼や低合金鋼に比べて、TP304ステンレス鋼の熱膨張率や導電率が大きく、特に全位置溶接ではプールの流れや成形性が悪い。 MAG溶接のプロセスでは、溶接ワイヤの延長長さを10mm未満にする必要があり、適切な溶接トーチのスイング振幅、周波数、速度、およびエッジ保持時間を維持する必要があります。 溶接トーチの角度はいつでも調整して、溶接面のエッジがきちんと溶け、良好な成形が行われ、充填層とカバー層の品質が確保されるようにする必要があります。

サイズ304mm * 530mmのサンプルTP11鋼管、手動アルゴンタングステンアーク溶接バッキング、混合ガス(CO2 + Ar)溶接充填およびカバー溶接、水平固定全位置溶接を使用しました。 溶接する前に、いくつかの準備プロジェクトを行う必要があります。

1.油や錆などの汚れを取り除き、溝とその周囲の10mmの範囲を研磨します。

2.サイズに応じた組み立て、固定床を使用した位置決め溶接(固定された位置決めブロックの場合は2、7、11ポイント)、溝ポイントソリッド溶接も使用できます。

3.チューブはアルゴンガスで保護されています。

TIG溶接プロセス

溶接パラメータ

2.5mmWCE-20タングステン電極を使用しています。 タングステン電極は予熱なしで4〜6mm伸び、ノズル径は12mm

溶接ワイヤOD溶接電流I / Aアーク電圧U / Vガス流量L / minAr純度、%極性
ティグ-ER3082.580-9012-14ポジティブ9-12バッキング9-399.99DCSP

運用プロセス

  • パイプの水平固定全位置溶接は困難です。 溶接シームの内部たるみを防ぐために、頭上位置の溶接部分(60点の両側でXNUMX°)を使用してワイヤーを埋め、垂直および水平の溶接部分を使用してワイヤーを裏打ちとして埋めます。溶接。
  • アークを開始する前に、チューブにアルゴンを充填して空気をきれいにする必要があります。 溶接プロセスでは、溶接ワイヤがタングステン電極に接触したり、アークのアークカラム領域に直接入ったりしないでください。そうしないと、タングステンの介在物が溶接シームに引っ掛かり、アークの安定性が損なわれます。
  • 6点近くから溶接を開始して、タングステン電極を常に鋼管の軸に垂直にします。これにより、溶融池のサイズをより適切に制御でき、ノズルが溶融池を酸化から均一に保護します。
  • タングステンの端部は溶接片から約2mm離れており、溶接ワイヤは溝に沿って溶接プールの前端に送る必要があります。 アークは点火後に溝の一端で予熱され、溶接ワイヤの最初の滴は金属が溶けた後すぐに金属を溶かすために送られ、次に溶接ワイヤーの12番目の滴が他の金属を溶かすために送られます溝の端に達すると、アークは横方向にスイングし、しばらくの間両側に留まるため、溶接ワイヤは均一かつ断続的に溶融池に送られます。 3点で端をスロープに研磨し、スロープに溶接する際にワイヤーを吊るし、アークで穴を塞ぐように溶かします。 過度の空気圧による溶接部の凹面を防ぐために、溶接終了時に内部保護ガスの流量をXNUMXL / minに減らすように注意する必要があります。

MAG溶接プロセス

溶接パラメータ

ノズルの直径は20mm、ノズルと試験片の間の距離は6〜8mm、層間の温度は150℃未満、溶接シームの厚さは11mmです。

保護ガスをAr80%+ CO2 20%の比率(体積)で混合すると、ARアークが安定し、スプラッシュが小さくなり、軸方向のジェット遷移が容易になります。 アークの酸化は、高い表面張力、厚い液体金属、カソードスポットの容易なドリフトなどのアルゴン溶接の欠陥を克服し、溶接侵入深さを改善します。

溶接ワイヤOD溶接電流I / Aアーク電圧U / Vシールドガスガス流量L / min極性
E-308L1.0100-11017-19正の80%Ar + 20%CO2、バッキングAr9-12、3DCEP

