Εισαγωγή
Σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβααποτελούν τη ραχοκοκαλιά των κρίσιμων υποδομών στις πετροχημικές, την επεξεργασία τροφίμων, τη φαρμακευτική, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και τη ναυτιλιακή βιομηχανία. Η ικανότητά τους να αντιστέκονται στη διάβρωση, να αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες και να διατηρούν τη δομική τους ακεραιότητα υπό πίεση τα καθιστά απαραίτητα - αλλά απαιτεί επίσης ακρίβεια κατά την κατασκευή.

Η συγκόλληση και η θερμική επεξεργασία είναι οι δύο πιο σημαντικές εργασίες στην κατασκευή σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα. Εκτελούνται σωστά, διατηρούν το προστατευτικό φιλμ χρωμίου-οξειδίου και τις μηχανικές ιδιότητες του κράματος. Εάν δεν εκτελεστούν σωστά, μπορούν να προκαλέσουν ελαττώματα ευαισθητοποίησης, θερμής ρωγμής, σίγμα-ευθραυστότητας φάσης ή παραμόρφωσης διαστάσεων - που οδηγούν σε πρόωρη αστοχία, δαπανηρή διακοπή λειτουργίας και κινδύνους ασφαλείας.
Αυτός ο οδηγός παρέχει μια ολοκληρωμένη αναφορά βάσει δεδομένων-που καλύπτει την επιλογή βαθμού, την επιλογή της διαδικασίας συγκόλλησης, τη συμβατότητα μετάλλων πλήρωσης, τον έλεγχο θερμοκρασίας διαπερατών, τη θερμική επεξεργασία μετά την{1}συγκόλληση (PWHT), την πρόληψη κοινών ελαττωμάτων και τα πρότυπα ποιοτικού ελέγχου. Είτε είστε διπλωματούχος μηχανικός συγκόλλησης είτε διευθυντής παραγωγής, οι πίνακες και οι προφυλάξεις σε αυτό το έγγραφο θα υποστηρίξουν καλύτερες αποφάσεις σε κάθε στάδιο της διαδικασίας κατασκευής.
Βασική πληροφόρηση:Η πιο αποτελεσματική προφύλαξη στη συγκόλληση σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα είναι η επιλογή του σωστού συνδυασμού μετάλλου ποιότητας και πλήρωσης πριν χτυπηθεί το πρώτο τόξο.
Κατανόηση των βαθμών από ανοξείδωτο χάλυβα
Ο ανοξείδωτος χάλυβας δεν είναι ένα ενιαίο υλικό. Είναι μια οικογένεια κραμάτων σιδήρου-χρωμίου που διαφοροποιείται από τη μικροδομή, τα κραματικά στοιχεία και την - κρίσιμη - απόκρισή τους στη θερμότητα. Η επιλογή της σωστής ποιότητας πριν ξεκινήσει η συγκόλληση είναι η πιο σημαντική απόφαση που μπορεί να λάβει ένας μηχανικός.
Οι Πέντε Μικροδομικές Οικογένειες
Austenitic (σειρά 300):Η πιο συχνά συγκολλημένη ομάδα. Μη-μαγνητικό, εξαιρετική σκληρότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλή αντοχή στη διάβρωση. Επιρρεπή σε ευαισθητοποίηση εάν ψύχεται αργά στην περιοχή 450–850 μοιρών.
Ferritic (σειρά 400):Μαγνητική, μέτρια αντοχή στη διάβρωση, χαμηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο μειώνει το κόστος. Η ανάπτυξη των κόκκων στη ζώνη-που επηρεάζεται από τη ζέστη (HAZ) μπορεί να μειώσει τη σκληρότητα.
Martensitic (410, 420, 440):Σκληρυνόμενο με θερμική επεξεργασία. Υψηλότερη αντοχή στην οικογένεια αλλά χαμηλότερη αντοχή στη διάβρωση. Απαιτεί πάντα προθέρμανση και PWHT.
Duplex (2205, 2507):Μικτή μικροδομή ωστενίτη-φερρίτη. Εξαιρετική αντοχή και καταπόνηση χλωρίου-αντοχή στη διάβρωση. Η ισορροπία φάσης πρέπει να διατηρείται μέσω ελεγχόμενης εισαγωγής θερμότητας.
Σκληρότητα καθίζησης (17-4 PH, 15-5 PH):Ενισχύεται από τη γήρανση. Σπάνια χρησιμοποιείται σε συστήματα σωληνώσεων. απαιτούνται εξειδικευμένα καθεστώτα PWHT.
