Descrição dos produtos
O aço para cilindros de gás soldados é um aço especial projetado especificamente para a fabricação de cilindros de gás soldados de baixa-pressão (contendo gás liquefeito de petróleo, acetileno, dióxido de carbono etc.) e está em conformidade com o padrão GB/T 6653-2017. As classes principais são HP235, HP265, HP295 e HP325 (cilindro soldado "HP"=e o número representa o limite de escoamento mínimo em MPa).
Ambos são aços de baixa-liga e alta{1}}resistência, usados na fabricação de equipamentos de suporte-de pressão, e ambos exigem boa resistência e soldabilidade. Porém, uma é especializada em “garrafas móveis”, enquanto a outra serve “latas fixas”; um enfatiza “estiramento profundo”, enquanto o outro busca “rolamento de pressão de placa espessa”.
Cilindro de gás soldado HP345 em aço
Comparação de aço de cilindro de gás soldado e aço de vaso de pressão comum
Padrões diferentes
| Itens de comparação | Aço de cilindro soldado HP345 | Aço de vaso de pressão comum (Q345R como exemplo) |
|---|---|---|
| Padrões Específicos | GB/T 6653Placas e tiras de aço para cilindros de gás soldados | GB/T 713Placas de Aço para Caldeiras e Vasos de Pressão |
| Exemplos de notas | HP235, HP265, HP295, HP325, HP345 | Q245R, Q345R, Q370R |
| Natureza Padrão | Atualmente sendo convertido para um padrão obrigatório | Padrão recomendado (anteriormente obrigatório, agora convertido) |
composição química
| Elemento | Aço de cilindro soldado HP345 | Aço da embarcação de pressão Q345R | Análise de Diferença |
|---|---|---|---|
| C (carbono) | Menor ou igual a 0,20% | Menor ou igual a 0,20% | Basicamente equivalentes, ambos garantem boa soldabilidade |
| Si (Silício) | 0.17%–0.25% | 0.20%–0.55% | HP345 tem uma faixa de Si mais estreita, benéfica para estampagem |
| Mn (manganês) | ~1.40% | 1.20%–1.60% | Nível de conteúdo semelhante |
| P (Fósforo) | Menor ou igual a 0,025% | Menor ou igual a 0,025% | Controlado no mesmo nível |
| S (enxofre) | Menor ou igual a 0,012% | Menor ou igual a 0,015% | HP345 possui controle S mais rígido |
| Elementos de Microliga | Adição combinada de Nb, V, Ti | Adicionado conforme necessário | HP345 enfatiza o fortalecimento da precipitação |
Pureza
O HP345 possui requisitos mais rigorosos para controle de enxofre (menor ou igual a 0,012%) do que o aço comum para vasos de pressão (menor ou igual a 0,015%). Isso ocorre porque o enxofre pode causar trincas a quente na soldagem, e o volume de soldagem do aço do cilindro soldado é muito maior do que o dos vasos de pressão comuns, portanto, sua tolerância ao enxofre é menor.
Além disso, o HP345 possui regulamentações específicas relativas à adição de elementos microligantes como nióbio, vanádio e titânio, alcançando o fortalecimento da precipitação através da formação de partículas de carbonitreto em nanoescala. Esse mecanismo de reforço é insensível à entrada de calor da soldagem, resultando em perda mínima de resistência após a soldagem-esta é precisamente a "tecnologia central" do aço para cilindros soldados.
Propriedades mecânicas
| Índice de desempenho |
Aço de cilindro soldado HP345 |
Aço da embarcação de pressão Q345R | Análise de Diferença |
|---|---|---|---|
| Força de rendimento | Maior ou igual a 345 MPa | Maior ou igual a 345 MPa | Mesma resistência nominal |
| Resistência à tracção | 510–620 MPa | 470–630 MPa | Intervalos semelhantes |
| Alongamento após fratura | Maior ou igual a 17% (A80) / Maior ou igual a 21% (A) | Maior ou igual a 20% (A) | Espécimes diferentes, não diretamente comparáveis |
| Taxa de rendimento | Claramente especificado (menor ou igual a 0,85) | Requisito geral | HP345 tem limite obrigatório |
| Energia de impacto | Maior ou igual a 27 J (temperatura ambiente) | Maior ou igual a 34 J (0 grau) | Diferentes temperaturas de teste |
| Faixa de espessura | 2,0–14,0mm | 3–250 mm | Diferença significativa |
Requisitos do processo: estampagem versus soldagem de chapa grossa
Principais diferenças de processo
| Requisitos de processo | Aço de cilindro soldado HP345 | Aço da embarcação de pressão Q345R |
|---|---|---|
| Método de formação | Desenho profundo (desenho profundo da cabeça) | Conformação de chapas laminadas, conformação a frio/quente |
| Método de soldagem | Soldagem automática (passagem-única ou múltipla) | Soldagem por arco submerso, soldagem manual |
| Estado de tratamento térmico | Laminado a quente, laminação controlada ou recozido | Laminados a quente, normalização, etc. |
| Qualidade de Superfície | Requisitos extremamente altos (afeta o desempenho da estampagem) | Requisitos gerais |
Design "amigável ao processo" da HP345
O design da HP345 considera totalmente as características específicas dos processos posteriores de-fabricação de garrafas:
- Excelente desempenho de dobra a frio: Diâmetro do mandril de dobra d=2a (dobra de 180 graus sem rachaduras), atendendo aos requisitos para estampagem de tampas de extremidade.
- Boa soldabilidade: o projeto da composição química permite que a soldagem de-passe único atenda aos requisitos, melhorando significativamente a eficiência em comparação ao aço comum, que requer vários passes.