操作プロセス

  • 溶接前の検査:ノズル、導電性ノズルの洗浄、ガスの流れ、底面への衝突、層間の温度を検査します。
  • 充填物、カバー表面層でのガス溶接の場合、延長される溶接ワイヤの長さは、溶接プロセスの安定性に影響を与えます。 延長長さが長すぎると、ワイヤ抵抗値とワイヤの過熱が増加し、はねや溶接成形不良の原因になります。 延長長さが短すぎると電流が増加し、ノズルとワークピースの間の距離が短くなって過熱し、スプラッシュがノズルをブロックして、ガスの流れと溶接ビードの形成に影響を与える可能性があります。
  • 溶接中、溶接ガンの角度はパイプ軸に垂直であり、溶接シームに細孔やスラグが含まれないようにします。 振幅が小さく、両側が中速でわずかに速く留まるため、溶接シームが凸状に不均一になるのを防ぐことができます。 溶接プロセスでは、溶接トーチの均一で適切なスイング振幅と周波数を使用して、溶接面のサイズとカバー層のエッジが適切に溶着するようにする必要があります。

生物医学分野におけるステンレス鋼316LVS2205デュプレックス

製薬およびバイオテクノロジー業界は、処理容器およびパイプラインシステムで使用される鋼材に関して比較的高い要件を持っており、医薬品の純度と品質を確保するために優れた耐食性と清浄度を備えている必要があり、生産環境にも耐えることができなければなりません。温度、圧力、腐食の消毒および洗浄プロセスも優れた溶接性を備えており、表面仕上げの業界の要件を満たすことができます。

316L(UNS S31603、EN 1.4404)オーステナイト系ステンレス鋼は、製薬およびバイオテクノロジー産業の製造における機器の主な材料です。 316Lステンレス鋼は、優れた耐食性、溶接性、および電解研磨特性を備えているため、ほとんどの製薬用途に理想的な材料です。 316Lステンレス鋼は多くのプロセス環境で良好に機能しますが、お客様は特定の316Lステンレス鋼の化学組成を慎重に選択し、エレクトロスラグ再溶解(ESR)などの改善された製造プロセスを使用することにより、316Lステンレス鋼の性能を向上させ続けています。

腐食性の高い媒体の場合、メンテナンスコストの増加を受け入れることができるお客様は、引き続き316Lステンレス鋼を使用するか、AL-6XN®(UNS N6)や08367SMO®などのより高い合金組成の254%モリブデン超オーステナイト系ステンレス鋼を使用することを選択できます。 (UNS S31254、EN 1.4547)。 現在、2205(UNS S32205、EN 1.4462)二相ステンレス鋼は、この業界のプロセス機器の製造にも使用されています。

316Lステンレス鋼の微細構造には、オーステナイト相と、オーステナイト相を安定化するのに十分な量のニッケルを合金に添加することによって主に形成されるごく少量のフェライト相が含まれます。 316Lステンレス鋼のニッケル含有量は一般に10〜11%です。 2205二相ステンレス鋼は、ニッケルの含有量を約5%に減らし、添加するマンガンと窒素を調整して約40〜50%のフェライトを形成することによって形成され、ほぼ同量のフェライト相とオーステナイト相の微細構造を含み、大きな腐食からかなりの腐食があります。抵抗。 2205二相ステンレス鋼の窒素含有量の増加と微細粒微細構造により、304Lや316Lなどの一般的なオーステナイト系ステンレス鋼よりも強度が高くなっています。 焼鈍条件下では、2205二相ステンレス鋼の降伏強度は316Lステンレス鋼の約2205倍です。 この高い強度により、製造プロセス機器の設計仕様によっては、316二重ステンレス鋼の許容応力がはるかに高くなる可能性があります。 多くの用途で壁の厚さとコストを削減できます。 2205Lと240(ASTM AXNUMXで指定)の化学組成と機械的特性の比較を見てみましょう。

グレードUNSCMnPSSiCrNiMoN
316LS316030.032.00.0450.030.7516.0-18.010.0-14.02.0-3.00.1
2205S322050.032.00.030.021.022.0-23.04.5-6.53.0-3.50.14-0.2
グレード引張強さ、Mpa(ksi)降伏強さMpa(ksi)伸長硬度、HRB(HRC)
316 / 316L515(75)205(30)40%217(95)
2205655(95)450(65)25%29331()

