La soldadura tiene su propia química - establecida por el relleno, no por el metal base. Tiene su propia microestructura - dendritas refinadas provenientes de una rápida solidificación, no la estructura forjada de la placa. Tiene sus propios modos de falla - fase sigma en la zona afectada por el calor-, precipitación de nitruro si la velocidad de enfriamiento se acelera, desequilibrio de ferrita si la química del relleno se desvía. La soldadura es un producto. Y si lo trata como un paso en el procedimiento de soldadura en lugar de como una pieza de material del cual es responsable, sutubo 2507Pasará una prueba hidráulica y fallará en servicio.
Formularios de productos
Barra y varilla
Placa y hoja
Bobina y tira
Tubería y tubo
Montaje: Brida, T, Codo, Reductor, etc.
Forja: Anillo, Eje, Círculo, Bloque, etc.
1. Por qué la soldadura es un producto diferente
Cada tubería 2507 soldada tiene tres zonas microestructurales: el metal base (BM), la zona afectada por el calor (HAZ) y el metal de soldadura (WM). El metal base es la placa o tubería forjada -laminada y recocida-solución - de grano fino, ferrita equilibrada-austenita, PREN 42. El metal de soldadura se funde - y se solidifica a partir del líquido en el baño de soldadura, con dendritas que son 100% ferrita en el líquido y solo vuelven-austenita a medida que la soldadura se enfría. La HAZ es la banda estrecha al lado de la soldadura que no se derritió pero sí experimentó temperaturas desde 600 grados hasta el sólido y de regreso - y ese ciclo térmico es lo que crea los problemas metalúrgicos por los que son famosas las soldaduras 2507.
La consecuencia práctica: el metal de aportación que elija determina la química del metal de soldadura. La química del metal base es fija. Y si la química del metal de soldadura no coincide con lo que la microestructura HAZ necesita para mantenerse equilibrada, la soldadura pasa la calificación WPS y falla en servicio. La versión más común de esta falla es la picadura de soldadura en agua de mar a 80 grados que el metal base habría manejado - misma tubería, mismo servicio, pero la soldadura es el eslabón débil.
2. Las cuatro opciones de relleno y lo que cada una le hace a la soldadura
Para soldar tubería 2507, el metal de aportación no es opcional. Es la diferencia entre una soldadura que dura 25 años y una soldadura que se hunde en la segunda revisión. Hay cuatro candidatos y solo dos de ellos son correctos.
| Relleno | Clase AWS | PREN_W (frente a Base 42) | Ni contenido | Cuando es correcto | Cuando está mal |
|---|---|---|---|---|---|
| ER2594 | A5.9 | ~ 44 (superado) | 9.5 – 10.5% | Valor predeterminado - submarino, amargo, todos los servicios críticos | Nada; ER2594 es el valor predeterminado seguro |
| ER2553 | A5.9 | ~ 40 (emparejado) | 8.5 – 9.5% | Servicio menos agresivo, solo fabricación en taller. | Submarino, H2S ácido por encima de 0,05 psi, cloruro por encima de 30.000 ppm |
| ER2209 | A5.9 | ~ 36 (menos-coincidente) | 8.0 – 9.0% | 2205 metal común -NO base 2507 | 2507 metal base (siempre) |
| ER309LMo | A5.9 | ~ 26 (aleación incorrecta) | 12.0 – 14.0% | Nada para 2507 | Cada vez- Cr incorrecto, Mo incorrecto, N incorrecto |
Los números que importan son PREN_W (calculado de la misma manera que el metal base - %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N, sin corrección de tungsteno para estos rellenos) y el contenido de níquel. El níquel reduce demasiado la reforma de austenita durante el enfriamiento - y la soldadura permanece ferrítica (frágil, baja resistencia a la corrosión); demasiado alto, y la soldadura se vuelve austenítica (pierde la ventaja de resistencia que proporciona la fase de ferrita).
