Kimpalan Medan Keluli Tahan Karat: Perlindungan Cuaca, Pemanasan Awal dan-Pemeriksaan Kimpalan

Mengapa Kimpalan Medan Keluli Tahan Karat Memerlukan Buku Permainan yang Berbeza

Kimpalan keluli tahan karat yang dibuat di lapangan gagal kerana tiga sebab yang boleh diramal -- pencemaran atmosfera (oksigen dan lembapan yang dipacu angin), pengurusan terma yang salah (melangkau pemanasan awal pada bahagian tebal atau martensit) dan pemeriksaan yang tidak mencukupi (terutamanya pemeriksaan rintangan kakisan yang kedai-kedai melakukan secara rutin tetapi tapak secara rutin dilangkau). Setiap satu boleh dicegah dengan prosedur berstruktur. Panduan ini memberikan anda nombor, ambang dan senarai semak pemeriksaan untuk mengimpal keluli tahan karat dengan jayanya di luar kedai terkawal.

Mengapa Perlindungan Cuaca Lebih Kritikal untuk Keluli Tahan Karat Daripada Keluli Karbon?

Keluli tahan karatlebih sensitif kepada pencemaran atmosfera daripada keluli karbon kerana rintangan kakisannya bergantung sepenuhnya pada filem oksida kromium-pasif -- dan filem itu dimusnahkan oleh pengambilan nitrogen, hidrogen daripada lembapan dan pengoksidaan permukaan semasa mengimpal. Kimpalan keluli karbon yang terdedah kepada angin mungkin memerlukan lebih banyak pembersihan; kimpalan tahan karat yang terdedah kepada angin yang sama boleh mengalami kehilangan rintangan kakisan yang kekal di zon terjejas haba (HAZ).

Mekanismenya adalah mudah. Semasa mengimpal, kolam lebur adalah reaktif secara kimia. Jika udara ambien ditarik ke dalam arka (oleh angin) atau jika kelembapan hinggap pada sambungan, kimpalan yang terhasil menyerap nitrogen dan hidrogen. Nitrogen membentuk kromium nitrida pada sempadan butiran -- secara langsung mengeluarkan kromium daripada larutan pepejal dan memusnahkan filem pasif. Hidrogen menyebabkan keliangan dan, dalam gred martensit, keretakan tertunda. Oleh itu, kawalan medan yang paling penting adalah melindungi arka dan kimpalan panas daripada atmosfera.

Pada Kelajuan Angin Anda Mesti Hentikan Kimpalan atau Tambah Penahan Angin?

Di atas 8 km/j (5 mph) angin berterusan, pelindung GTAW (TIG) terjejas dan penahan angin adalah wajib; melebihi 16 km/j (10 mph), SMAW dan GMAW juga memerlukan penahan angin atau gerai tertutup. Tiada "toleransi angin" yang selamat untuk-kimpalan tahan karat udara terbuka.

Bagaimanakah Hujan, Salji dan Kelembapan Mempengaruhi Kimpalan Tahan Karat?

Sebarang lembapan yang boleh dilihat pada sendi atau dalam laluan gas pelindung menyebabkan keliangan hidrogen dan ketidakstabilan arka; mengimpal dalam hujan atau salji adalah dilarang oleh semua kod utama (ASME Bahagian IX, AWS D1.6). Kelembapan relatif melebihi 90% memerlukan pra-bahan habis pakai dan memanaskan logam asas ke tangan-panas (di atas takat embun).

Hujan / salji / pemeluwapan aktif: HENTIKAN kimpalan. Keringkan sendi, sahkan titik embun,-wujudkan semula persekitaran yang dilindungi

Kelembapan relatif 70-90%: Gunakan-elektrod hidrogen rendah (kadaran H4 atau H5); bakar elektrod yang dilindungi fluks mengikut spesifikasi

Kelembapan relatif > 90%: Panaskan logam asas kepada sekurang-kurangnya 5 darjah di atas takat embun; wayar pengisi pra-kering; pertimbangkan khemah penyahlembapan

Pemeriksaan titik embun: Jika suhu permukaan logam berada dalam 3 darjah takat embun, pemeluwapan akan terbentuk -- panaskan logam sebelum mengimpal

Apakah Suhu Ambien Selamat Minimum untuk Kimpalan Medan?

Di bawah 0 darjah (32 darjah F), kimpalan tahan karat austenit boleh dilakukan tetapi memerlukan pemanasan awal kepada sekurang-kurangnya 15 darjah (60 darjah F) untuk mengelakkan pemeluwapan dan kejutan haba; di bawah -18 darjah (0 darjah F), walaupun kimpalan austenit yang dipanaskan terlebih dahulu menjadi berisiko dan gred martensit mesti dipanaskan hingga 150-200 darjah .

Adakah Keluli Tahan Karat Austenitik Perlu Dipanaskan di Lapangan?

Sebagai peraturan, keluli tahan karat austenit (304, 316, 321, 347) TIDAK memerlukan prapanas atas sebab metalurgi -- tetapi keadaan medan (ambien sejuk, lembapan, bahagian tebal) selalunya menjadikan prapanas suhu rendah (15-100 darjah ) diperlukan untuk mengelakkan kecerunan dan mengawal terma.

