A solda é um produto: o que as soldas 2507 querem que você saiba (ASME Seção IX, ASTM A923)|HUITONG

A solda tem sua própria química - definida pelo enchimento, não pelo metal base. Possui microestrutura própria - dendritos refinados de solidificação rápida, não a estrutura forjada da placa. Ele tem seus próprios modos de falha - fase sigma na zona afetada pelo calor-, precipitação de nitreto se a taxa de resfriamento diminuir, desequilíbrio de ferrita se a química do enchimento variar. A solda é um produto. E se você tratar isso como uma etapa do procedimento de soldagem, em vez de uma peça de material pela qual você é responsável, seutubo 2507passará no hidroteste e falhará no serviço.

Formulários de produto

Barra e haste

Prato e Folha

Bobina e tira

Tubo e tubo

Encaixe: Flange, T, Cotovelo, Redutor etc.

Forjamento: Anel, Eixo, Círculo, Bloco etc.

1. Por que a solda é um produto diferente

Cada tubo 2507 soldado tem três zonas microestruturais: o metal base (BM), a zona-afetada pelo calor (HAZ) e o metal de solda (WM). O metal base é a placa ou tubo forjado como-laminado e solubilizado-recozido - grão fino, ferrita balanceada-austenita, PREN 42. O metal de solda é fundido - solidificado a partir do líquido na poça de fusão, com dendritos que são 100% ferrita no liquidus e só reforma-a austenita conforme a solda esfria. A HAZ é a faixa estreita ao lado da solda que não derreteu, mas viu temperaturas de 600 graus até o solidus e de volta - e esse ciclo térmico é o que cria os problemas metalúrgicos pelos quais as soldas 2507 são famosas.

A consequência prática: o metal de adição escolhido define a química do metal de solda. A química do metal base é fixa. E se a química do metal de solda não corresponder ao que a microestrutura HAZ precisa para permanecer equilibrada, a solda passa na qualificação WPS e falha em serviço. A versão mais comum dessa falha é a corrosão por corrosão na água do mar a 80 graus, onde o metal base teria tratado - mesmo tubo, mesmo serviço, mas a solda é o elo mais fraco.

2. As quatro opções de preenchimento e o que cada uma faz com a solda

Para soldar tubo 2507, o metal de adição não é opcional. É a diferença entre uma solda que dura 25 anos e uma solda que fura na segunda revisão. Existem quatro preenchimentos candidatos e apenas dois deles estão corretos.

Os números que importam são PREN_W (calculado da mesma forma que o metal base - %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N, sem correção de tungstênio para essas cargas) e o teor de níquel. O níquel torna a reforma da austenita durante o resfriamento - muito baixa e a solda permanece ferrítica (frágil, com baixa resistência à corrosão); muito alto, e a solda se torna austenítica (perde a vantagem de resistência que a fase ferrita proporciona).

ER2594 tem-correspondência excessiva propositalmente. Seu teor de nitrogênio é de 0,25 a 0,30%, superior aos 0,28% do metal base, porque parte do nitrogênio é perdida para a atmosfera durante a transferência através do arco. O nitrogênio extra compensa essa perda e garante que o depósito final da solda retenha um índice de ferrita na faixa de 35 a 65%. ER2553 é compatível (mesmo nitrogênio do metal base). ER2209 é o enchimento correto para metal base 2205, mas abaixo-correspondência para 2507 - usá-lo em 2507 fornece uma solda com ferrita acima de 65% e risco de nitreto Cr2N. ER309LMo é uma carga de aço inoxidável para unir aço inoxidável ao aço carbono -, não possui nitrogênio, não possui equilíbrio de molibdênio para duplex e não é usado em negócios no 2507. Mesmo assim, ele aparece no chão de fábrica porque está em estoque.

O número único a verificar na entrega: PREN_W do enchedor, no MTC. Se estiver abaixo de 40, você não possui ER2594 ou ER2553. Você tem um preenchimento errado.

