Schweißverfahren für 12Cr1MoVG-Hochdruckkesselrohre

ICH. Schweißen Verfahren

Beim Schweißen von Hochdruckkessellegierungsrohren sind die Qualitätsanforderungen an die Rückseitenschweißung hoch. Die Schweißnaht muss vollständig durchgeschweißt sein und eine glatte, fehlerfreie Rückseite aufweisen. Außerdem sollte sich auf der Rückseite der Schweißnaht nur wenig oder gar keine Schlacke befinden. Ist Schlacke vorhanden, kann der sichere Betrieb der Anlage beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund wird beim Schweißen das manuelle Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) angewendet.DREHEN) Schweißen für die Grundlage und manuelles Lichtbogenschweißen für die Füll- und Decklagen.

II. Auswahl der Schweißmaterialien

• Manueller WIG-Schweißdraht: ER55-B2-MnV (TIG-R31) Schweißdraht mit einem Durchmesser von φ2,5mm.

• Elektrode für manuelles Lichtbogenschweißen: Elektrode R317 (E5515-B2) mit Durchmessern von φ3,2 mm und φ4 mm.

III. Vorwärmen vor dem Schweißen

Durch Vorwärmen wird die Abkühlgeschwindigkeit der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone verlangsamt. Dies beugt der Bildung von gehärteten Gefügen vor. Außerdem wird der Wasserstoffaustritt aus der Schweißzone erleichtert und Schweißrisse werden verhindert. Da 12Cr1MoV-Stahl einen relativ hohen Kohlenstoff- und Legierungsgehalt aufweist, wird die Vorwärmtemperatur auf 200–300 °C eingestellt. Der Vorwärmbereich ist auf die Schweißnaht zentriert und erstreckt sich beidseitig mindestens 100 mm. Während des gesamten Schweißprozesses darf die Zwischenlagentemperatur nicht unter die Vorwärmtemperatur fallen.

IV. Schweißvorgang

Beim Schweißen von 12Cr1MoVG-Stahl müssen die Schweißparameter streng kontrolliert werden. Gleichzeitig hat der Schweißvorgang selbst einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität der Verbindung. Die einzelnen Schritte des Schweißvorgangs sind wie folgt:

a. WIG-Rückschweißen: Das Rohr wird horizontal fixiert. Es wird mit einem kurzen Lichtbogen geschweißt. Der Brenner wird möglichst senkrecht zur Werkstückoberfläche gehalten, damit das Argongas das Schmelzbad optimal schützt. Brenner und Schweißdraht können leicht seitlich bewegt werden, um einen vollständigen Durchschweißen auf beiden Seiten der Nut zu gewährleisten. Gleichzeitig muss die Temperatur des Schmelzbades kontrolliert werden, um Durchbrennen und Überlappungsfehler zu vermeiden. An den Verbindungsstellen wird der Krater mit einem Winkelschleifer bearbeitet. Dadurch werden Schweißfehler wie Rissbildung und Poren im Kraterbereich entfernt. Anschließend wird der Lichtbogen erneut gezündet, um das Schweißen fortzusetzen.

b. Beim Lichtbogenschweißen von Fülllagen sollte ein kurzer Lichtbogen verwendet und die Wärmeeinbringung nicht zu hoch sein. Bei Verwendung eines langen Lichtbogens kann es zu instabilem Brennen, geringer Einbrandtiefe, starker Spritzerbildung und leichterem Ausbrennen von Legierungselementen kommen. Außerdem können Fehler wie Hinterschneidungen und unvollständige Verschmelzung auftreten. Schädliche Gase wie N₂ und O₂ aus der Luft können in das Schmelzbad eindringen und Porosität verursachen. Es empfiehlt sich, eine leichte Pendelbewegung in halbmondförmiger Form anzuwenden. Beidseitig der Fuge wird eine Pause von 0,5 bis 1 Sekunde eingelegt. Zwischen den Lagen muss die Schlacke vollständig entfernt werden. Falls Schweißfehler wie Porosität auftreten, werden diese mit einem Winkelschleifer beseitigt. Beim Erlöschen des Lichtbogens muss der Krater vollständig gefüllt werden, um Kraterrisse zu vermeiden. Die Fugen zwischen den Lagen sollten versetzt und nicht überlappend ausgeführt werden.

c. Beim Decklagenschweißen ist der Schweißstrom etwas niedriger als beim Fülllagenschweißen. Der korrekte Elektrodenwinkel muss gewählt und die Führung gleichmäßig erfolgen. Dadurch wird ein Hinterschneiden an den Nahtkanten verhindert. Die Schweißnahtverstärkung sollte zwischen 1 mm und 3 mm liegen. Dies verhindert Spannungsspitzen in der Verbindung während des Betriebs.

V. Wärmebehandlung nach dem Schweißen

Nach dem Schweißen ist eine Spannungsarmglühung erforderlich. Die Schweißnaht wird gleichmäßig auf 720–760 °C erhitzt und 1–2 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten. Anschließend werden die Schweißnaht und die angrenzenden Bereiche sofort mit Isoliermaterial abgedeckt, sodass die Verbindung langsam auf Raumtemperatur abkühlt. Ziel dieser Wärmebehandlung ist es, die gehärteten Gefüge in der Wärmeeinflusszone zu beseitigen oder zu reduzieren. Sie erhöht außerdem die Plastizität und Zähigkeit, reduziert die Schweißeigenspannungen und fördert den Austritt von diffusiblem Wasserstoff. Dies wiederum verringert die Kaltbruchneigung.