Kan ik ASTM A387 Gr22 en 304 staalplaat aan elkaar lassen?

Het lassen van verschillend staal heeft een brede toepassing op het gebied zoals ruimtevaart, petrochemische industrie, machinesindustrie. Het ongelijksoortige staal is werkelijk verschillend in chemische samenstelling, metallurgische verenigbaarheid en fysieke eigenschappen en enz., die van de migratie van het legeringselement, ongelijke chemische samenstelling en metallografische organisaties in het lassen proces zal verschijnen, ook thermische spanning en lassenmisvorming of barsten kan veroorzaken, zal dit de mechanische eigenschappen van gelaste verbindingen verminderen. In dit document, werd de lasbaarheid van ongelijksoortige staal gelaste verbindingen van ASTM A387 GR22 Chromoly staalplaat en S30408 roestvrij staalplaat geanalyseerd, en de aangewezen lassenmethodes, de lassenmaterialen en de lassenprocesparameters werden geselecteerd, evenals de warmtebehandeling na het lassen.

Rangen	C	Si	Mn	Cr	Mo	Cu	Ni	N	P	S
A387 GR22	0.11	0.35	0.46	2.21	1.06	0.12	0.22	/	0.01	0.006
304	0.05	0.62	1.83	19.16	/	/	8.97	0.06	0.027	0.015

S30408 is een algemeen gebruikt Austenitisch roestvrij staal, ASTM A387 GR22 is een laag gelegeerd hittebestendig staal met goede weerstand op hoge temperatuur en weerstand tegen waterstof, hoofdzakelijk gebruikt in de reactor van de hydrogeneringsinstallatie en warmtewisselaar en ander materiaal. Chroom en molybdeen kunnen de hardbaarheid van staal aanzienlijk verbeteren, en het lasmetaal en de warmte-beïnvloede zone kunnen een microstructuur vormen die gevoelig is voor koudscheuren bij een bepaalde afkoelsnelheid. Progressieve verbrossing treedt op wanneer het totale gehalte aan gevaarlijke restmetalen bij 350-550℃ gedurende lange tijd de toelaatbare grens overschrijdt. De belangrijkste moeilijkheden waarmee we te maken hebben zijn:

• Verdunning van de las

Het lasmetaal wordt tijdens het lasproces verdund door het neergeslagen metaal. Een overgangslaag wordt gevormd in het lasmetaal nabij de smeltzone aan één zijde van de staalplaat ASTM A387 GR22. De samenstelling van de overgangslaag verschilt van die van het lasmetaal. Hoe hoger het gehalte aan basismetaallegering is, hoe hoger de smeltverhouding is en hoe hoger de verdunningsgraad is. De overgangslaag aan de kant van ASTM A387 GR22 kan door verdunning een brosse Martensiet-structuur produceren.

• Koolstofmigratie

Chroom en koolstofatomen onder hoge temperatuur is gemakkelijk om verbindingen van chroomcarbide, ASTM A387 Gr22 staalplaat kant vormt koolstofatomen van ontkoling gebied als gevolg van slechte chroom in het proces van lassen, op zijn beurt, verzachting, grove korrels, verhoging broosheid, corrosieweerstand, en S30408 kant voor het verrijken van chroom en koolstofatomen te vormen de carbonisatie laag migratie, en verharding, korrelgrootte en prestaties beter.

• Lasspanning

Door de verschillende thermische geleidbaarheid en lineaire uitzettingscoëfficiënt van de twee materialen zal tijdens het lasproces in de zone met hoge temperatuur thermische spanning ontstaan die niet kan worden geëlimineerd, wat resulteert in extra spanning in de buurt van de las- en smeltzone, en lasrestspanning die tijdens het afkoelingsproces ontstaat als gevolg van inconsistente krimp, wat resulteert in scheuren aan de zijkant van de staalplaat ASTM A387GR22.

Na het kennen van de mogelijke problemen, zijn de materialen voor dit experiment ASTM A387GR22 en S30408 roestvrijstalen platen, met specificaties van 400mm×150mm×10mm. De chemische samenstelling van de twee materialen staat in de tabel:

• Lasmethode

Om de verdunning van de lasverbindingen te verminderen en koude scheur en herverhitting te voorkomen, wordt het lasmateriaal van een nikkellegering tijdens het lassen eerst aan de kant van ASTM A387GR22 geslepen. Lasmethoden met kleine smeltverhouding en lage verdunningsgraad worden geselecteerd, zoals argon-wolfraambooglassen en elektrodebooglassen. In dit experiment wordt het argonbooglassen gebruikt als backing en de lasmethode van de booglasdekking.

