Description des produits
L'acier pour bouteilles de gaz soudées est un acier spécial conçu spécifiquement pour la fabrication de bouteilles de gaz soudées à basse-pression (contenant du gaz de pétrole liquéfié, de l'acétylène, du dioxyde de carbone, etc.) et est conforme à la norme GB/T 6653-2017. Les qualités de base sont HP235, HP265, HP295 et HP325 ("HP"=cylindre soudé, et le nombre représente la limite d'élasticité minimale en MPa).
Les deux sont des aciers à faible-alliage à haute résistance-, utilisés dans la fabrication d'équipements à paliers à pression-, et tous deux nécessitent une bonne résistance et une bonne soudabilité. Cependant, l'un est spécialisé dans les « bouteilles mobiles », tandis que l'autre sert les « canettes fixes » ; l'un met l'accent sur « l'emboutissage profond », tandis que l'autre poursuit « la mise sous pression de plaques épaisses ».
Acier pour bouteille de gaz soudé HP345
Comparaison de l'acier soudé pour bouteilles de gaz et de l'acier ordinaire pour récipients sous pression
Différentes normes
| Articles de comparaison | Acier de cylindre soudé HP345 | Acier pour appareils à pression ordinaires (Q345R par exemple) |
|---|---|---|
| Normes spécifiques | GB/T 6653Plaques et bandes d'acier pour bouteilles de gaz soudées | GB/T 713Plaques d'acier pour chaudières et appareils à pression |
| Exemples de notes | HP235, HP265, HP295, HP325, HP345 | Q245R, Q345R, Q370R |
| Nature des normes | En cours de conversion en norme obligatoire | Norme recommandée (anciennement obligatoire, maintenant convertie) |
composition chimique
| Élément | Acier de cylindre soudé HP345 | Acier pour récipient sous pression Q345R | Analyse des différences |
|---|---|---|---|
| C (Carbone) | Inférieur ou égal à 0,20% | Inférieur ou égal à 0,20% | Fondamentalement équivalents, les deux assurent une bonne soudabilité |
| Si (Silicium) | 0.17%–0.25% | 0.20%–0.55% | HP345 a une gamme de Si plus étroite, bénéfique pour le formage par emboutissage |
| Mn (Manganèse) | ~1.40% | 1.20%–1.60% | Niveau de contenu similaire |
| P (Phosphore) | Inférieur ou égal à 0,025% | Inférieur ou égal à 0,025% | Contrôlé au même niveau |
| S (Soufre) | Inférieur ou égal à 0,012% | Inférieur ou égal à 0,015% | HP345 a un contrôle S plus strict |
| Éléments de microalliage | Ajout combiné de Nb, V, Ti | Ajouté au besoin | HP345 met l'accent sur le renforcement des précipitations |
Pureté
Le HP345 a des exigences plus strictes en matière de contrôle du soufre (inférieur ou égal à 0,012 %) que l'acier pour récipients sous pression ordinaire (inférieur ou égal à 0,015 %). En effet, le soufre peut provoquer des fissures à chaud lors du soudage et le volume de soudage de l'acier des cylindres soudés est bien supérieur à celui des récipients sous pression ordinaires, sa tolérance au soufre est donc inférieure.
De plus, le HP345 est soumis à des réglementations spécifiques concernant l'ajout d'éléments de microalliage tels que le niobium, le vanadium et le titane, permettant un renforcement par précipitation grâce à la formation de particules de carbonitrure à l'échelle nanométrique. Ce mécanisme de renforcement est insensible à l'apport de chaleur de soudage, ce qui entraîne une perte de résistance minimale après le soudage-c'est précisément la « technologie de base » de l'acier pour cylindres soudés.