ER2594 ha coincidido-a propósito. Su contenido de nitrógeno es del 0,25 al 0,30 %, superior al 0,28 % del metal base, porque parte del nitrógeno se pierde a la atmósfera durante la transferencia a través del arco. El nitrógeno adicional compensa esa pérdida y garantiza que el depósito de soldadura final conserve un número de ferrita en el rango del 35 al 65 %. ER2553 coincide (el mismo nitrógeno que el metal base). ER2209 es el relleno correcto para el metal base 2205, pero -no es compatible con 2507 - al usarlo en 2507 se obtiene una soldadura con ferrita superior al 65 % y riesgo de nitruro de Cr2N. ER309LMo es un relleno de acero inoxidable para unir acero inoxidable con acero al carbono - no tiene nitrógeno, ni balance de molibdeno para dúplex y no se utiliza en 2507. Sin embargo, aparece en los talleres porque está en stock.
El número único a verificar en el momento de la entrega: PREN_W del llenador, en el MTC. Si es inferior a 40, no tiene ER2594 o ER2553. Tienes un relleno incorrecto.
3. La ventana de entrada de calor - Por qué "soldarlo como 316L" rompe la soldadura
La ventana de entrada de calor del 2507 es de 0,5 a 2,5 kJ/mm, y ambos extremos de ese rango son importantes. El extremo inferior evita la precipitación de nitruro de Cr2N en la ZAT (un riesgo cuando la soldadura se enfría hasta 800 grados demasiado rápido para que la austenita se vuelva a formar). El extremo alto evita la precipitación de la fase sigma en la ZAT (un riesgo cuando la soldadura se enfría entre 600 y 1000 grados demasiado lentamente). La banda de 0,5 a 2,5 kJ/mm es la que alcanza ambos objetivos - lo suficientemente rápido como para saltarse la nariz sigma, y lo suficientemente lento como para reformar la austenita.
Un fabricante acostumbrado a soldar 316L aumentará la entrada de calor hasta 1,5–2,0 kJ/mm y la considerará una buena soldadura. Para 316L, está bien. Para 2507, esa es la parte superior de la banda segura - y cualquier pequeña variación (un arco largo, una velocidad de desplazamiento lenta, una sección gruesa que retiene el calor) empuja la soldadura hacia el territorio de la fase sigma-. La banda calificada de WPS-es de 0,5 a 2,5 kJ/mm, pero el punto de ajuste de producción-debe ser de 0,8 a 1,5 kJ/mm para dejar margen para las pequeñas variaciones inevitables.
La otra ventana que importa es la temperatura entre pases. Para 2507, máximo 150 grados - e idealmente menos de 100 grados para servicio submarino. Por encima de los 150 grados, la perla anterior permanece caliente el tiempo suficiente para que la ZAT acumule ciclos térmicos y el aporte de calor acumulativo cambia el equilibrio de ferrita.
La regla práctica: escriba el WPS en una ventana de producción ajustada, no en el amplio rango calificado. Si el WPS dice "0,5–2,5 kJ/mm", el soldador alcanzará 2,5 cuando las condiciones sean malas. Si el WPS dice "0,8–1,5 kJ/mm", el soldador tiene que trabajar activamente para salir de la banda.
El mapa de microestructura de la ZAT - Qué sucede en las tres zonas
Dentro de cada soldadura 2507, la HAZ no es una sola cosa. Es un gradiente continuo de microestructuras, indexado por la temperatura máxima. Las tres sub-zonas que importan:
| Subzona HAZ- | Temperatura máxima | Microestructura | Riesgo de falla |
|---|---|---|---|
| HAZ de alta-temperatura (HT-HAZ) | 1250 – 1350 grados (cerca de solidus) | Crecimiento excesivo de granos; ferrita cerca del 100% en enfriamiento rápido; alguna reforma de austenita | Mínima resistencia a la corrosión en la junta soldada; ferrita-PREN efectivamente 28–32 aquí |
| ZAT de temperatura media- | 950 – 1200 grados | Refinamiento parcial del grano; equilibrio de ferrita-austenita más cercano al 50/50 | Aceptable para la mayoría de los servicios. |
| HAZ de baja-temperatura (LT-HAZ) | 600 – 950 grados | Riesgo de precipitación en fase sigma-si se mantiene durante 60 a 600 segundos | Fragilidad; pérdida del impacto Charpy; susceptibilidad a las picaduras |
La HT-HAZ es la zona de falla silenciosa. Después de soldar, parece equilibrado bajo el microscopio - pero su resistencia a la corrosión es considerablemente menor que la del metal base porque la fase de ferrita de grano grande- tiene un PREN efectivo menor que la base forjada. En servicio de cloruro por encima de 40 grados, la HT-HAZ es donde comienza la picadura.