Keluli tahan karat austenit tidak boleh dikeraskan dengan rawatan haba, jadi pemanasan awal untuk kekuatan tidak diperlukan. Walau bagaimanapun, medan memperkenalkan dua sebab prapanas masih digunakan: (1) untuk menghalau kelembapan permukaan dan mencegah keliangan hidrogen, dan (2) untuk mengurangkan kadar penyejukan dan meminimumkan herotan pada bahagian tebal. Suhu prapanas hendaklah dikekalkan rendah -- prapanas berlebihan (melebihi 150 darjah ) mempercepatkan pemekaan (kerpasan kromium karbida) dalam HAZ gred tidak stabil seperti 304.

Bilakah Prapanas Wajib untuk Kimpalan Medan Keluli Tahan Karat?

Prapemanasan menjadi wajib untuk tiga keluarga tahan karat -- martensit (410/420), ferit (430/444) dan gred pengerasan kerpasan (17-4PH) -- serta mana-mana gred yang dikimpal di bawah titik beku atau melebihi ketebalan 25 mm dalam cuaca sejuk.

Bagaimana Anda Mengukur dan Mengawal Prapanas dengan Betul di Padang?

Gunakan pyrometer kenalan atau suhu-menunjukkan krayon (Tempilstik) -- jangan sekali-kali meneka dengan sentuhan

Ukur sekurang-kurangnya 75 mm (3 inci) dari sambungan kimpalan, pada kedua-dua belah plat

Kekalkan prapanas sepanjang kimpalan; -semak semula antara pas (suhu antara laluan)

Untuk gred martensit, jangan biarkan kimpalan menyejuk di bawah prapanas antara pas -- gunakan selimut haba atau penyejukan terkawal

Dokumenkan suhu prapanas dan interpass pada rekod kimpalan (diperlukan oleh ASME / AWS D1.6)

Apakah Kaedah Pemeriksaan yang Digunakan untuk Kimpalan Tahan Karat Medan?

Pemeriksaan lapangan bagi kimpalan tahan karat menggunakan kaedah yang sama seperti kimpalan kedai -- visual (VT), penetrant (PT), zarah magnet (MT, untuk ferit/martensitik sahaja), radiografi (RT) dan ultrasonik (UT) -- tetapi pengesahan rintangan kakisan (pemeriksaan penjerukan/pasivasi dan ferik klorida atau kuprum sulfat yang paling kerap dilangkau untuk prestasi medan jangka panjang) adalah yang paling kerap dilangkau.

Mengapa Kakisan-Periksa Rintangan Langkah Paling Sering Dilangkau?

Kegagalan medan tunggal yang paling biasa bagi kimpalan tahan karat BUKAN retak struktur -- ia adalah kakisan setempat pada kimpalan (reput kimpal, serangan garis pisau atau pengoksidaan warna haba) kerana filem pasif tidak pernah dipulihkan selepas dikimpal. Kedai jeruk dan pasifkan setiap kimpalan; krew lapangan sering melangkaunya, dan hasilnya adalah kimpalan yang kelihatan baik tetapi menghakis dalam beberapa bulan.

Selepas mengimpal, kawasan HAZ dan kimpalan kehilangan kromium kepada pengoksidaan (warna haba) dan boleh membentuk karbida kromium (pemekaan). Tanpa pemulihan lapisan pasif, kimpalan menjadi titik paling lemah dalam sistem. Pembaikan adalah mudah tetapi wajib:

Mekanikal: Berus wayar-dengan berus tahan karat khusus (tidak sekali-kali berus keluli karbon -- pencemaran besi menyebabkan karat)

Penjerukan: Sapukan pes jeruk (nitrik + asid hidrofluorik) untuk menghilangkan warna haba; meneutralkan dan bilas

Pempasifan: Pempasifan ASTM A967 sitrik atau asid nitrik untuk membina semula filem-oksida kromium

Sahkan: Ujian kuprum sulfat (ASTM A967) atau ujian ferik klorida (ASTM A923) mengesahkan kualiti pempasifan

Dokumen: Rekodkan penjerukan/pasivasi pada log kimpalan -- diperlukan untuk perkhidmatan makanan, farmasi dan nuklear

Bagaimanakah Anda Memeriksa Pemekaan dan Pereputan Kimpalan di Lapangan?

Pemekaan (kerpasan kromium karbida pada sempadan butiran dalam HAZ) dikesan secara tidak-memusnahkan oleh ujian Strauss (ASTM A262 Practice E) pada kupon sampel, atau melalui ujian ferik klorida medan (ASTM A923 Kaedah C) pada kimpalan sebenar. Untuk gred stabil (321, 347) dan L-gred (316L, 304L), risiko pemekaan adalah rendah; untuk 304/316 yang tidak stabil dalam julat 425-870 darjah, ia adalah tinggi.

Apakah Dokumentasi yang Perlu Ada dalam Rekod Kimpalan Medan?

