Incoloy 825 Schweißen an Edelstahl: ERNiCrMo-3 Zusatzmetall und unähnliche Verbindungskonstruktion - Wissen

Incoloy 825kann routinemäßig mit austenitischem Edelstahl (316L/304) verschweißt werden, sofern ein Füllstoff auf Nickel--Basis verwendet wird.
AWS A5.14 ERNiCrMo-3 (Inconel 625-Füllstoff, UNS N06625) ist der branchenübliche -Standardfüllstoff: Seine über-legierte Ni-Mo-Ablagerung toleriert die Verdünnung durch beide Grundmetalle und hält das Schweißgut mindestens so korrosionsbeständig wie Alloy 825.

Incoloy 825 Welding to Stainless Steel

Rostfreie Füllstoffe wie 316L oder 309L sind für den korrosiven 825-zu-Edelstahl-Betrieb nicht geeignet: Das verdünnte Schweißgut wird zur Korrosionsschwachstelle und ist anfällig für Erstarrungsrisse.
Empfohlene Praxis: GTAW mit 100 % Argon und Rückspülung, Wärmeeintrag 0,5 - 1,5 kJ/mm, Zwischenlagentemperatur bei oder unter etwa 150 °C, Stringer-Perlen, spezielle Werkzeuge aus Nickellegierung und normalerweise kein Vorheizen und kein PWHT.
Qualifizieren Sie die Verbindung gemäß ASME BPVC Abschnitt IX (oder AWS D1.6 / EN ISO 15614-1) mit Zug-, geführten Biege-, Härte-, PMI- und Betriebskorrosionstests.

Ja - Incoloy 825 wird routinemäßig und zuverlässig als unähnliche Verbindung mit austenitischen Edelstählen wie 316L und 304 verschweißt, vorausgesetzt, dass ein Füllstoff auf Nickelbasis- wie ERNiCrMo-3 verwendet wird und das Verfahren kontrolliert wird.

Bei Wärmetauschern (825er Rohre zu rostfreien Rohrböden), Rohrübergängen und Behälterstutzen sind unterschiedliche Schweißnähte aus 825-zu-Edelstahl üblich. Die beiden Legierungen sind metallurgisch kompatibel: Beide sind austenitisch, beide werden mit den gleichen Verfahren geschweißt (GTAW, GMAW, SMAW) und ihre Wärmeausdehnungskoeffizienten liegen nahe genug beieinander, dass die bei Stahl-{6}zu-Edelstahlverbindungen auftretenden Differenzspannungsprobleme hier nicht dominieren. Die technische Herausforderung ist nicht die Schweißbarkeit -, sondern die Aufrechterhaltung der Korrosionsbeständigkeit im Schweißgut und in den Wärmeeinflusszonen, und genau das ist es, was durch die Auswahl des Füllstoffs gesteuert wird.

AWS A5.14 ERNiCrMo-3 (Inconel 625-Füllstoff, UNS N06625) ist der Standardfüllstoff, da seine über{5}}legierte Nickel-Molybdänablagerung eine Verdünnung durch beide Grundmetalle toleriert und das Schweißgut mindestens genauso korrosionsbeständig wie das Grundmetall Alloy 825 hält – die Schweißnaht wird nie zum schwachen Glied.

Die Logik wird als „Over-Matching“ bezeichnet. Bei einer ungleichen Schweißnaht schmelzen die Grundmetalle teilweise und vermischen (verdünnen) sich im Schweißbad. ERNiCrMo-3 besteht zu etwa 58 % aus Nickel und 8{11}10 % aus Molybdän. Selbst nach der Verdünnung mit 316L auf der einen Seite und 825 auf der anderen Seite bleibt das erstarrte Schweißgut also eine Nickelbasislegierung mit einer Lochfraßbeständigkeit, die der des 825-Grundmetalls entspricht oder besser ist. Die Ablagerung mit höherem Molybdängehalt fungiert als Korrosionspuffer im Schwefel-, Phosphor- und Chloridbetrieb. ERNiCrMo-3 verschweißt die Legierung auch mit sich selbst, mit Edelstahl und mit niedriglegiertem Stahl, was die Lagerbestände an Verbrauchsmaterialien vereinfacht.

Das Schweißen von 825 mit rostfreiem Stahl mit einem rostfreien Füllstoff ist für korrosive Anwendungen nicht akzeptabel: Das verdünnte Schweißgut wird zu einer mageren, korrosionsanfälligen Schwachstelle, und die austenitische Ablagerung ist anfällig für Erstarrungsrisse.

