Cryogenic در ASME SECTION ii PART C

A9.3 Impact Property Tests for Welds Intended for Cryogenic Service

A9.3.1 Fully austenitic stainless steel weld metals are known to possess excellent toughness at cryogenic temperatures such as –320°F [–196°C]. To ensure freedom from brittle failure, Section VIII of the ASME Boiler and Pressure Vessel Code requires weldments intended for cryogenic service be qualified by Charpy V-notch testing. The criterion for acceptability is the attainment of a lateral expansion opposite the notch of not less than 15 mils (0.015 in)[0.38 mm] for each of three specimens.

فلزات جوش فولاد زنگ نزن کاملا آستنیتی دارای toughness یاچقرمگی عالی در دماهای برودتی یا cryogenic مانند منهای 196 درجه سانتیگراد هستند.برای اطمینان از خلاصی عیب brittle ، بخش هشت آئین نامه لازم می بیند جوشکاری که برای سرویس cryogenic در نظر گرفته شده توسط آزمون charpy V-notch تائید شده باشند.معیار پذیرش ، دستیابی به یک انبساط جانبی یا lateral expansion در مقابل شکاف یا بریدگی حداقل 0.38 میل برای هر یک از 3 نمونه است.

A9.3.2 Austenitic stainless steel weld metals usually are not fully austenitic but contain some delta ferrite. Delta ferrite is harmful to cryogenic toughness. However, fully austenitic weld metal has a greater susceptibility to hot cracking (see A6). It has been found that such weld metals require judicious compositional balances to meet the 15 mils [0.38 mm] lateral expansion criterion even at moderately low temperatures such as –150°F [–100°C].

فلزهای جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی  معمولا  کاملا آستنیتی نیستند اما حاوی مقداری دلتا فریت هستند. دلتا فریت برای چقرمگی برودتی ( toughness cryogenic ) مضر است.با این حال فلز جوش کاملا آستنیتی حساسیت بیشتری به ترک خوردگی گرم دارد.( به A6 مراجعه شود ) . مشخص شده چنین فلزات جوشی برای برآوردن معیار انبساط جانبی 0.38 میل حتی در دماهای نسبتا پائین مانند منهای 100 درجه سانتیگراد به تعادل های ترکیبی دقیقی نیاز دارند.

A9.3.3 Electrode classifications which can be used if special attention is given to the weld deposit composition content to maximize toughness are E308L-XX, E316L-XX, and E316LMn-XX. Published studies of the effect of composition changes on weldment toughness properties for these types have shown the following:

طبقه بندی های الکترود که می توانند در صورت توجه ویژه به محتوای ترکیب رسوب جوش برای به حداکثر رساندن چقرمگی یا toughness مورد استفاده قرار می گیرند E316LXX ، E308L-XX و E316LMn-XX هستند .مطالعات منتشر شده در مورد تاثیر تغییرات ترکیب روی خواص toughness جوش برای این انواع موارد زیر را نشان داده اند : 

A9.3.3.1 Both carbon and nitrogen contents have strong adverse effects on weld metal toughness so that their contents should be minimized. Low-carbon weld metals with nitrogen content below 0.06 percent are preferred.

هر دو محتویات کربن و نیتروژن اثر معکوس و نامطلوب قوی روی چقرمگی یا toughness فلز جوش دارند به طوریکه محتویات آنها بایستی به حداقل برسد.فلزات جوش کم کربن حاوی نیتروژن زیر 0.6 درصد ترجیح داده می شوند.

A9.3.3.2 Nickel appears to be the only element whose increased content in weld metal improves weld metal toughness.

نیکل تنها عنصری است که افزایش آن در فلز جوش باعث بهبودی toughness فلز جوش می شود.

A9.3.3.3 Delta ferrite is harmful; therefore, minimizing ferrite in weld metal (3 FN maximum) is recommended.

Weld metal free of ferrite (fully austenitic) is preferred; the more austenitic, the better.

دلتا فریت مضر است لذا به حداقل رساندن در فلز جوش ( ماکزیمم 3 FN ) توصیه شده است.فلز جوش عاری از فریت ( کاملا آستنیتی ) ترجیح داده می شود. هر چه آستنیتی تر بهتر.

A9.3.3.4 Fully austenitic E316L weld metal appears to be the preferred composition because of the ease in

achieving ferrite-free weld metal, while compositionally conforming to AWS A5.4 and retaining crack resistance.