- Controle de qualidade superficial: Qualquer defeito superficial pode se tornar o ponto de partida para estampar rachaduras; portanto, o HP345 possui requisitos mais rígidos quanto à qualidade da superfície.
Cenários de aplicação
Aço do cilindro de soldagem HP345
Cilindros de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP): Usados para armazenar meios como cloro líquido, amônia líquida, dióxido de enxofre, óxido de etileno, metilamina e acetileno. A pressão de projeto é normalmente de 2,1 MPa e a faixa de temperatura operacional cobre -40 graus a 60 graus.
Cilindros de GLP automotivos: Com a promoção de veículos ecologicamente corretos, o HP345, devido às suas características de alta resistência e leveza, tornou-se o material preferido para cilindros de GLP automotivos, reduzindo significativamente o peso do veículo e melhorando a autonomia.
Armazenamento e Transporte de Gás Industrial: Utilizado em cenários que exigem alta pressão e padrões de segurança extremamente elevados, como cilindros de oxigênio e cilindros de nitrogênio.
Aço do vaso de pressão Q345R
Equipamentos Petroquímicos: Principais materiais para vasos de média e baixa pressão, como reatores, trocadores de calor, separadores e tanques de armazenamento, adequados para ambientes contendo meios H₂S (por exemplo, reatores de hidrogenação, unidades de dessulfurização).
Fabricação de caldeiras: Tambores de caldeiras, coletores, suportes de tubos e outros componentes não{0}}de fogo direto- e de pressão-de caldeiras de média e baixa pressão, com pressão de projeto menor ou igual a 1,77 MPa e temperatura operacional menor ou igual a 475 graus.
Proteção energética e ambiental: equipamentos de dessulfurização de gases de combustão, dispositivos de recuperação de calor residual, tanques de armazenamento de biogás, etc., que exigem operação-de longo prazo em ambientes corrosivos.
Equipamentos Industriais Gerais: Tanques de fermentação alimentícia e farmacêutica, caldeiras de aquecimento urbano, anteparas de navios (resistentes à corrosão da água do mar), etc.
Situações em que o HP345 é preferido:
Fabricação de cilindros de gás soldados (cilindros de GLP, cilindros de acetileno, cilindros de gás industrial)
Espessura da parede menor ou igual a 14mm
Requer desenho profundo
Produção em massa, priorizando a eficiência da soldagem
Requer o cumprimento de padrões-específicos para cilindros de gás
Situações onde o aço geral para vasos de pressão é preferido:
Fabricação de vasos de pressão estacionários (tanques de armazenamento, reatores)
Espessura da parede > 14mm
A faixa de temperatura do projeto excede -40 graus a 60 graus
Requer requisitos especiais, como resistência a altas-temperaturas ou resistência ao hidrogênio
A largura da placa de aço excede 1.630 mm (limitação de fornecimento do HP345)
Conclusão
O aço para cilindro de soldagem HP345 e o aço para vasos de pressão comuns são como "carros" e "caminhões" na indústria automotiva-ambos parecem "veículos", mas seus conceitos de design, especificações técnicas e cenários aplicáveis são completamente diferentes.
As principais vantagens do HP345 são: perfis finos, alta pureza, baixa relação de limite de escoamento e excelente conformabilidade, tornando-o projetado especificamente para o processo de "estiramento profundo + soldagem automática" de cilindros de gás de soldagem. O aço comum para vasos de pressão, por outro lado, tem as vantagens de: perfis mais espessos, uma gama mais ampla e diversos graus, cobrindo um amplo espectro da temperatura ambiente à alta temperatura e da pressão normal à alta pressão.
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Qual deve ser a temperatura entre passes controlada para a soldagem HP345?
A temperatura entre passes deve ser controlada menor ou igual a 150 graus para evitar temperaturas excessivamente altas que levem ao engrossamento dos grãos ou temperaturas excessivamente baixas que levem ao resfriamento rápido.
Qual é a entrada de calor apropriada (energia de linha) para soldagem HP345?
A entrada de calor é geralmente controlada em torno de 14-15 kJ/cm. A entrada excessiva de calor levará ao engrossamento dos grãos, enquanto a entrada insuficiente de calor causará facilmente rachaduras a frio.
Que tipo de bisel deve ser usado para soldagem HP345?
Geralmente é usado um bisel do tipo-Y, com uma borda romba de 6 a 8 mm e uma folga de 1 a 2 mm para garantir a penetração da raiz.
Quais são os requisitos para a sequência de soldagem dos cilindros HP345?
Normalmente, a costura longitudinal é soldada primeiro, seguida pela costura circunferencial. Soldagem simétrica ou soldagem traseira segmentada-é usada para soldagem de costura circunferencial para reduzir a deformação.
Quais defeitos são propensos a ocorrer na soldagem HP345?
Os principais defeitos incluem trincas a frio, porosidade, inclusões de escória e falta de fusão. A fissuração a frio é o fator de risco mais preocupante.
Como evitar trincas a frio na soldagem HP345?
Controle rigorosamente o pré-aquecimento (se necessário), a temperatura entre passagens menor ou igual a 150 graus, use materiais de soldagem com baixo teor de hidrogênio e execute imediatamente o tratamento de remoção de hidrogênio ou tratamento térmico após a soldagem.
Qual tratamento é necessário após a soldagem HP345?
O recozimento de alívio de-tensão de soldagem-pós-soldagem (PWHT) é obrigatório para eliminar a tensão residual de soldagem e evitar trincas retardadas.