Κοινοί βαθμοί και ζητήματα συγκόλλησης
Ο Πίνακας 1 συνοψίζει τους πιο συχνά κατασκευασμένους τύπους σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα και τις κύριες επιπτώσεις τους στη συγκόλληση:
Πίνακας 1 - Κοινοί βαθμοί σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα και ιδιότητες συγκόλλησης κλειδιού
|
Βαθμός |
C% μέγ |
Cr% |
Ni% |
Εξέταση βασικής συγκόλλησης |
|
304 |
0.08 |
18–20 |
8–10.5 |
Κίνδυνος ευαισθητοποίησης στους 450–850 βαθμούς |
|
304L |
0.03 |
18–20 |
8–12 |
Η χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα μειώνει τον κίνδυνο ευαισθητοποίησης |
|
316 |
0.08 |
16–18 |
10–14 |
Η προσθήκη Mo βελτιώνει την αντίσταση στα σκασίματα |
|
316L |
0.03 |
16–18 |
10–14 |
Προτιμάται για επιθετικά περιβάλλοντα |
|
321 |
0.08 |
17–19 |
9–12 |
Ti σταθεροποιήθηκε. PWHT δεν απαιτείται συνήθως |
|
347 |
0.08 |
17–19 |
9–13 |
Nb σταθεροποιημένο. χρησιμοποιήστε πληρωτικό ER347 |
|
Duplex 2205 |
0.03 |
22–23 |
4.5–6.5 |
Έλεγχος εισόδου θερμότητας. PWHT σπάνια απαιτείται |
Κριτική σημείωση:Ποτέ μην αντικαθιστάτε έναν βαθμό μη-L (π.χ. 304) για έναν βαθμό L-(304L) σε περιβάλλοντα σέρβις όπου το PWHT δεν μπορεί να εκτελεστεί μετά τη συγκόλληση, εκτός εάν ο σχεδιασμός ορίζει διαφορετικά.
Επιλογή διαδικασίας συγκόλλησης
Η επιλογή της διαδικασίας συγκόλλησης καθορίζει την εισροή θερμότητας, την ικανότητα θέσης, την παραγωγικότητα και την πιθανότητα ελαττωμάτων συγκόλλησης. Οι σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα συνδέονται συνήθως με τις διαδικασίες που περιγράφονται παρακάτω. Ο Πίνακας 2 παρέχει μια συγκριτική επισκόπηση.

Πίνακας 2 - Σύγκριση διαδικασίας συγκόλλησης για σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα
|
Διαδικασία |
Εισαγωγή θερμότητας |
Αέριο θωράκισης |
Κίνδυνος παραμόρφωσης |
Καλύτερη εφαρμογή |
|
GTAW / TIG |
Χαμηλός |
Ar ή Ar+He |
Χαμηλός |
Λεπτός-σωλήνας τοίχου, περάσματα ριζών, εργασίες ακριβείας |
|
SMAW / MMA |
Μέσον |
Με επίστρωση ροής- |
Μέσον |
Επισκευές πεδίου, βαρύς-σωλήνας τοίχου, συνθήκες τοποθεσίας |
|
GMAW / MIG |
Μεσαία-Υψηλή |
Ar+O2 (1–2%) |
Μέσον |
Βιομηχανικές σωληνώσεις υψηλής παραγωγής, παχύς-τοίχου |
|
FCAW |
Ψηλά |
Πυρήνας ροής |
Ψηλά |
Δομικό, εξωτερικό, όπου η πλήρης θωράκιση δεν είναι πρακτική |
|
ΠΟΔΙ ΖΩΟΥ |
Πολύ Χαμηλό |
Ar πλάσμα |
Πολύ Χαμηλό |
Τροχιακή συγκόλληση, σωλήνες-μικρών οπών, περιβάλλοντα καθαρού δωματίου |
Συγκόλληση GTAW / TIG - Η προτιμώμενη μέθοδος
Η συγκόλληση τόξου βολφραμίου με αέριο (GTAW), που συνήθως ονομάζεται συγκόλληση TIG, είναι το χρυσό πρότυπο για την κατασκευή σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα. Η χαμηλή εισροή θερμότητας ελαχιστοποιεί
Ο κίνδυνος ευαισθητοποίησης των HAZ και η ακρίβειά του το καθιστούν ιδανικό για συγκόλληση με ρίζα- όπου η ποιότητα συγκόλλησης είναι πιο δύσκολο να ελεγχθεί μετά την ολοκλήρωση.
Χρησιμοποιήστε 100% θωράκιση αργού για τις περισσότερες ωστενιτικές ποιότητες.
Προσθέστε ήλιο (έως 30%) για να αυξήσετε τη διείσδυση σε πάχη τοιχωμάτων άνω των 6 mm.
Πάντα καθαρίζετε την οπή του σωλήνα (εσωτερική διάμετρος) με αργό κατά τη συγκόλληση με ρίζα-για να αποτρέψετε την οξείδωση. Ρυθμός ροής: 10–20 L/min.
Διατηρήστε τη γωνία του ηλεκτροδίου στις 70–80 μοίρες από την οριζόντια για να ελέγξετε την κατευθυντικότητα του τόξου.
SMAW - Ευελιξία για εργασία πεδίου
Η συγκόλληση θωρακισμένου τόξου μετάλλου (SMAW) χρησιμοποιεί ηλεκτρόδια με επικάλυψη και είναι-κατάλληλη για συνθήκες εξωτερικού χώρου ή χώρου όπου η θωράκιση αερίου θα μπορούσε να διαταραχθεί από τον άνεμο. Η επιλογή ηλεκτροδίων είναι κρίσιμης σημασίας: να ταιριάζει πάντα με την ταξινόμηση AWS με την ποιότητα του βασικού μετάλλου (π.χ. E316L-16 για σωλήνα 316L).
Διατηρήστε τα ηλεκτρόδια σε φούρνο με ράβδο στους 120–150 βαθμούς για να αποτρέψετε την απορρόφηση υγρασίας.