Use a Stainless Steel Filler

Ein 316L- oder 309L-Zusatzwerkstoff erzeugt Schweißmetall mit weniger Nickel und Molybdän als beide Anforderungen erfordern, sobald sich die nickelreiche Basis darin verdünnt -, aber was noch wichtiger ist, die Schweißnaht ist keine Nickelbasislegierung mehr. Im Chlorid- und Säurebetrieb korrodiert es deutlich vor den Grundmetallen und kann aufgrund der Zusammensetzung und des Erstarrungsmodus bei der Erstarrung (Heißrissbildung) zu Rissen und Spalten führen.

Eine 309L-Verbindung kommt manchmal bei nicht-korrosiven Strukturarbeiten vor, bei Wärmetauschern, chemischen oder sauren Anwendungen handelt es sich jedoch um einen Konstruktionsfehler und nicht um eine Wahl. Wenn die Spezifikation eines Kunden 825 erfordert, muss die Schweißnaht diesem Leistungsniveau entsprechen; Nur ein über-passender Nickelfüllstoff liefert dies.

Die praktischen Alternativen sind ERNiFeCr-1 (passende Zusammensetzung 825), wenn die Spezifikationen eine genaue Übereinstimmung erfordern, ERNiCr-3 (Inconel 82) für kosmetische oder Hochtemperaturfälle und die ENiCrMo-3 umhüllte Elektrode für Stabschweißen (SMAW), aber ERNiCrMo-3 bleibt die Standardelektrode für Korrosionsanwendungen.

ERNiFeCr-1 (AWS A5.14, UNS N08825 Füllstoffchemie: Ni 38–46, Cr 19,5–23,5, Mo 2,5–3,5, Cu 1,5–3,0, Ti 0,6–1,2) ist der „passende“ Füllstoff, der verwendet wird, wenn eine Projektspezifikation eine Schweißmetallchemie erfordert, die der der Grundlegierung entspricht. ERNiCr-3 (Inconel 82) ist eine akzeptable Alternative, wenn eine genaue Farbübereinstimmung oder bestimmte Hochtemperatureigenschaften wichtig sind, enthält jedoch weniger Molybdän und wird daher nicht bevorzugt, wenn die Lochfraßbeständigkeit ausschlaggebend ist.

Für Feld- und Werkstatt-SMAW ist das Äquivalent der umhüllten Elektrode ENiCrMo-3 (AWS A5.11), was die gleiche Abscheidungschemie wie der blanke Draht ergibt. Viele Hersteller qualifizieren ERNiCrMo-3 als einziges Verbrauchsmaterial für alle 825-Verbindungen – für sich selbst und für Edelstahl – aus Gründen der Einfachheit und einer nachgewiesenen Korrosionsstufe.

Verwenden Sie eine Standard-Einzel--V-Nut (oder J-Nut für dicke Abschnitte) mit sauberen, hellen, kontaminationsfreien-Oberflächen, einem kontrollierten Wurzelspalt und Hintergrundgas für die Wurzel. - Die Nutgeometrie und die Passung-kontrollieren die Verdünnung und die Wurzelqualität.

Das Rillendesign -einfaches-V mit einem eingeschlossenen Winkel von 60° ist typisch für Rohre und Röhren; J-Nut für dicke Abschnitte zur Reduzierung des Schweißvolumens und der Wärmezufuhr.
Oberflächenvorbereitung - Fase maschinell bearbeiten oder schleifen, bis sie metallisch blank ist; Entfernen Sie Oxide, Zunder und jegliche verfestigte -Schicht von den Scherkanten.
Sauberkeit - mit Lösungsmittel/Aceton entfetten; Halten Sie Werkzeuge, Drahtbürsten und Schleifscheiben für Nickellegierungen bereit, damit keine Eisen- oder Schwefelverunreinigungen in die Verbindung gelangen.
Wurzelschutz -rückwärts-Spülen Sie die Wurzellage mit Argon, um eine innere Oxidation zu verhindern, die andernfalls die Korrosionsbeständigkeit der Bohrung zerstören würde.
Passen Sie-einen - einheitlichen Wurzelabstand und eine einheitliche Ausrichtung an. Ein zu großer Spalt führt zur Wurzelverdünnung, ein zu geringer Spalt führt zu mangelnder Verschmelzung.