腐食性能

耐孔食性

製薬およびバイオテクノロジーのアプリケーションでは、ステンレス鋼の最も一般的な腐食は塩化物媒体の孔食です。 2205二相ステンレス鋼はクロム、モリブデン、窒素の含有量が高く、耐孔食性と耐隙間腐食性において316Lステンレス鋼よりも大幅に優れています。 ステンレス鋼の相対的な耐食性は、6%塩化第二鉄の標準試験溶液での孔食に必要な温度(臨界腐食温度)を測定することによって決定できます。 2205二相ステンレス鋼の臨界腐食温度(CPT)は、316Lステンレス鋼と6%モリブデンスーパーオーステナイト系ステンレス鋼の間です。 塩化第二鉄溶液で測定されたCPTデータは、塩化物イオンの孔食に対する耐性の信頼できるランキングであり、他の塩化物環境での材料の臨界腐食温度を予測するために使用されるべきではないことに注意してください。

応力腐食割れ

温度が150°F(60°C)を超えると、316Lステンレス鋼は引張応力と塩化物イオンの複合作用で割れやすくなります。この壊滅的な腐食は、塩化物応力腐食割れ(SCC)として知られています。 高温の流体条件で材料を選択する場合、塩化物イオンが存在し、温度が316°F(150°C)以上の場合は、60ステンレス鋼を使用しないでください。 下の図に示すように、2205二相ステンレス鋼は単純な塩溶液で少なくとも250°F(120°C)のSCCに耐えることができます。

処理プロパティ

2205二相ステンレス鋼の機械加工は多くの点で316Lの機械加工と似ていますが、それでもいくつかの違いがあります。 冷間成形処理では、二相ステンレス鋼のより高い強度と加工硬化特性を考慮に入れる必要があり、機器にはより高い耐荷重が必要になる場合があり、動作中、ステンレス鋼2205は標準のオーステナイト系ステンレス鋼グレードよりも高い弾性を示します。 2205二相ステンレス鋼の強度が高いため、316Lよりも切断が困難です。

2205二相ステンレス鋼は316Lステンレス鋼と同じ方法で溶接できます。 ただし、予想されるオーステナイトとフェライトの相比を維持し、有害な金属間化合物相の析出を回避するために、入熱と層間温度を厳密に制御する必要があります。 これらの問題を回避するために、溶接ガスには少量の窒素が含まれています。 二相ステンレス鋼の溶接認定では、一般的に使用される方法は、フェライトテスターまたは金属組織検査によってオーステナイト-フェライト比を評価することです。 ASTM A 923試験方法は、通常、有害な金属間化合物相の存在を確認するために使用されます。 溶接に推奨される溶加材は ER2209 (UNSS39209、EN 1600)。 自己融接は、耐食性を回復するために溶接後に溶接溶体化処理を実行できる場合にのみ推奨されます。 溶加材は使用していません。 溶体化処理を実行するには、コンポーネントを少なくとも1900°F(1040°C)の温度に加熱してから、急速に冷却します。

二相ステンレス鋼2205の溶け込みと流動性は316Lステンレス鋼よりも劣るため、溶接速度が遅くなり、接合部の形状を変更する必要があります。 2205二相ステンレス鋼は、完全に溶着した溶接を得るために、316Lステンレス鋼よりも広い溝角度、大きなルートクリアランス、および小さな鈍いエッジを必要とします。 溶接装置がフィラーワイヤーの使用を許可している場合、 2209フィラーワイヤー は2205ステンレス鋼パイプの軌道溶接を処理するために使用されます。または、適切な合金消耗品インサートの代わりにフィラーワイヤを使用することもできます。

電解研磨

多くの製薬およびバイオテクノロジーアプリケーションでは、製品と接触する表面を電解研磨する必要があるため、高品質の電解研磨表面は重要な材料特性です。 2205二相ステンレス鋼は15マイクロインチ(0.38ミクロン)以上の仕上げまで電解研磨できます。これは、電解研磨面の表面仕上げに関するASME BPE基準を超えていますが、電解研磨された2205ステンレス鋼の表面は316Lステンレス鋼ほど明るくありません。鋼の表面。 この違いは、電解研磨プロセス中のオーステナイトと比較して、フェライトの金属溶解度がわずかに高いためです。