Σύρετε τα ηλεκτρόδια ομαλά, η ύφανση - αυξάνει την είσοδο θερμότητας και τον κίνδυνο παραμόρφωσης.
Η σκωρία πρέπει να αφαιρείται πλήρως μεταξύ των περασμάτων χρησιμοποιώντας μια συρμάτινη βούρτσα από ανοξείδωτο χάλυβα.
Γενικές προφυλάξεις σε όλες τις διαδικασίες
Μη χρησιμοποιείτε ποτέ συρμάτινες βούρτσες από ανθρακούχο χάλυβα ή δίσκους λείανσης σε ανοξείδωτο χάλυβα - μόλυνση από σίδηρο προάγει τη σκουριά.
Οι σφιγκτήρες, τα εξαρτήματα και οι ράβδοι στήριξης πρέπει να είναι καθαρά και απαλλαγμένα από ανθρακούχο χάλυβα.
Διατηρείτε όλα τα αναλώσιμα (ηλεκτρόδια, σύρμα, flux) σε σφραγισμένη, στεγνή αποθήκευση μέχρι τη χρήση.
Επιθεωρήστε την οπή του σωλήνα για άλατα, λάδι ή υγρασία πριν από τη συναρμολόγηση.
Επιλογή μετάλλων πλήρωσης
Η επιλογή του σωστού μετάλλου πλήρωσης είναι εξίσου σημαντική με την επιλογή του υλικού βάσης. Το λάθος πληρωτικό μπορεί να μειώσει την αντίσταση στη διάβρωση, να δημιουργήσει ευαισθησία σε θερμές ρωγμές ή να δημιουργήσει ένα γαλβανικό ζεύγος που επιταχύνει τη διάβρωση κατά τη λειτουργία.
Ισχύουν τρεις κατευθυντήριες αρχές:
Ταίριασμα ή ελαφρώς-κράμα: Το μέταλλο πλήρωσης πρέπει να ταιριάζει ή να υπερβαίνει την περιεκτικότητα σε κράμα του βασικού μετάλλου.
Αριθμός φερρίτη ελέγχου (FN): Για ωστενιτικούς βαθμούς, ένα FN 4–10 στο μέταλλο συγκόλλησης μειώνει δραματικά τον κίνδυνο θερμής ρωγμής χωρίς να θυσιάζεται η αντοχή στη διάβρωση.
Χρησιμοποιήστε πληρωτικά χαμηλής-βαθμίδας άνθρακα (L-ποιότητας): Ακόμη και κατά τη συγκόλληση βασικών μετάλλων τυπικής-ποιότητας (π.χ. 304), χρησιμοποιήστε πληρωτικό ποιότητας L- (ER308L) για να ελαχιστοποιήσετε την ευαισθητοποίηση στην εναπόθεση συγκόλλησης.
Πίνακας 3 - Οδηγός επιλογής μετάλλων πλήρωσης ανά κατηγορία βασικού μετάλλου
|
Βασικό μέταλλο |
AWS Filler |
Φερρίτης Αρ. |
C% μέγ |
Σημειώσεις |
|
304 / 304L |
ER308L |
4–10 FN |
0.03 |
Καθολική επιλογή για τη σειρά 304. Ο χαμηλός C μειώνει την ευαισθητοποίηση |
|
316 / 316L |
ER316L |
4–12 FN |
0.03 |
Το γεμιστικό ρουλεμάν Mo- ταιριάζει με την αντοχή στη διάβρωση του βασικού μετάλλου |
|
321 |
ER321 / ER347 |
4–8 FN |
0.08 |
Η σταθεροποίηση Ti ή Nb διατηρείται στο μέταλλο συγκόλλησης |
|
Duplex 2205 |
ER2209 |
30–50% φερρίτης |
0.03 |
Το πληρωτικό υψηλότερου Ni αποκαθιστά την ισορροπία ωστενίτη/φερρίτη |
|
904L |
ER385 |
0–5 FN |
0.02 |
Υψηλό-κράμα. πλήρως ωστενιτικό? ρωγμή-ευαίσθητη - προθέρμανση |
Προειδοποίηση:Μην χρησιμοποιείτε ανθρακούχο χάλυβα ή τυπικά ανοξείδωτα πληρωτικά μέταλλα εναλλακτικά. Για ανόμοιες συγκολλήσεις μετάλλων (π.χ. ανθρακούχο χάλυβα έως 316L), χρησιμοποιήστε το ER309L για να δημιουργήσετε μια ρυθμιστική σύνθεση που να χωράει και τα δύο κράματα.
Έλεγχος προ-Θέρμανσης, Θερμοκρασίας Interpass και Εισόδου Θερμότητας
Η διαχείριση της θερμοκρασίας πριν, κατά τη διάρκεια και μετά τη συγκόλληση είναι κρίσιμη για τη διατήρηση της μικροδομής και των ιδιοτήτων του ανοξείδωτου χάλυβα. Σε αντίθεση με τους ανθρακούχους χάλυβες, οι περισσότεροι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες δεν ωφελούνται από την προθέρμανση - στην πραγματικότητα, η υπερβολική προθέρμανση αυξάνει τον κίνδυνο ευαισθητοποίησης.