Schweißen Sie 825-zu-Edelstahlverbindungen mit GTAW (WIG) unter Verwendung von 100 % Argon, Rückspülung an der Wurzel, geringer Wärmezufuhr von etwa 0,5–1,5 kJ/mm, Zwischenlagentemperatur bei oder unter etwa 150 °C (höher für Säurebetrieb) und Stringer-Perlen – unter normalen Bedingungen ohne Vorwärmen.

Prozess - GTAW wird für Rohr- und Dünnwandarbeiten bevorzugt;{1}} GMAW mit Argon--Heliummischungen und SMAW mit ENiCrMo-3 sind für schwerere Abschnitte akzeptabel.
Abschirmung - 100 % Argon für GTAW; Bei Wurzellagen an Rohren und Rohren ist eine Rückspülung (Argon) zwingend erforderlich, um innere Oxidation zu verhindern.
Wärmeeintrag - bei 0,5-1,5 kJ/mm halten; Übermäßige Hitze weitet die Wärmeeinflusszone aus, treibt Titan aus der Lösung und fördert die Karbidausfällung.
Die Zwischenlagentemperatur - beträgt maximal etwa 150 C (300 F), wobei viele Säure-{3}}Servicespezifikationen diesen Wert auf 100 C oder weniger beschränken. Messung mit Kontaktpyrometer oder Temperaturstiften.
Perlentechnik - schmale Stringer-Perlen statt Weben; Minimieren Sie Schweißdurchgänge und den gesamten Wärmeeintrag.
Vorheizen - im Allgemeinen nicht erforderlich; Wenn die Umgebungstemperatur unter etwa 5 °C (41 °F) liegt, wird durch sanftes Vorheizen auf 15–20 °C nur Feuchtigkeit entfernt.

Normalerweise benötigt keine mit -Titan-stabilisierte Legierung 825 kein PWHT, um die interkristalline Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen, und die Anwendung von PWHT auf eine 825-zu-Edelstahl-Verbindung kann die rostfreie Seite empfindlich machen; Eine Wärmebehandlung wird nur dann durchgeführt, wenn die Vorschriften oder Betriebsbedingungen dies ausdrücklich erfordern.

Post-Weld Heat Treatment

Der Titanzusatz in 825 „schließt“ den Kohlenstoff ein, so dass sich beim Schweißen keine Chromkarbide in der Hitzeeinwirkungszone ausscheiden, - der Grund dafür, dass die Legierung im geschweißten Zustand schweißbar ist. Bei einer unähnlichen Verbindung bringt eine Spannungsentlastung bei typischen Edelstahltemperaturen (etwa 600–850 °C) die 316L-Seite direkt in den Sensibilisierungsbereich und kann ihre Korrosionsbeständigkeit verschlechtern, daher sollte PWHT nicht ohne besondere Anforderung hinzugefügt werden.

Wenn ein Code oder eine Servicebedingung eine Lösungsbehandlung erfordert, beträgt das Fenster etwa 920-980 C, gefolgt von einer schnellen Abkühlung, und die gesamte Verbindungsgeometrie muss dies zulassen. In der Praxis werden die meisten gefertigten 825-Geräte im geschweißten Zustand geliefert.

Die fünf Risiken bei einer 825-zu-Edelstahlschweißnaht sind Verdünnung, Sensibilisierung der HAZ auf der Edelstahlseite, Molybdänaufteilung und ungemischte Zonen, Chloridstress-Korrosion auf der Edelstahlseite und Eisenverunreinigung – jedes wird durch die Wahl des Füllstoffs, kontrollierte Wärmezufuhr, Sauberkeit und Inspektion bewältigt.

Die Verdünnung - wird durch über-legiertes ERNiCrMo-3 und durch das Rillen-/Passformdesign kontrolliert, sodass die endgültige Abscheidung nie unter die akzeptablen Werte für Nickel und Molybdän fällt.