3. A janela de entrada de calor - Por que "Weld It Like 316L" quebra a solda

A janela de entrada de calor do 2507 é de 0,5 a 2,5 kJ/mm, e ambas as extremidades dessa faixa são importantes. A extremidade inferior evita a precipitação de nitreto de Cr2N na ZTA (um risco quando a solda esfria até 800 graus muito rapidamente para que a austenita se reforme). A extremidade superior evita a precipitação da fase sigma na ZTA (um risco quando a solda esfria de 600 a 1.000 graus muito lentamente). A banda de 0,5–2,5 kJ/mm é aquela que atinge ambos os alvos - rápido o suficiente para pular o nariz sigma, lento o suficiente para reformar a austenita.

Um fabricante acostumado a soldar 316L aumentará a entrada de calor para 1,5–2,0 kJ/mm e a considerará uma boa solda. Para 316L, tudo bem. Para 2507, esse é o topo da banda segura - e qualquer pequena variação (um arco longo, uma velocidade de deslocamento lenta, uma seção espessa que retém calor) empurra a solda para o território da fase sigma-. A banda qualificada-WPS é de 0,5 a 2,5 kJ/mm, mas o ponto de ajuste-de produção deve ser de 0,8–1,5 kJ/mm para deixar margem para pequenas variações inevitáveis.

A outra janela que importa é a temperatura entre passes. Para 2507, máximo de 150 graus - e idealmente abaixo de 100 graus para serviço submarino. Acima de 150 graus, o cordão anterior permanece quente o tempo suficiente para que a HAZ acumule ciclos térmicos, e a entrada de calor cumulativa altera o equilíbrio de ferrita.

A regra prática: escrever o WPS para uma janela de produção restrita, não para uma ampla gama qualificada. Se o WPS disser "0,5–2,5 kJ/mm", o soldador atingirá 2,5 quando as condições forem ruins. Se o WPS disser "0,8–1,5 kJ/mm", o soldador deverá trabalhar ativamente para sair da banda.

O mapa de microestrutura HAZ - O que acontece nas três zonas

Dentro de cada solda 2507, a HAZ não é uma coisa. É um gradiente contínuo de microestruturas, indexado pela temperatura de pico. As três sub-zonas que importam:

A HT-HAZ é a zona de falha silenciosa. Após a soldagem, ele parece equilibrado sob o microscópio -, mas sua resistência à corrosão é mensuravelmente menor que a do metal base porque a fase de ferrita de granulação grande- tem um PREN efetivo menor do que a base forjada. Em serviços com cloreto acima de 40 graus, a ZTA-HT é onde começa o pite.

A ZTA-LT é a zona de fragilização-lenta. A fase Sigma leva 60 segundos para nuclear em 2507 a 850 graus - o que parece rápido, mas é lento em comparação com as taxas de resfriamento da solda. Se a temperatura entre passes for superior a 150 graus e a seção for espessa o suficiente para reter o calor, a ZTA LT-pode acumular sigma ao longo de vários ciclos térmicos. O impacto Charpy a –46 graus cai de 200 J no metal base para 60–80 J no sigma-rolamento LT-HAZ. Essa é a diferença entre passar e reprovar na qualificação submarina NORSOK M-630.

O próprio metal de solda (WM) começa com 100% de ferrita no estado líquido (1600 graus) e reforma a austenita durante o resfriamento até 1200 – 800 graus. Se a taxa de resfriamento nesta faixa for rápida (alta entrada de calor + seção espessa=resfriamento lento), a austenita não terá tempo suficiente para se reformar e a solda permanecerá muito ferrítica. Se a taxa de resfriamento for muito rápida (baixa entrada de calor + seção fina=resfriamento rápido), a reforma da austenita é suprimida e, em vez disso, formam-se nitretos de Cr2N. Ambos os extremos retiram o número de ferrite da meta de 35–65%.

O que o WPS controla: entrada de calor (define a taxa de resfriamento), temperatura entre passagens (define o ciclo térmico cumulativo) e pré-aquecimento (geralmente não é necessário para 2507 abaixo de 50 mm de parede; acima de 50 mm, pré-aquecimento máximo de 100 graus para eliminar a umidade).