La LT-HAZ es la zona-de fragilización lenta. La fase sigma tarda 60 segundos en nuclearse en 2507 a 850 grados -, lo que parece rápido, pero es lento en comparación con las velocidades de enfriamiento de la soldadura. Si la temperatura entre pasadas supera los 150 grados y la sección es lo suficientemente gruesa como para retener el calor, la LT-HAZ puede acumular sigma durante múltiples ciclos térmicos. El impacto Charpy a -46 grados cae de 200 J en el metal base a 60-80 J en la zona LT-HAZ sigma-que lleva. Esa es la diferencia entre aprobar y reprobar la calificación submarina NORSOK M-630.
El metal de soldadura en sí (WM) comienza con 100% de ferrita en el líquido (1600 grados) y reforma la austenita durante el enfriamiento entre 1200 y 800 grados. Si la velocidad de enfriamiento en este rango es rápida (alto aporte de calor + sección gruesa=enfriamiento lento), la austenita no tiene tiempo suficiente para reformarse y la soldadura permanece demasiado ferrítica. Si la velocidad de enfriamiento es muy rápida (bajo aporte de calor + sección delgada=enfriamiento rápido), se suprime la reformación de austenita y en su lugar se forman nitruros de Cr2N. Ambos extremos eliminan el número de ferrita del objetivo del 35-65%.
Lo que controla el WPS: entrada de calor (establece la velocidad de enfriamiento), temperatura entre pasadas (establece el ciclo térmico acumulativo) y precalentamiento (generalmente no es necesario para 2507 por debajo de 50 mm de pared; por encima de 50 mm, precalentamiento máximo de 100 grados para eliminar la humedad).
Lo que el WPS no controla: la microestructura HAZ resultante. Para eso están la prueba de calificación de procedimientos (PQR) y la verificación ASTM A923.
ASTM A923 - Tres métodos para verificar la soldadura obtenida
ASTM A923 es el método de prueba estándar para detectar fases intermetálicas perjudiciales en aceros inoxidables dúplex. Tiene tres métodos (A, B, C), y cada uno busca un problema diferente:
| Método | Prueba | Lo que atrapa | Criterio de aprobación | Cuando hace falta |
|---|---|---|---|---|
| Método A | Grabar en NaOH al 40%, electrolítico a 1 – 3 V; examinar de 10 a 30× para detectar-ataque de límite de grano | Fase sigma y chi en la soldadura y HAZ. | Sin ataque continuo de límites de grano-en ninguna muestra | Todas las soldaduras 2507 para servicio amargo o cloruro por encima de 40 grados |
| Método B | Impacto de muesca Charpy V-a –46 grados en muestras de soldadura y HAZ | Fragilidad por sigma, chi o alfa-prime (475 grados) | Mayor o igual a 54 J promedio de tres muestras sobre metal de soldadura; Mayor o igual a 54 J en muestras HAZ | Servicio submarino, criogénico y ácido. |
| Método C | Método ASTM G48 A prueba de picaduras a 40 grados, 24 horas, en una muestra de soldadura | Resistencia a las picaduras del metal de soldadura (pérdida PREN) | Sin picaduras con un aumento de 20×; pérdida de peso < 0,001 g/cm² | Servicio de H2S agrio, submarino con alto contenido de-cloruro |
El método A es el más barato y rápido -; se puede realizar en un laboratorio en dos horas. Detecta problemas graves de fase sigma-. Si el método A muestra un ataque en los límites de la fibra-, la soldadura se rechaza y es necesario volver a calificar el WPS.
El método B es la prueba de impacto - y es el que se cita con más frecuencia como modo de falla. Una soldadura que pasa el Método A aún puede fallar en el Método B porque la energía del impacto es sensible a la precipitación alfa-prima (la fragilización de 475 grados que se forma durante meses en servicio). Para el servicio submarino, el Método B es el cheque no-negociable.