Die Sensibilisierung der rostfreien HAZ durch - Chrom-Karbidausfällung in der 316L-Wärmezone- wird durch geringe Wärmezufuhr und Zwischendurchgangskontrolle minimiert.
Mo-Verteilung / ungemischte Zone - Molybdän kann sich während der Erstarrung entmischen und an der Fusionsgrenze kann sich eine ungemischte Zone bilden; Stringer-Wülste und vollständige Durchdringung reduzieren lokale magere Bereiche.
Chlorid-SCC auf der Edelstahlseite - das 316L-Bein bleibt anfällig für Spannungsrisse-Korrosionsrisse in heißen Chloriden; Bei solchen Arbeiten verschieben die Konstrukteure häufig die Verbindungsstelle oder verbessern das Edelstahlbein, anstatt sich auf die Schweißnaht zu verlassen.
Eisenverunreinigungen -Kohlenstoff-Stahlpartikel aus gemeinsam genutzten Werkzeugen erzeugen lokale Korrosionszellen; Spezielle Bürsten und Schleifmittel aus einer Nickel--Legierung sind obligatorisch.

Qualifizieren Sie die Verbindung mit einem dokumentierten Schweißverfahren gemäß ASME BPVC Abschnitt IX (oder AWS D1.6 / EN ISO 15614-1) und überprüfen Sie dann die Produktionsschweißnähte durch Zug-, geführte Biege-, Härte-, PMI- und dienstspezifische Korrosionsprüfungen.

825-to-Stainless Weld Qualified and Tested

Verfahrensqualifizierung (PQR/WPS) - Füllerklassifizierung, Prozess, Gas, Wärmeeintragsbereich, Zwischenlagengrenze und Positionen aufzeichnen; Testgutscheine gemäß den geltenden Vorschriften.
Mechanische Tests - Querzug, geführte seitliche/vorderseitige Biegungen und Härteuntersuchungen bestätigen die Festigkeit und Duktilität der unterschiedlichen Ablagerung.
Die chemische Überprüfung - positive Materialidentifizierung (PMI) auf dem Zusatzwerkstoff und der fertigen Schweißnaht bestätigt, dass es sich bei der Ablagerung um ERNiCrMo-3 und nicht um eine Ersatzsorte handelt.
Korrosionstests -Wenn die Spezifikation dies erfordert, führen Sie geeignete Tests-an der Schweißnaht durch (z. B. intergranulare Angriffs- oder Lochfraßtests), um nachzuweisen, dass die Ablagerung mit der Leistung des Grundmetalls übereinstimmt-.
Schweißerqualifikation - Schweißer müssen für den spezifischen Prozess, den Zusatzstoff und die bei der Arbeit verwendeten Positionen qualifiziert sein.

825-bis-ungleiche Schweißnähte treten überall dort auf, wo Alloy 825 auf eine wirtschaftliche Edelstahlkonstruktion umgestellt werden muss: Wärmeaustauscherrohre-zu-Rohrboden- und Düsenverbindungen, Rohrleitungsübergänge in Chemieanlagen, Behälterdüsen, Wäschersysteme und Öl-{7}}und{8}Gas-Produktionswasserleitungen.

Wärmetauscher - 825 Rohre geschweißt oder abgedichtet-geschweißt in 316L-Rohrböden und 825 Kanäle/Düsen auf Edelstahlrohre umgestellt.
Chemische Verarbeitung - Schwefel-/Phosphorsäureanlagen, in denen 825-Einbauten rostfreie Gehäuse und Rohrleitungen verbinden.
--Scrubber- und REA-Systeme zur Verschmutzungskontrolle mit 825 benetzten Abschnitten, die auf Edelstahlkanäle umgestellt werden.
Die Öl- und Gasindustrie - produzierte-Wasser- und Sauerwasser--Servicekühler, bei denen 825 Komponenten in Edelstahlverteiler eingebunden sind.

Incoloy 825 lässt sich sauber und zuverlässig an Edelstahl schweißen -, aber nur, wenn die Verbindung als Korrosion-technische Entscheidung und nicht als Routineschweißung behandelt wird. Geben Sie ERNiCrMo-3-Füllstoff (AWS A5.14) oder sein ENiCrMo-3-Elektrodenäquivalent an, kontrollieren Sie die Wärmezufuhr und die Zwischenlagentemperatur, schützen Sie die Wurzel mit einer Argon-Rückspülung, halten Sie die Werkzeuge für Nickel, lassen Sie PWHT aus, es sei denn, eine Vorschrift erfordert dies, und qualifizieren Sie das Verfahren mit mechanischen Tests und Korrosionstests. Auf diese Weise bietet die unterschiedliche Verbindung die gleiche Lebensdauer wie die Alloy 825-Geräte, die sie verbindet.