Propriétés mécaniques
| Indice de performance |
Acier de cylindre soudé HP345 |
Acier pour récipient sous pression Q345R | Analyse des différences |
|---|---|---|---|
| Limite d'élasticité | Supérieur ou égal à 345 MPa | Supérieur ou égal à 345 MPa | Même résistance nominale |
| Résistance à la traction | 510-620 MPa | 470-630 MPa | Gammes similaires |
| Allongement après fracture | Supérieur ou égal à 17% (A80) / Supérieur ou égal à 21% (A) | Supérieur ou égal à 20% (A) | Différents spécimens, non directement comparables |
| Rapport de rendement | Clairement spécifié (inférieur ou égal à 0,85) | Exigence générale | HP345 a une limite obligatoire |
| Énergie d'impact | Supérieur ou égal à 27 J (température ambiante) | Supérieur ou égal à 34 J (0 degré) | Différentes températures d'essai |
| Plage d'épaisseur | 2,0 à 14,0 mm | 3 à 250 mm | Différence significative |
Exigences du processus : emboutissage vs soudage de plaques épaisses
Différences de processus de base
| Exigences du processus | Acier de cylindre soudé HP345 | Acier pour récipient sous pression Q345R |
|---|---|---|
| Méthode de formage | Emboutissage (emboutissage de la tête) | Formage de tôles laminées, formage à froid/à chaud |
| Méthode de soudage | Soudage automatique (un ou plusieurs-passes) | Soudage à l'arc submergé, soudage manuel |
| État du traitement thermique | Laminé à chaud, laminé contrôlé ou recuit | Laminé à chaud, normalisant, etc. |
| Qualité des surfaces | Exigences extrêmement élevées (affecte les performances d’estampage) | Exigences générales |
Conception « conviviale-conviviale » du HP345
La conception du HP345 prend pleinement en compte les caractéristiques spécifiques des processus de fabrication de bouteilles en aval :
- Excellentes performances de pliage à froid : diamètre du mandrin de pliage d=2a (courbure à 180 degrés sans fissuration), répondant aux exigences d'emboutissage des embouts.
- Bonne soudabilité : la conception de la composition chimique permet un soudage-en un seul passage pour répondre aux exigences, améliorant considérablement l'efficacité par rapport à l'acier ordinaire qui nécessite plusieurs passes.
- Contrôle qualité de la surface : tout défaut de surface peut devenir le point de départ de l'estampage de fissures ; par conséquent, le HP345 a des exigences plus strictes en matière de qualité de surface.
Scénarios d'application
Acier de cylindre de soudure HP345
Bouteilles de gaz de pétrole liquéfié (GPL) : utilisées pour stocker des fluides tels que le chlore liquide, l'ammoniac liquide, le dioxyde de soufre, l'oxyde d'éthylène, la méthylamine et l'acétylène. La pression de conception est généralement de 2,1 MPa et la plage de températures de fonctionnement s'étend de -40 degrés à 60 degrés.
Cylindres GPL automobiles : Avec la promotion de véhicules respectueux de l'environnement, le HP345, en raison de ses caractéristiques de haute résistance et de légèreté, est devenu le matériau préféré pour les cylindres GPL automobiles, réduisant considérablement le poids du véhicule et améliorant l'autonomie.
Stockage et transport de gaz industriels : utilisé dans des scénarios nécessitant une pression élevée et des normes de sécurité extrêmement élevées, tels que les bouteilles d'oxygène et les bouteilles d'azote.
Acier pour récipient sous pression Q345R
Équipement pétrochimique : principaux matériaux pour les récipients à moyenne et basse pression tels que les réacteurs, les échangeurs de chaleur, les séparateurs et les réservoirs de stockage, adaptés aux environnements contenant des milieux H₂S (par exemple, réacteurs d'hydrogénation, unités de désulfuration).
Fabrication de chaudières : fûts de chaudière, collecteurs, supports de tuyaux et autres composants non-à feu direct- et sous pression-de chaudières à moyenne et basse pression, avec une pression de conception inférieure ou égale à 1,77 MPa et une température de fonctionnement inférieure ou égale à 475 degrés.
Protection de l'énergie et de l'environnement : équipements de désulfuration des gaz de combustion, dispositifs de récupération de chaleur résiduelle, réservoirs de stockage de biogaz, etc., nécessitant un fonctionnement à long-terme dans des environnements corrosifs.