Προθέρμανση
Για τις περισσότερες ποιότητες ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα (304, 316, 321, 347), δεν απαιτείται προθέρμανση όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι πάνω από 10 βαθμούς. Ωστόσο, υπάρχουν εξαιρέσεις:
Μαρτενσιτικοί βαθμοί (410, 420): Προθερμάνετε στους 200–300 βαθμούς. Το PWHT είναι υποχρεωτικό.
Ποιότητες φερριτικών (430, 444) με πάχος τοιχώματος > 6 mm: Ελαφρύ προθέρμανση 150–200 μοιρών για μείωση της ανάπτυξης κόκκων HAZ.
Ποιότητες διπλής όψης: Χωρίς προθέρμανση. Διατήρηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Η υπερβολική προθέρμανση επιβραδύνει την ψύξη και ενθαρρύνει το σχηματισμό φάσης σίγμα-.
Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι κάτω από 10 βαθμούς για οποιαδήποτε κατηγορία: Θερμάνετε το σωλήνα τοπικά στους 25–50 βαθμούς για να εξαλείψετε τη συμπύκνωση της επιφάνειας.
Θερμοκρασία και είσοδος θερμότητας Interpass
Η θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης είναι η θερμοκρασία του σωλήνα στον σύνδεσμο συγκόλλησης αμέσως πριν από την έναρξη του επόμενου περάσματος. Η υπέρβαση της μέγιστης θερμοκρασίας ενδιάμεσης διέλευσης επιτρέπει στο HAZ να περνά περισσότερο χρόνο στο εύρος ευαισθητοποίησης, αυξάνοντας την κατακρήμνιση καρβιδίου του χρωμίου στα όρια των κόκκων.
Πίνακας 4 - Προθέρμανση, Θερμοκρασία Interpass και Εισαγωγή θερμότητας ανά τύπο χάλυβα
|
Τύπος χάλυβα |
Μέγιστη θερμοκρασία Interpass (βαθμός) |
Απαιτείται προθέρμανση |
Συνιστώμενη είσοδος θερμότητας |
|
Austenitic (304, 316, 321) |
150 μοίρες |
Κανένα (εντάξει περιβάλλοντος) |
0,5–1,5 kJ/mm (GTAW) |
|
Duplex (2205, 2507) |
150 μοίρες |
Κανένα - δεν μπορεί καν να κρυώσει |
0,5–2,5 kJ/mm (ελεγχόμενη) |
|
Ferritic (430, 444) |
150 μοίρες |
150–200 °C if >6 χλστ |
Χαμηλός; ελαχιστοποιήστε την ανάπτυξη HAZ |
|
Martensitic (410, 420) |
300 μοίρες |
200–300 μοίρες πάντα |
Χαμηλό–Μεσαίο; PWHT απαραίτητο |
|
Κράμα νικελίου (625, 825) |
100 μοίρες |
Συνήθως δεν απαιτείται |
Χαμηλός; αποφύγετε την υπερβολική αραίωση |
Η είσοδος θερμότητας (kJ/mm) υπολογίζεται ως εξής: Είσοδος θερμότητας=(Τάση × Ρεύμα × 60) / (Ταχύτητα ταξιδιού σε mm/min × 1000). Πάντα να παρακολουθείτε και να καταγράφετε αυτήν την τιμή για κάθε πέρασμα συγκόλλησης κατά τη συγκόλληση παραγωγής.
Πρακτική συμβουλή:Χρησιμοποιήστε ένα θερμόμετρο επαφής ή ένα θερμικό κραγιόνι (Tempilstick) για να μετρήσετε τη θερμοκρασία ενδιάμεσης διέλευσης σε απόσταση 25 mm από την κεντρική γραμμή συγκόλλησης.
Μετά-Θερμική επεξεργασία συγκόλλησης (PWHT)
Η θερμική επεξεργασία μετά την{0}}συγκόλληση τροποποιεί τη μικροδομή του μετάλλου συγκόλλησης και του HAZ για την ανακούφιση των υπολειμματικών τάσεων, την αποκατάσταση της αντοχής στη διάβρωση ή την επίτευξη των απαιτούμενων μηχανικών ιδιοτήτων. Η προσέγγιση ποικίλλει σημαντικά ανά βαθμό.
Πότε απαιτείται PWHT;
Υποχρεωτικό: Οι μαρτενσιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες - μετριάζονται πάντα μετά τη συγκόλληση.
Απαιτείται από τον κωδικό: Δοχεία πίεσης και σωληνώσεις που λειτουργούν πάνω από ορισμένες θερμοκρασίες ή πιέσεις ανά ASME B31.3 ή ASME Τμήμα VIII.
Συνιστάται: ωστενιτικές ποιότητες σε διαμορφώσεις με υψηλή πίεση ή χημική υπηρεσία υψηλής καθαρότητας-.
Αποφεύγεται: Οι διπλοί ανοξείδωτοι χάλυβες - PWHT μπορούν να καταστρέψουν το ισοζύγιο φάσης ωστενίτη-φερρίτη εκτός εάν πραγματοποιηθεί πλήρης ανόπτηση του διαλύματος.