• Lasmaterialen

Op nikkel gebaseerde elektroden en draden ERNiCr-3/ENiCr-3 worden gebruikt om de vorming van carbide door de grafitisering van nikkel te blokkeren, de overgangslaag te verminderen en de generatie van brosse martensietstructuur te voorkomen, en verder de koolstofmigratie in de staalplaat ASTM A387GR22 te remmen.

• Lasgroef

Het type lasgroef moet rekening houden met het aantal laslagen, de hoeveelheid vulmetaal en de smeltverhouding en de lasrestspanning. Het type en de grootte van de ontworpen groef zijn hieronder weergegeven:

• Voorverwarming en temperatuurregeling tussen de lagen

De microstructuur van ASTM A387 GR22 is getemperd bainiet en die van S30408 is Austeniet. De eerste heeft hardbaarheid, neiging tot herverhitting en ontlaten brosheid, terwijl de laatste goede lasbaarheid heeft. Volgens de chemische samenstelling, de verbindingsvorm, de lasmethode en het lasmateriaal van de materialen bepaalden wij dat de voorverwarmingstemperatuur ongeveer 200℃ bedroeg, en de temperatuur tussen de laspassen binnen 100℃ lag. Na het lassen werd de warmtebehandeling onmiddellijk uitgevoerd bij 350℃×2h.

• Lasproces parameter

Laslaag	Lasmethoden	Lasdraden	Laselektrode	Lasstroom I/A	Lasdruk U/V	Lassnelheid v/cm
Surfacing	SMAW	ERNiCr-3, 4.0mm	DCEP	140-160	23-26	16-20
Puntlassen/1	GTAW	ERNiCr-3, 2,4mm	DCSP	120-150	13-15	8-10
2-einde	SMAW	ERNiCr-3, 4,0mm	DCEP	140-160	23-26	16-20

Reinig vóór het lassen de oxidelaag, olie, vocht, roest, enz. binnen 200mm van de groef en beide zijden van de staalplaat. De specifieke lasprocesparameters staan in de tabel.

• Warmtebehandeling na het lassen

De warmtebehandeling na het lassen is een belangrijk proces om lasscheuren te voorkomen. Tijdens het lassen ontstaan grote lasspanningen, zodat een warmtebehandeling van 690±10℃×2h na het lassen nodig is om de lasspanningen te elimineren en scheurvorming te voorkomen.

• Resultaten en analyse

Wij hebben de staalplaat aan een visuele inspectie onderworpen volgens de lasevaluatienorm voor drukhoudende apparatuur, en hebben vastgesteld dat er geen gebreken waren zoals poriën, slakinsluiting en scheuren aan het oppervlak. Vervolgens voerden wij een radiografische inspectie van 100% uit en testten wij de mechanische eigenschappen zoals trek, buiging en impact. De testresultaten staan in de tabel.

Item	Breedte/mm	Dikte/mm	CSA/mm²	Maximale belasting	Treksterkte
I1	20.30	39.72	806.3	507.12	625 Mpa
I2	20.28	39.78	806.7	482.83	600 Mpa

Monster nr.	Type bocht	Dikte/mm	Diameter bocht	Buighoek	Resultaten
C1	Zijwaartse buiging	10	D=40 mm	180°	Gekwalificeerd
C2	Zijwaartse buiging	10	D=40 mm	180°	Gekwalificeerd
C3	Zijwaartse buiging	10	D=40 mm	180°	Gekwalificeerd

Monster nr.	Steekproefgrootte mm	Kloof positie	Testtemperatuur	Schokdempende energie/Akv
R1	10*10*55	A387 GR22 zijde	0℃	152
R2	10*10*55	A387 GR22 zijde	0℃	176
R3	10*10*55	A387 GR22 zijde	0℃	122

Uit de bovenstaande gegevens kan worden gezien dat de trek-, buig- en botsproeven allemaal gekwalificeerd zijn, wat erop wijst dat ons lasprocesplan gekwalificeerd is, het lassen van de ongelijksoortige staalplaat tussen ASTM A387 Grade 22 en 304 perfect uitvoerbaar is.