O que a WPS não controla: a microestrutura da ZTA resultante. É para isso que servem o teste de qualificação de procedimento (PQR) e a verificação ASTM A923.

ASTM A923 - Três métodos para verificar a solda obtida

ASTM A923 é o método de teste padrão para detecção de fases intermetálicas prejudiciais em aços inoxidáveis ​​duplex. Possui três métodos (A, B, C), e cada um procura um problema diferente:

O Método A é o mais barato e rápido - que pode ser feito em um laboratório de loja em duas horas. Ele detecta problemas grosseiros de fase sigma-. Se o Método A mostrar ataque de limite-de granulação, a solda será rejeitada e o WPS precisará ser re-qualificado.

O Método B é o teste de impacto - e é o mais citado como modo de falha. Uma solda que passa no Método A ainda pode falhar no Método B porque a energia de impacto é sensível à precipitação alfa-prime (a fragilização de 475 graus que se forma ao longo de meses em serviço). Para serviços submarinos, o Método B é a verificação não{5}}negociável.

O método C é o teste de corrosão - é o mais caro e mais lento (imersão de 24 horas + exame), mas é o único que mede diretamente o que a solda fará no serviço com cloreto. Se o PREN_W do seu preenchimento for 36 (porque você usou ER2209 por engano), o Método C irá capturá-lo. O Método A pode não perceber. O método B pode não perceber.

A regra prática para serviços submarinos e ácidos: exigir todos os três métodos em cada cupom de qualificação de procedimento. Exigir o Método A e o Método B em cada solda de produção (ou pelo menos com base em amostragem de acordo com a Seção IX da ASME). Ignore o Método C somente se o serviço não for{2}}corrosivo e a solda for apenas de fabricação artesanal.

PWHT - O único tratamento que você não faz em 2507

Isso é curto e é a regra mais violada na fabricação de 2507. O tratamento térmico pós{2}}soldagem (PWHT) na faixa de 600 a 950 graus precipita a fase sigma em 2.507 soldas e HAZ. É o oposto do que você deseja. A solda precisa ser resfriada rapidamente nessa faixa, e não mantida nela.

Se o seu fabricante propor PWHT para umSolda 2507- para aliviar tensões residuais, para "estabilizar" a microestrutura ou porque o mesmo forno é usado para aço carbono e eles têm um ciclo em execução - interromper o pedido e re-qualificar o WPS. PWHT em 2507 não é opcional. É destrutivo.

O único tratamento térmico aceitável em soldas 2507 é um recozimento de-resolução a 1.050 – 1.100 graus seguido de têmpera rápida com água. Isso é feito na fábrica, na placa ou no tubo, e não no campo, após a soldagem. Um recozimento de-solução de campo é impraticável (você não pode colocar uma solda de campo de 6-polegadas em um forno). Portanto, o WPS foi projetado para produzir a microestrutura correta no primeiro resfriamento - e é por isso que a entrada de calor e as janelas de interpasse são tão importantes.

A árvore de decisão de preenchimento - Escolha certo em 30 segundos

Use esta árvore para escolher o enchimento para uma solda 2507 antes de abrir um catálogo de enchimentos:

Se sua resposta para "qual enchimento" for "ER2209 porque a loja o tem em estoque" ou "ER309LMo porque o fabricante sempre o usa" - você tem o enchimento errado e a solda falhará no Método C ASTM A923 se você testá-la.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre ER2594 e ER2553 para soldagem 2507?

Ambos são enchimentos duplex aprimorados com nitrogênio-projetados para 2507. ER2594 é superado (PREN_W ~44 vs metal base 42), com nitrogênio mais alto (0,25 – 0,30%) para compensar as perdas de arco. ER2553 é compatível (PREN_W ~40, nitrogênio 0,20 – 0,25%). Use ER2594 para H2S submarino, ácido e qualquer serviço crítico de cloreto. Use o ER2553 para fabricação de equipamentos menos críticos onde a economia de custos é importante.