Équipements industriels généraux : Cuves de fermentation alimentaire et pharmaceutique, chaudières de chauffage urbain, cloisons de navires (résistantes à la corrosion de l'eau de mer), etc.
Situations où le HP345 est préféré :
Fabrication de bouteilles de gaz soudées (bouteilles de GPL, bouteilles d'acétylène, bouteilles de gaz industriels)
Épaisseur de paroi inférieure ou égale à 14 mm
Nécessite un emboutissage profond
Production de masse, privilégiant l’efficacité du soudage
Nécessite de respecter les normes spécifiques aux bouteilles de gaz-
Situations où l’acier général pour appareils sous pression est préféré :
Fabrication d'appareils sous pression fixes (réservoirs de stockage, réacteurs)
Épaisseur de paroi > 14 mm
La plage de température de conception dépasse -40 degrés à 60 degrés
Nécessite des exigences particulières telles que la résistance aux températures élevées ou à l'hydrogène.
La largeur de la plaque d'acier dépasse 1 630 mm (limitation de l'offre HP345)
Conclusion
L'acier pour cylindres de soudage HP345 et l'acier ordinaire pour récipients sous pression sont comme des « voitures » et des « camions » dans l'industrie automobile.-ils ressemblent tous deux à des « véhicules », mais leurs concepts de conception, leurs spécifications techniques et leurs scénarios applicables sont complètement différents.
Les principaux avantages du HP345 sont : des profils minces, une pureté élevée, un faible rapport de limite d'élasticité et une excellente formabilité, ce qui le rend spécifiquement conçu pour le processus « emboutissage profond + soudage automatique » des bouteilles de gaz de soudage. L'acier ordinaire pour récipients sous pression, en revanche, présente les avantages suivants : des profils plus épais, une gamme plus large et des nuances diverses, couvrant un large spectre allant de la température ambiante à la haute température, et de la pression normale à la haute pression.
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Quelle température entre passes doit être contrôlée pour le soudage HP345 ?
La température entre les passes doit être contrôlée inférieure ou égale à 150 degrés pour éviter des températures trop élevées conduisant à un grossissement des grains ou des températures trop basses conduisant à un refroidissement rapide.
Quel est l'apport thermique approprié (énergie de ligne) pour le soudage HP345 ?
L'apport de chaleur est généralement contrôlé à environ 14-15 kJ/cm. Un apport de chaleur excessif entraînera un grossissement du grain, tandis qu'un apport de chaleur insuffisant provoquera facilement des fissures à froid.
Quel type de biseau doit être utilisé pour le soudage HP345 ?
Un biseau de type AY- est généralement utilisé, avec un bord émoussé de 6 à 8 mm et un espace de 1 à 2 mm pour garantir la pénétration des racines.
Quelles sont les exigences pour la séquence de soudage des cylindres HP345 ?
Habituellement, le joint longitudinal est soudé en premier, suivi du joint circonférentiel. Le soudage symétrique ou le soudage arrière segmenté-est utilisé pour le soudage circonférentiel afin de réduire la déformation.
Quels défauts sont susceptibles de se produire lors du soudage HP345 ?
Les principaux défauts comprennent la fissuration à froid, la porosité, les inclusions de scories et le manque de fusion. La fissuration à froid est le facteur de risque le plus préoccupant.
Comment éviter les fissures à froid lors du soudage HP345 ?
Contrôlez strictement le préchauffage (si nécessaire), la température entre les passes inférieure ou égale à 150 degrés, utilisez des matériaux de soudage à faible teneur en hydrogène - et effectuez rapidement un traitement d'élimination de l'hydrogène ou un traitement thermique après le soudage.
Quel traitement faut-il après le soudage HP345 ?
Le recuit de soulagement des contraintes après-soudure-(PWHT) est obligatoire pour éliminer les contraintes de soudage résiduelles et éviter les fissures retardées.