El método C es la prueba de corrosión - es la más costosa y lenta (remojo de 24 horas + examen), pero es el único que mide directamente lo que hará la soldadura en servicio de cloruro. Si el PREN_W de su relleno era 36 (porque usó ER2209 por error), el Método C lo detectará. El método A podría pasarlo por alto. El método B podría pasarlo por alto.
La regla práctica para el servicio submarino y amargo: exigir los tres métodos en cada cupón de calificación de procedimiento. Requerir el Método A y el Método B en cada soldadura de producción (o al menos en forma de muestreo según ASME Sección IX). Omita el Método C solo si el servicio no es-corrosivo y la soldadura es solo de fabricación en taller.
PWHT - El único tratamiento que no realiza en 2507
Esto es breve y es la regla más violada en la fabricación de 2507. El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) en el rango de 600 a 950 grados precipita la fase sigma en soldaduras 2507 y HAZ. Es lo contrario de lo que quieres. La soldadura debe enfriarse rápidamente dentro de ese rango, no mantenerse en él.
Si su fabricante propone PWHT para un2507 soldadura- para aliviar tensiones residuales, para "estabilizar" la microestructura, o porque se usa el mismo horno para acero al carbono y tienen un ciclo en marcha - detener el pedido y re-calificar el WPS. PWHT en 2507 no es opcional. Es destructivo.
El único tratamiento térmico aceptable en las soldaduras 2507 es un recocido de resolución a 1050 – 1100 grados seguido de un enfriamiento rápido con agua. Esto se hace en el molino sobre la placa o tubería, no en el campo después de la soldadura. Un recocido de resolución de campo no es práctico (no se puede colocar una soldadura de campo de 6-pulgadas en un horno). Por lo tanto, el WPS está diseñado para producir la microestructura correcta en el primer enfriamiento, y es por eso que la entrada de calor y las ventanas entre pasos son tan importantes.
El árbol de decisión de relleno - Elija correctamente en 30 segundos
Utilice este árbol para seleccionar el relleno para una soldadura 2507 antes de abrir un catálogo de relleno:
| Su Servicio | Relleno a utilizar | Por qué |
|---|---|---|
| Línea de flujo submarina o puente, agua de mar, 5 – 50 grados | ER2594 | PREN_W 44 superado; rico en nitrógeno-; pasa A923 Métodos A+B+C |
| Línea de flujo submarina con H2S ácido por encima de 0,05 psi de presión parcial | ER2594(obligatorio) | Único relleno que supera consistentemente el límite de dureza NACE MR0175 en HAZ |
| Tuberías superiores, refrigeración por agua de mar, temperatura ambiente | ER2553 | PREN_W 40 emparejado; más barato que ER2594; aceptable para servicios menos críticos |
| Fabricación en taller de recipientes o tanques a presión, exposición atmosférica. | ER2553 | Relleno coincidente, calificado para uso-solo en tienda |
| Uniendo 2507 a 316L (soldadura diferente) | ER309LMo(con restricciones) oERNiCrMo-3(Relleno Inconel 625) | 309LMo solo para tienda-; Relleno 625 para cualquier servicio de campo. |
| Uniendo 2507 al acero al carbono | ERNiCrMo-3(Relleno Inconel 625) | Práctica de soldadura estándar diferente; El relleno de níquel gestiona la dilución. |
Si su respuesta a "qué relleno" es "ER2209 porque el taller lo tiene en stock" o "ER309LMo porque el fabricante siempre lo usa" - tiene el relleno incorrecto y la soldadura fallará según el Método C ASTM A923 si la prueba.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre ER2594 y ER2553 para soldar 2507?
Ambos son rellenos dúplex-mejorados con nitrógeno diseñados para 2507. ER2594 es superado (PREN_W ~44 frente al metal base 42), con mayor nitrógeno (0,25 – 0,30 %) para compensar las pérdidas del arco. ER2553 coincide (PREN_W ~40, nitrógeno 0,20 – 0,25%). Utilice ER2594 para servicios submarinos, H2S agrios y cualquier servicio crítico de cloruro. Utilice ER2553 para la fabricación en taller de equipos menos críticos donde el ahorro de costos es importante.