Posso usar ER2209 para soldar 2507?

O nº ER2209 é o preenchimento correto para duplex 2205 (S32205), com PREN_W ~36. Usá-lo no metal base 2507 fornece uma solda com teor de ferrita acima de 65% e risco de nitreto Cr2N. A solda provavelmente falhará no Método A ASTM A923 (ataque de limite-de grão visível após a gravação). Use ER2594 ou ER2553 em 2507.

Qual é a faixa de entrada de calor para soldagem 2507?

0,5 a 2,5 kJ/mm de acordo com a faixa qualificada da Seção IX da ASME, com um ponto de ajuste-de produção restrito de 0,8 a 1,5 kJ/mm. Abaixo de 0,5 kJ/mm, excesso de ferrita e risco de nitreto de Cr2N. Acima de 2,5 kJ/mm, risco de fase sigma na ZTA. Use o ponto de ajuste-de produção, e não o intervalo qualificado, no WPS.

FazSolda 2507requer PWHT?

Não. O PWHT na faixa de 600 a 950 graus precipita a fase sigma em 2.507 soldas e HAZ. A solda deve ser resfriada rapidamente nessa faixa. Se o seu fabricante propor PWHT para 2507, interrompa o pedido. O único tratamento térmico aceitável é um recozimento de-resolução a 1.050 – 1.100 graus com têmpera rápida em água, feito na fábrica.

O que o Método A ASTM A923 realmente testa?

O Método A grava eletroliticamente uma seção transversal-de solda polida em NaOH a 40% a 1 – 3 V por 5 – 10 segundos e, em seguida, examina-a com ampliação de 10 – 30× para ataque de limite de grão-. O ataque contínuo ao longo dos limites dos grãos indica precipitação da fase sigma ou chi na solda ou ZTA. Um cupom de passagem mostra limites de grãos limpos, sem ataque preferencial.

Qual número de ferrita é aceitável em uma solda 2507?

35 – 65% de ferrita pela ASTM E562 (Feritscope ou método magnético) ou pelo cálculo do diagrama WRC-1992. Abaixo de 35%, a solda perde a resistência e a resistência à corrosão que a fase ferrita proporciona. Acima de 65%, a solda torna-se frágil e a precipitação de nitreto de Cr2N é um risco. A divisão 50/50 é o objetivo.

Quanto tempo dura um tubo 2507 devidamente soldado em serviço submarino?

Para serviço offshore{0}}classe Marjan (injeção de água do mar clorada a 40 graus, vida útil projetada de 25 anos), uma linha de fluxo 2507 devidamente soldada com enchimento ER2594, entrada de calor de 0,8 a 1,5 kJ/mm, ferrita de 35 a 65% e aprovação nos métodos ASTM A923 A+B+C é qualificada para toda a vida útil do projeto. Observou-se que 2507 soldado incorretamente (enchimento errado, alta entrada de calor, sem verificação A923) perfura em 3 a 7 anos no mesmo serviço.

Precisa de um tubo 2507 ou carretel pré-fabricado com química de solda, equilíbrio de ferrite e verificação ASTM A923 que realmente passe na inspeção-de terceiros?

A HUITONG fornece tubos UNS S32750 e carretéis pré-fabricados conforme ASTM A790/A928 com WPS qualificado pela ASME Seção IX-, enchimento ER2594/ER2553 (sem 309LMo ou ER2209), entrada de calor de 0,8 a 1,5 kJ/mm ponto de ajuste de produção-, ferrite 35 a 65% por Métodos ASTM E562 e ASTM A923 A + B + C em cada cupom de qualificação de procedimento. Envie o cronograma da tubulação, as condições de serviço (cloreto, pressão parcial de H2S, temperatura) e o escopo NDE necessário paramarket@htpipe.comou WhatsApp+86-19339900201- e se você não tiver certeza se 2507 é a nota certa ou se ER2594 vs ER2553 é o preenchimento certo para seu serviço, informe-nos o serviço e nós lhe diremos a combinação-de custo mínimo aprovada.

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