Παράμετροι PWHT ανά βαθμό
Πίνακας 5 - Δημοσίευση-Παράμετροι θερμικής επεξεργασίας συγκόλλησης ανά βαθμό και υπηρεσία
|
Βαθμός / Αίτηση |
Τύπος θεραπείας |
Εύρος Θερμοκρασίας |
Χρόνος αναμονής και Μέθοδος Ψύξης |
|
304 / 316 (service >400 μοίρες) |
Solution Anneal |
1010–1120 μοίρες |
30 min/25 mm; ταχεία απόσβεση νερού για αποφυγή ευαισθητοποίησης |
|
304L / 316L (οι περισσότερες υπηρεσίες) |
Ανακούφιση από το άγχος (προαιρετικό) |
400–450 μοίρες |
1–2 ώρες; δροσερό αέρα. Αποφεύγει το εύρος ευαισθητοποίησης |
|
Martensitic (410, 420) |
Μετριασμός μετά τη συγκόλληση |
650–750 μοίρες |
1 ώρα λεπτό; φούρνο ή ψύξη αργού αέρα |
|
Φερριτικό (430) |
Ξεπυρώνω |
750–850 μοίρες |
30–60 λεπτά; δροσερό αέρα |
|
Duplex 2205 |
Solution Anneal |
1020–1100 μοίρες |
Ελάχ. 10 λεπτά; γρήγορο σβήσιμο. Αποκαταστήστε την ισορροπία φάσης |
|
Κράμα 625 / 825 |
Ανοπτίδιο σταθεροποίησης |
870–900 μοίρες |
1–4 ώρες; ψύξη αέρα ή φούρνο |
Κρίσιμες προφυλάξεις PWHT
Ποτέ μην εκτελείτε θερμική επεξεργασία{0}}ανακούφισης από καταπόνηση σε ωστενιτικούς βαθμούς εντός του εύρους ευαισθητοποίησης 450–850 μοιρών - αυτό θα προκαλέσει, δεν θα αποτρέψει, την ευαισθησία σε διακοκκώδη διάβρωση.
Κατά τη διάρκεια της ανόπτησης του διαλύματος, ο σωλήνας πρέπει να υποστηρίζεται επαρκώς για να αποφευχθεί η χαλάρωση κάτω από το βάρος του σε υψηλές θερμοκρασίες.
Heating and cooling rates must be controlled. For heavy-wall pipes (>25 mm), περιορίστε τον ρυθμό σε 150–200 μοίρες/ώρα για να αποτρέψετε θερμικό σοκ.
Τα θερμοστοιχεία πρέπει να συνδέονται απευθείας στον σωλήνα, όχι στη δομή του κλιβάνου, για να διασφαλίζεται η ακριβής καταγραφή της θερμοκρασίας.
Μετά την απόσβεση των ωστενιτικών βαθμών, ο σωλήνας πρέπει να κρυώσει κάτω από τους 300 βαθμούς μέσα σε 3 λεπτά για να αποτραπεί η επαν-καθίζηση καρβιδίων του χρωμίου.
Κοινά ελαττώματα συγκόλλησης και στρατηγικές πρόληψης
Η κατανόηση των βασικών αιτιών των ελαττωμάτων συγκόλλησης είναι η πιο αποτελεσματική οδός για την αποτροπή τους. Ο παρακάτω πίνακας καταγράφει τους έξι πιο διαδεδομένους τύπους ελαττωμάτων στη συγκόλληση σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα, τους μηχανισμούς τους και τις ενέργειες πρόληψης και ελέγχου:
Πίνακας 6 - Κοινά ελαττώματα συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα, βασικές αιτίες και πρόληψη
|
Ελάττωμα |
Βασική αιτία |
Πρόληψη |
Ανίχνευση |
|
Καθιστό ευπαθή |
Η αργή ψύξη 450–850 μοίρες εξαντλεί το Cr στα όρια των κόκκων |
Χρησιμοποιήστε L-βαθμού ή σταθεροποιημένο κράμα. ταχεία σβέση ανάρτησης-ανόπτηση |
Δοκιμή διάβρωσης ASTM A262 |
|
Hot Cracking |
Χαμηλή περιεκτικότητα σε φερρίτη, προσμίξεις θείου/φωσφόρου |
Maintain FN >4; έλεγχος εισόδου θερμότητας. χρησιμοποιήστε καθαρό πληρωτικό |
PT / RT / UT |
|
Αραιότητα της ύλης |
Υγρασία, λάδια ή επιφανειακή μόλυνση |
Καθαρίστε & απολιπάνετε; ξηρά ηλεκτρόδια. επαρκή ροή θωράκισης |
RT / UT |
|
Ευθραυστότητα Φάσης Sigma |
Παρατεταμένη έκθεση 600–950 μοίρες (duplex/ferritic) |
Έλεγχος χρόνου PWHT. αποφύγετε το παρατεταμένο μούλιασμα σε αυτό το εύρος |
Δοκιμή πρόσκρουσης Charpy; σκληρότητα |
|
Παραμόρφωση / Παραμόρφωση |
Υψηλή εισροή θερμότητας. ανομοιόμορφη θέρμανση |
Κολλήστε ομοιόμορφα. πίσω-συγκόλληση. χρησιμοποιήστε φωτιστικά. GTAW |
Επιθεώρηση διαστάσεων |
|
Οξείδωση / Αποχρωματισμός |
Ανεπαρκής εκκαθάριση- ατμοσφαιρική μόλυνση |
Argon purge ID; maintain >Ροή θωράκισης 15 L/min |
Οπτικός; σύγκριση χρωμάτων |
Ευαισθητοποίηση είναι η εξάντληση του χρωμίου στα όρια των κόκκων που προκαλείται από την κατακρήμνιση του καρβιδίου του χρωμίου (Cr23C6). Καθιστά τον χάλυβα επιρρεπή σε διακοκκώδη διάβρωση και ρωγμές λόγω διάβρωσης από καταπόνηση. Ο κίνδυνος είναι υψηλότερος όταν:
Η περιεκτικότητα σε άνθρακα υπερβαίνει το 0,03% (τυπικός-βαθμός 304 ή 316).