فلز جوش کاملا آستنیتی  E316L بنظر می رسد بخاطر آسانی در دستیابی به فلز جوش عاری از فریت ارجح باشد. در حالیکه از نظر ترکیبی با AWS A5.4 مطابقت دارد و مقاومت در برابر ترک را حفظ می کند.

A9.3.3.5.1 Lime-covered SMAW electrodes usually provide better protection from nitrogen incursion into the weld metal than that provided by titania-covered

electrodes. Nitrogen, as noted above, has significantly adverse effects   on weld toughness.

الکترودهای SMAW با روپوش آهک معمولا محافظت بهتری در برابر نفوذ نیتروژن به فلز جوش نسبت به الکترودهای با پوشش تیتانیوم فراهم می کنند.همانطور که در بالا ذکر شد ، نیتروژن اثرات نامطلوب قابل توجهی روی thoughness جوش دارد

A9.3.3.5.2 Lime-covered SMAW electrodes appear to produce weld metals of lower oxygen levels and inclusion population, i.e., cleaner weld metal, or both. The above suggestions are particularly important when the intended application involves very-low temperatures such as –320°F [–196°C].

بنظر می رسد الکترودهای SMAW با روپوش آهکی فلزات جوشی با سطوح اکسیژن پائین تر و جمعیت کمتری تولید کنند.یعنی  فلز جوش تمیزتر یا هر دو .پیشنهادات بالا به ویژه زمانی مهم هستند که کاربرد در نظر گرفته شده شامل دماهای بسیار پائین مثل منهای 196 درجه سانتیگراد باشد.

A9.3.4 Limited SMAW electrode weld metal data have indicated that welding in the vertical position, as compared to flat position welding, does not reduce toughness properties, providing good operator’s technique is employed.

داده محدود فلز جوش الکترود SMAW نشان داده که جوشکاری در وضعیت Vertical در مقایسه با Flat خواص toughness را کاهش نمی دهد ، از تکنیک اپراتورهایی که بکار گرفته شده اند خوب استفاده می شود.

A9.3.5  Where cryogenic service below –150°F [–100°C] is intended, it is recommended that each lot of electrodes be qualified with Charpy V-notch impact tests. When such tests are required, the test specimens must be taken from a test plate prepared in accordance with Figure 2. The impact specimens must be located in the test plate as shown in Figure A.4. The specimens must be prepared and tested in accordance with the impact test sections of the latest edition of AWS B4.0 [AWS B4.0M], Standard Methods for Mechanical Testing of Welds. The test temperature must be selected on the

basis of intended service.

جائیکه سرویس Cryogenic زیر منهای 100 درجه در نظر گدفته شده ، توصیه میشود که هر lot الکترودها با آزمون های ضربه charpy V-notch مورد تائید قرار گیرند. زمانیکه این چنین آزمون هایی لازم باشدنمونه های آزمون بایستی از یک تست پلیت تهیه شده طبق شکل 2 برداشته شوند .نمونه های ضربه بایستی 

در تست پلیت همانطور که در شکل A.4 نشان داده شده قرار گیرند.نمونه ها بایستی مطابق با سکشن های آزمون ضربه آخرین ویرایش AWS B4.0 تهیه و آزمایش شوند، روش های استاندارد برای آزمایش مکانیکی جوش ها.دمای آزمایش بایستی بر اساس سرویس در نظر گرفته شده انتخاب شوند.

در فلزات آستنیتی جوشکاری شده مقدار فاز فریت دلتا به جهت کنترل کاهش تمایل قطعه به ترک گرم اندازه گیری می شود. شکل دهی  فلزات در دماهای بالا  در حضورفریت دلتا به خوبی صورت می پذیرد. حضور نیتروژن در فولاد شکل گیری دلتا فریت را متوقف می نماید.

چقرمگی ( سفتی یا استحکام ) یک ماده با استفاده از یک تکه کوچک از آن ماده قابل اندازه‌گیری است. یک ابزار آزمون متداول، از یک پاندول برای ضربه زدن به نمونه شیاردار با سطح مقطع مشخص استفاده می‌کند و سبب تغییر شکل آن می‌گردد. ارتفاعی که از آن جا پاندول رها می‌شود، منهای ارتفاعی که بعد از تغییر فرم نمونه به آن می‌رسد، ضرب در وزن پاندول، انرژی است که توسط نمونه، هنگام تغییر فرم ناشی از ضربه پاندول، جذب شده‌است. آزمون‌های استحکام ضربه ای شیاردار چارپی و آیزود، آزمون‌های ASTM استانداردی هستند که برای بررسی چقرمگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.