¿Puedo usar ER2209 para soldar 2507?
No. ER2209 es el relleno correcto para dúplex 2205 (S32205), con PREN_W ~36. Al usarlo en metal base 2507 se obtiene una soldadura con un contenido de ferrita superior al 65 % y riesgo de nitruro de Cr2N. Es probable que la soldadura falle según la norma ASTM A923 Método A (ataque del límite de veta-visible después del grabado). Utilice ER2594 o ER2553 en 2507.
¿Cuál es el rango de entrada de calor para la soldadura 2507?
De 0,5 a 2,5 kJ/mm según el rango calificado de ASME Sección IX, con un punto de ajuste de producción ajustado-de 0,8 a 1,5 kJ/mm. Por debajo de 0,5 kJ/mm, exceso de ferrita y riesgo de nitruro de Cr2N. Por encima de 2,5 kJ/mm, riesgo de fase sigma en ZAT. Utilice el punto de ajuste de producción-, no el rango calificado, en el WPS.
Hace2507 soldadura¿Requiere PWHT?
No. PWHT en el rango de 600 a 950 grados precipita la fase sigma en 2507 soldaduras y HAZ. La soldadura debe enfriarse rápidamente dentro de ese rango. Si su fabricante propone PWHT para 2507, detenga el pedido. El único tratamiento térmico aceptable es un recocido por resolución a 1050 – 1100 grados con enfriamiento rápido con agua, realizado en el molino.
¿Qué prueba realmente el método A ASTM A923?
Método A graba electrolíticamente una sección transversal-de soldadura pulida en NaOH al 40% a 1 – 3 V durante 5 – 10 segundos, luego la examina con un aumento de 10 – 30× para detectar ataque en los límites del grano. El ataque continuo a lo largo de los límites de los granos indica precipitación de fase sigma o chi en la soldadura o HAZ. Un cupón que pasa muestra límites de grano limpios sin ataque preferencial.
¿Qué número de ferrita es aceptable en una soldadura 2507?
35 – 65% de ferrita según ASTM E562 (Feritscope o método magnético) o mediante cálculo de diagrama WRC-1992. Por debajo del 35%, la soldadura pierde la fuerza y la resistencia a la corrosión que proporciona la fase de ferrita. Por encima del 65 %, la soldadura se vuelve quebradiza y la precipitación de nitruro de Cr2N supone un riesgo. El objetivo es la división 50/50.
¿Cuánto tiempo dura una tubería 2507 correctamente soldada en servicio submarino?
Para el servicio costa afuera de clase Marjan- (inyección de agua de mar clorada a 40 grados, vida útil de diseño de 25 años), una línea de flujo 2507 correctamente soldada con relleno ER2594, entrada de calor de 0,8 a 1,5 kJ/mm, ferrita de 35 a 65 % y que pase los métodos ASTM A923 A+B+C está calificada para toda la vida útil de diseño. Se ha observado que 2507 mal soldado (relleno incorrecto, alto aporte de calor, sin verificación A923) se perfora en 3 a 7 años en el mismo servicio.
¿Necesita una tubería 2507 o un carrete prefabricado con la química de soldadura, el equilibrio de ferrita y la verificación ASTM A923 que realmente pase la inspección de terceros-?
HUITONG suministra tuberías UNS S32750 y carretes prefabricados según ASTM A790/A928 con WPS calificado ASME Sección IX-, relleno ER2594/ER2553 (sin 309LMo o ER2209), entrada de calor de 0,8 a 1,5 kJ/mm punto de ajuste de producción-, ferrita de 35 a 65% según ASTM E562 y ASTM A923 Métodos A + B + C en cada cupón de calificación de procedimiento. Envíe el cronograma de su tubería, las condiciones de servicio (cloruro, presión parcial de H2S, temperatura) y el alcance NDE requerido amarket@htpipe.como WhatsApp+86-19339900201- y si no está seguro de si 2507 es el grado correcto o si ER2594 versus ER2553 es el relleno adecuado para su servicio, infórmenos el servicio y le diremos la combinación de costo mínimo-que se aprueba.