Η ψύξη στην περιοχή 450–850 μοιρών διαρκεί περισσότερο από περίπου 5 λεπτά.
Τα πολλαπλά περάσματα αυξάνουν τον αθροιστικό χρόνο στο εύρος ευαισθητοποίησης.
Τα πιο αποτελεσματικά αντίμετρα είναι η χρήση βασικών μετάλλων και υλικών πλήρωσης-βαθμού L ή σταθεροποιημένης-ποιότητας, η ελαχιστοποίηση της θερμοκρασίας μεταξύ διέλευσης και η εφαρμογή ταχείας ψύξης μετά την{2}}συγκόλληση όπου επιτρέπεται από το σχεδιασμό.
Προετοιμασία αρθρώσεων, Καθαριότητα και Πίσω-Εκκαθάριση

Η μόλυνση είναι η κύρια αιτία ελαττωμάτων συγκόλλησης στον ανοξείδωτο χάλυβα. Το παθητικό στρώμα οξειδίου του χρωμίου- που προστατεύει τον ανοξείδωτο χάλυβα από τη διάβρωση αποτελεί επίσης πηγή προβλημάτων ποιότητας συγκόλλησης, εάν δεν αντιμετωπιστεί σωστά στον σύνδεσμο. Τα παρακάτω βήματα δεν είναι-διαπραγματεύσιμα:
Απολιπάνετε όλες τις επιφάνειες αρμών εντός 50 mm από τη γραμμή συγκόλλησης χρησιμοποιώντας ακετόνη ή ισοπροπυλική αλκοόλη (IPA) πριν από τη συγκόλληση. Εφαρμόστε μόνο με καθαρά πανιά που δεν αφήνουν χνούδι-.
Αφαιρέστε τα άλατα μύλου, το χρώμα και τις επικαλύψεις από τη ζώνη συγκόλλησης χρησιμοποιώντας ειδικό μύλο από ανοξείδωτο χάλυβα ή δίσκο με πτερύγια. Ποτέ μην χρησιμοποιείτε εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν προηγουμένως σε ανθρακούχο χάλυβα.
Μηχανή ή άλεση γωνίες λοξοτομής στην καθορισμένη ανοχή. Τυπική λοξότμηση: 37,5 μοίρες ± 2,5 μοίρες με επιφάνεια ρίζας 1,5–3 mm.
Επιθεωρήστε για ελάσματα, ραφές ή ανωμαλίες στην επιφάνεια της οπής του σωλήνα πριν την εφαρμογή-επάνω.
Κατά τη συγκόλληση με διέλευση ρίζας-, η εσωτερική οπή του σωλήνα εκτίθεται στη δεξαμενή συγκόλλησης. Χωρίς αδρανή ατμόσφαιρα, η πίσω πλευρά της συγκόλλησης θα οξειδωθεί, σχηματίζοντας οξείδια με εξάντληση χρωμίου-που μειώνουν την αντίσταση στη διάβρωση και δημιουργούν σημεία συγκέντρωσης τάσεων.
Χρησιμοποιήστε αργό (καθαρότητα 99,998%) για οπίσθιο-καθαρισμό. Το άζωτο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ποιότητες διπλής όψης.
Επιτύχετε επίπεδο οξυγόνου κάτω από 50 ppm (ιδανικά<20 ppm) before striking the arc. Use an inline oxygen analyzer.
Διατηρήστε τη ροή καθαρισμού σε όλη τη διέλευση ριζών και τη συγκόλληση θερμής διέλευσης.
Αποδεκτός αποχρωματισμός συγκόλλησης (κατά χρώμα): Ασημί=εξαιρετικό. ανοιχτό χρυσό=αποδεκτό. σκούρο χρυσό/καφέ=οριακό; μπλε=μη αποδεκτό. μαύρο=απόρριψη.
Σημείωση κόστους:Η εκκένωση{0}}αργού προσθέτει 8–15% στο κόστος εργασίας συγκόλλησης σε τυπικά καρούλια σωλήνων - αλλά εξαλείφει την επανεπεξεργασία από την οξείδωση της οπής που μπορεί να κοστίσει 10 φορές περισσότερο για τη διόρθωση.
Ποιοτικός Έλεγχος και Επιθεώρηση
Μια συγκόλληση που πληροί οπτικές και διαστατικές απαιτήσεις δεν είναι απαραίτητα μια δομικά σταθερή συγκόλληση. Ένα ισχυρό καθεστώς επιθεώρησης χρησιμοποιεί πολλαπλές συμπληρωματικές μεθόδους για την ανίχνευση του πλήρους φάσματος των πιθανών ελαττωμάτων στην επιφάνεια, την υπόγεια και την ογκομετρική περιοχή.
