Repair Welding of SQV2A Pressure Vessel Steel by Temper Bead Techniques Without Post Welding Heat Treatment

• Autorzy: Brziak P. , Łomozik M. , Mizuno R. , Matsuda F.

Warianty tytułu

PL

Spawanie remontowe stali SQV2A na zbiorniki ciśnieniowe z użyciem techniki ściegów odpuszczających bez obróbki cieplnej złącza po spawaniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

SQV2A Manganese-Molybdenum-Nickel ferritic steel has been developed for pressure vessel fabrication. Due to its chemical composition and carefully controlled heat treatment the SQV2A steel consists of fine-grained tempered martensite/lower bainite microstructure, which exhibits well-balanced combination of strength and low temperature toughness. However, this balance is disturbed by the thermal cycles experienced during welding, producing areas of unaccepted mechanical behaviors. Generally, a decrease in toughness of some regions of BM Heat Affected Zone is the most critical aspect of multi-layer (repair) welding. A full scale Post Welding Heat Treatment (PWHT) usually restores the mechanical behaviors to requested levels. Additionally, PWHT removes hydrogen trapped in the microstructure during welding. A situation becomes critical, when on-site local (repair) welding takes place. Harsh environment, difficult access and a presence other facilities make the in-situ PWHT almost inapplicable. In term of cold cracking prevention, a Gas Tungsten arc Welding (GTAW) gives acceptable hydrogen levels in the weld region; and full scale PWHT is unnecessary. This is the main reason why the GTAW has become a leading process for on-site (repair) welding of heavy section components. Moreover, a automatic GTAW process offers better weld geometry controlling which has become out of importance for welding not followed by PWHT. A precisely controlled multiple weld thermal cycles of predefined peak temperatures in particular weld regions can be employed for restoring the mechanical behavior of critical weld areas instead of full scale PWHT.

PL

Manganowo - molibdenowo - niklowa ferrytyczna stal w gatunku SQV2A została opracowana do wytwarzania zbiorników ciśnieniowych w przemyśle energetycznym. Dzięki składowi chemicznemu oraz kontrolowanej obróbce cieplnej mikrostruktura stali SQV2A składa się z drobnoziarnistego odpuszczonego martenzytu / dolnego bainitu, która wykazuje dobre połączenie właściwości wytrzymałościowych i ciągliwości przy niskich temperaturach. Jednakże te dobre zależności pomiędzy właściwościami wytrzymałościowymi a ciągliwością zostają zakłócone przez cykle cieplne, które oddziałują podczas spawania i prowadzą do powstania w złączu spawanym obszarów o niekorzystnych właściwościach mechanicznych. Obniżenie właściwości plastycznych (ciągliwości) niektórych obszarów SWC spawanej stali stanowi najbardziej krytyczny aspekt wielowarstwowego spawania remontowego. Typowa obróbka cieplna złącza spawanego po spawaniu PWHT zwykle przywraca właściwości mechaniczne do wymaganego poziomu. Ponadto obróbka cieplna PWHT złącza spawanego powoduje usunięcie z mikrostruktury wodoru uwięzionego podczas procesu spawania. Sytuacja bardzo komplikuje się w przypadku konieczności spawania remontowego na ograniczonym obszarze na dużym elemencie. Trudne warunki otoczenia, ograniczony dostęp do miejsca naprawy oraz obecność innych niedogodności sprawiają, że poprawne przeprowadzenie obróbki cieplnej złącza po spawaniu PWHT staje się bardzo utrudnione. W warunkach zapobiegania pęknięciom zimnym, spawanie metodą TIG (GTAW) daje zadawalająco niskie ilości wodoru w obszarach złącza a obróbka cieplna po spawaniu, w pełnym zakresie, nie jest wymagana. To stanowi główną przyczynę dlaczego metoda spawania TIG jest najczęściej stosowanym sposobem lokalnego spawania remontowego dużych elementów konstrukcyjnych. Ponadto, automatyczne spawanie metodą TIG umożliwia lepszą kontrolę geometrii spawanego złącza zwłaszcza w przypadku kiedy obróbka cieplna złącza po spawaniu nie jest wykonywana. Precyzyjnie kontrolowane cykle cieplne, o zdefiniowanych temperaturach maksymalnych w szczególnych obszarach złącza, mogą być stosowane, podczas spawania wielowarstwowego, do przywrócenia własności mechanicznych w krytycznych rejonach SWC zamiast typowej obróbki cieplnej po spawaniu (PWHT).

Słowa kluczowe

EN

thermal welding cycle; HAZ; heat treatment; temper bead welding

PL

termiczny cykl spawania; HAZ; technika ściegów odpuszczających; obróbka cieplna

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 2
• Strony: 205--216
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Brziak P.

autor

Łomozik M.

autor

Mizuno R.

autor

Matsuda F.

• Welding Research Institute - Industrial Institute of Se, Bratyslava, Slovakia

Bibliografia

• [1] R. Mizuno et al., Investigations on welding procedure of temper bead welding for SQV2A pressure vessel steel, Final Report, September (2002).
• [2] ASME Boiler and Pressure Vessel Code, CASE-N432-1, March (2001).
• [3] D. W. Gandy, S. J. Findlan, Temperbead Welding Repair of Low Alloy Pressure Vessel Steels, EPRI Research Project C104-02, Final Report, December (1993).
• [4] L. Liao, Influence of M-A Constituent on Weld HAZ Toughness of Low Alloy Steel SQV2A for Pressure Vessels, PhD Thessis, JWRI, Osaka University, (1995).
• [5] P. J. Alberry, Sensitivity Analysis of Half-Bead and Alternative GTAW Techniques, Welding Research Supplement, 442-51, November (1989).
• [6] P. J. Alberry, R. R. L. Brunstrom, K. E. Jones, Computer model for predicting heat-affected zone structures in mechanized tungsten inert gas weld deposits, Metals Tech. 10 (1), pp. 28-38, (1983).
• [7] P. Brziak, Temper Bead Repair Welding of Low Alloy SQV2A Pressure Vessel Steel. Controlling the weld geometry to achieve the best mechanical and metallurgical parformance of critical weld regions. JAPEIC, Tarasaki R&D, Hitachinaka, Japan, Final Report, December (2002).
• [8] M. Łomozik, Investigations on welding thermal cycles in temper bead welding process for ductility improvement. JAPEIC, Tarasaki R&D, Hitachinaka, Japan, Final Report, July (2001).