Πίνακας 7 - Μέθοδοι ελέγχου ποιότητας και ισχύοντα πρότυπα
|
Μέθοδος Επιθεώρησης |
Εφαρμοστέο πρότυπο |
Τι Ανιχνεύει |
|
Οπτική επιθεώρηση (VT) |
AWS D1.6 / ASME B31.3 |
Επιφανειακές ασυνέχειες, πορώδες, αποχρωματισμός, υποπλήρωση |
|
Δοκιμή διεισδυτικού υλικού (PT) |
ASTM E165 / ASME Sec. V Art. 6 |
Επιφανειακές ρωγμές, τρύπες, έλλειψη σύντηξης |
|
Ακτινολογικός έλεγχος (RT) |
ASTM E94 / ASME Sec. V Art. 2 |
Εσωτερικό πορώδες, εγκλείσματα, ατελής διείσδυση |
|
Δοκιμή υπερήχων (UT) |
ASTM E164 / AWS D1.6 |
Υποεπιφανειακά ελαττώματα, σχισίματα ελασμάτων, πάχος τοιχώματος |
|
Έλεγχος αριθμού φερρίτη (FN). |
Διάγραμμα AWS A4.2 / WRC-1992 |
Μικροδομή μετάλλου συγκόλλησης, ευαισθησία σε θερμές-ρωγμές |
|
Δοκιμή διακοκκώδους διάβρωσης |
ASTM A262 Εξάσκηση A/B/E |
Ευαισθητοποίηση σε HAZ και μέταλλο συγκόλλησης |
|
Δοκιμή Σκληρότητας |
ASTM E18 / ASME VIII Div.1 |
Αποτελεσματικότητα PWHT; ανεπιθύμητος μετασχηματισμός φάσης |
Όλες οι συγκολλήσεις παραγωγής υπό πίεση{0}}που περιέχουν σωληνώσεις θα πρέπει να υποστηρίζονται από την ακόλουθη τεκμηρίωση, σύμφωνα με το ASME B31.3 και τις ισχύουσες προδιαγραφές πελάτη:
Προδιαγραφή διαδικασίας συγκόλλησης (WPS) - ορίζει όλες τις βασικές μεταβλητές.
Εγγραφή πιστοποίησης διαδικασίας (PQR) - αποτελέσματα δοκιμής που υποστηρίζουν το WPS.
Πιστοποίηση απόδοσης ηλεκτροσυγκολλητή (WPQ) - ανά συγκολλητή, ανά διαδικασία, ανά θέση.
Εγγραφές συγκόλλησης παραγωγής - αρχεία καταγραφής εισόδου θερμότητας, εγγραφές θερμοκρασίας ενδιάμεσης διέλευσης, πιστοποιητικά μετάλλων πλήρωσης.
Το PWHT διαγράφει - εγγραφές θερμοκρασίας- με δεδομένα θερμοστοιχείου.
Αναφορές δοκιμών υλικού (MTR) - για βασικά μέταλλα και μέταλλα πλήρωσης.
Θέματα περιβάλλοντος και ασφάλειας
Οι αναθυμιάσεις συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα περιέχουν εξασθενές χρώμιο Cr(VI) και ενώσεις οξειδίου του νικελίου, οι οποίες και οι δύο ταξινομούνται ως καρκινογόνες ουσίες για τον άνθρωπο από το IARC. Οι αποτελεσματικοί έλεγχοι είναι υποχρεωτικοί:
Ο τοπικός εξαερισμός (LEV) που δεσμεύει τους καπνούς στην πηγή είναι ο κύριος έλεγχος.
Για περιορισμένους χώρους ή ανεπαρκή φυσικό αερισμό, χρησιμοποιήστε παρεχόμενους-αναπνευστήρες αέρα (εγκεκριμένα από το NIOSH-).
Παρακολουθήστε τα επίπεδα Cr(VI) στον αέρα. OSHA PEL: 5 ug/m³ (8 ώρες TWA). ACGIH TLV: 0,01 mg/m³.
Συνιστάται βιολογική παρακολούθηση (χρώμιο και νικέλιο ούρων) για συχνούς συγκολλητές.
Η μετά{0}}πασοποίηση συγκόλλησης με μείγματα νιτρικού-υδροφθορικού οξέος είναι σύνηθες για την αποκατάσταση της παθητικής στρώσης. Αυτά τα οξέα είναι εξαιρετικά διαβρωτικά και τοξικά:
Φοράτε γάντια ανθεκτικά στα οξέα (νιτρίλιο ή βουτυλικό καουτσούκ), ασπίδα προσώπου και ποδιά.
Εξουδετερώστε και απορρίψτε σωστά το χρησιμοποιημένο διάλυμα τουρσί σύμφωνα με τους τοπικούς περιβαλλοντικούς κανονισμούς.
Η παθητικοποίηση με κιτρικό οξύ (ASTM A380) είναι μια ασφαλέστερη εναλλακτική λύση για λιγότερο κρίσιμες εφαρμογές.
Λίστα ελέγχου συγκόλλησης πριν-Συγκόλληση, σε-διεργασία και ανάρτηση
Επαληθεύστε τον βαθμό, τον αριθμό θερμότητας και τις διαστάσεις σε σχέση με τις αναφορές δοκιμών υλικού.
Επιβεβαιώστε ότι το WPS είναι εγκεκριμένο και οι συγκολλητές είναι κατάλληλοι για την ισχύουσα διαδικασία και θέση.
Απολιπάνετε και στεγνώστε όλες τις επιφάνειες αρμών εντός 50 mm από την κεντρική γραμμή συγκόλλησης.
Επαληθεύστε τον τύπο μετάλλου πλήρωσης, την ταξινόμηση AWS και την κατάσταση αποθήκευσης.
Ελέγξτε τα πιστοποιητικά καθαρότητας θωρακισμένων αερίων. Αργό: 99,998% ελάχιστο.
Ρύθμιση εκ νέου-συστήματος εκκαθάρισης. επαληθεύστε την περιεκτικότητα σε οξυγόνο < 50 ppm με αναλυτή.
Επιβεβαιώστε τις διαστάσεις προσαρμογής-επάνω: διάκενο ρίζας, γωνία λοξοτομής, κακή ευθυγράμμιση (υψηλό-χαμηλό < 1 mm).
Σε-Λίστα ελέγχου διαδικασίας
Μετρήστε και καταγράψτε τη θερμοκρασία interpass πριν από κάθε πέρασμα.
Υπολογίστε και καταγράψτε την εισροή θερμότητας για κάθε πέρασμα.
Βουρτσίστε σκωρίες και οξείδια μεταξύ των περασμάτων με συρμάτινη βούρτσα από ανοξείδωτο χάλυβα.
Παρακολουθήστε συνεχώς την ταχύτητα ροής θωρακιστικού αερίου.
Επιθεωρήστε οπτικά κάθε πάσα πριν ξεκινήσει η επόμενη.
Δημοσίευση-Λίστα ελέγχου συγκόλλησης
Επιθεωρήστε οπτικά το περίγραμμα, το μέγεθος και τον αποχρωματισμό του τελικού σφαιριδίου συγκόλλησης.
Διεξάγετε NDE σύμφωνα με το σχέδιο επιθεώρησης (PT, RT, UT όπως καθορίζεται).
Επαληθεύστε ότι ο κύκλος PWHT ολοκληρώθηκε ανά WPS και καταγράψτε τα δεδομένα θερμοστοιχείου.
Τουρσί και παθητικοποίηση ανά προδιαγραφή. τεκμηριώστε τις χημικές συγκεντρώσεις και τον χρόνο έκθεσης.
Πραγματοποιήστε επιθεώρηση διαστάσεων (διάμετρος, ευθύτητα, τετράγωνο άκρου).
Συμπληρώστε και διατηρήστε όλα τα αρχεία συγκόλλησης για την απαιτούμενη περίοδο διατήρησης.
Σύναψη
Η συγκόλληση και η θερμική επεξεργασία σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα απαιτούν μια πειθαρχημένη προσέγγιση-με γνώμονα τη γνώση σε κάθε στάδιο - από την επιλογή βαθμού έως την τελική επιθεώρηση. Οι «προφυλάξεις» που περιγράφονται σε αυτόν τον οδηγό δεν είναι γραφειοκρατικές απαιτήσεις. Είναι οι μηχανικοί έλεγχοι που προστατεύουν την απόδοση του ολοκληρωμένου συστήματος σωληνώσεων, την ασφάλεια της εγκατάστασης στην οποία λειτουργεί και τη φήμη του κατασκευαστή που το κατασκεύασε.
Τα βασικά συμπεράσματα από αυτόν τον οδηγό μπορούν να συνοψιστούν σε πέντε αρχές:
Αντιστοιχίστε τον βαθμό και το υλικό πλήρωσης με το περιβάλλον σέρβις - χαμηλής-βαθμίδας άνθρακα ή σταθεροποιημένης ποιότητας για τις περισσότερες συγκολλημένες εφαρμογές.
Έλεγχος εισόδου θερμότητας και θερμοκρασίας ενδιάμεσης διέλευσης - το εύρος ευαισθητοποίησης (450–850 μοίρες ) είναι ο εχθρός της αντοχής στη διάβρωση.
Ο καθαρισμός, ο καθαρισμός και η προστασία - μόλυνσης και οξείδωσης προκαλούν περισσότερες αστοχίες συγκόλλησης παρά εσφαλμένη τεχνική.
Εφαρμόστε σωστά ή καθόλου το PWHT - η λάθος θερμική επεξεργασία είναι χειρότερη από καμία.
Τεκμηριώστε τα πάντα - η ιχνηλασιμότητα είναι η ραχοκοκαλιά ενός αξιόπιστου συστήματος ποιότητας.
Για τεχνικές ερωτήσεις-συγκεκριμένων έργων, βοήθεια για την επιλογή βαθμού ή συμβουλές προσαρμοσμένης κατασκευής, επικοινωνήστε με την ομάδα μηχανικών μας. Δεσμευόμαστε να παρέχουμε όχι μόνο την υψηλότερης ποιότητας-προϊόντα από ανοξείδωτο χάλυβα και κράμα νικελίου, αλλά και την τεχνική τεχνογνωσία για να διασφαλίσουμε ότι αποδίδουν όπως έχουν σχεδιαστεί καθ' όλη τη διάρκεια ζωής τους.