Tarikh, lokasi, ID pengimpal dan nombor rujukan WPS/PQR

Gred logam asas + nombor haba (kebolehkesanan kepada sijil kilang)

Pengelasan logam pengisi + nombor haba/lot

Prapanas dan suhu interpass (nilai yang diukur, bukan "OK")

Keadaan persekitaran: kelajuan angin, kelembapan, takat embun, status hujan/salji

Jenis gas pelindung + kadar aliran (untuk GTAW/GMAW)

Keputusan pemeriksaan: Penemuan VT/PT/RT/UT + piawaian penerimaan

Penjerukan/pasif dilakukan? Kaedah dan keputusan ujian

Laporan ketidakpatuhan (NCR) untuk sebarang kecacatan dan rekod pembaikan yang boleh ditolak

Proses Kimpalan Mana Yang Terbaik untuk Kimpalan Tahan Karat Medan?

GTAW (TIG) kekal sebagai proses medan pilihan untuk paip keluli tahan karat dan bahagian nipis kerana ia menghasilkan kimpalan-tahan kakisan paling bersih dan paling bersih dengan percikan minimum. SMAW (stick) adalah yang terbaik untuk bahagian tebal dan kerja luar; GMAW (MIG) sesuai dengan kimpalan struktur-volume tinggi dengan perlindungan gas yang betul. FCAW biasanya dielakkan untuk perkhidmatan kritikal-karat karat.

Mengapa Gas Pembersihan Dalaman Kritikal untuk Kimpalan Paip Tahan Karat?

Untuk paip dan tiub tahan karat, pembersihan argon dalaman pada bahagian akar adalah wajib untuk mengelakkan pengoksidaan permukaan kimpalan dalam (yang sebaliknya akan menjadi tapak kakisan dan gagal menjaga kebersihan/makanan atau perkhidmatan-ketulenan tinggi). Tanpa pembersihan, laluan akar teroksida kepada lapisan hitam, kromium-habis.

Gas bersih: 99.999% argon (Gred 5); jangan sekali-kali menggunakan nitrogen atau udara termampat sebagai pembersihan

Bersihkan sehingga paras oksigen di bawah 50 ppm (gunakan monitor oksigen) sebelum memukul arka

Kekalkan pembersihan positif melalui akar dan hot-pass; tirus selepas cap pass sejuk di bawah 350 darjah

Untuk diameter besar: gunakan empangan kembung atau kertas pembersihan larut untuk mengurangkan isipadu argon

Perkara yang Salah dan Cara Pra-Prosedur Menghalangnya

Kes 1: Kimpalan Tangki Wain Berkarat Dalam Masa 6 Bulan -- Hilang Pasif

Tangki simpanan wain tahan karat gred-makanan 304L telah dikimpal-di kawasan pantai. Kontraktor melakukan VT dan PT (kedua-duanya lulus) tetapi melangkau penjerukan dan pempasifan, memetik tekanan jadual. Enam bulan kemudian, pemilik melaporkan coretan karat di sepanjang setiap jahitan kimpalan. Siasatan menunjukkan haba-pengoksidaan warna telah menghabiskan kromium dalam HAZ, dan pencemaran besi daripada berus keluli karbon yang dikongsi telah menimbulkan karat. Pemulihan: pengilat mekanikal penuh + pempasifan asid sitrik setiap ASTM A967, diikuti dengan ujian kuprum sulfat (semua lulus). Langkah pasif, sekiranya ia dilakukan pada mulanya, akan menelan kos di bawah $2,000; kos pemulihan $40,000 dan masa henti tangki diperlukan semasa musim menuai.

Kes 2: Saluran Paip Dupleks Retak Dalam Cuaca Sejuk -- Dilangkau Panaskan

Talian paip tahan karat dupleks 2205 telah dikimpal pada musim sejuk pada -ambien 10 darjah tanpa prapanas. Prosedur itu menetapkan prapanas hingga 100 darjah , tetapi kru menilai ia "tidak perlu untuk tahan karat." Tiga daripada 14 kimpalan menunjukkan keretakan tertunda pada akar dalam masa 48 jam. Metallografi mendedahkan ferit berlebihan dengan sigma-pembentukan fasa dan{13}}retak mikro dalam HAZ -- disebabkan oleh penyejukan pantas melalui julat 300-950 darjah berbahaya tanpa kawalan haba. Penyelesaiannya: kimpal semula semua penyambung dengan prapanas 120 darjah, lintasan yang dipegang pada 150 darjah , dan ukuran ferit (8-12 FN) disahkan pada setiap kimpalan. Jumlah kerja semula: 11 hari dan $85,000. Prapanas asal akan menambah 4 jam setiap sambungan.

Kes 3: Platform Luar Pesisir 316L Paip Gagal Hydrotest -- Keliangan Angin

Pengubahsuaian platform luar pesisir mengimpal paip 316L menggunakan GTAW dalam angin 20 km/j (12 mph) dengan hanya separa penahan angin. Kimpalan melepasi VT tetapi gagal dalam ujian hidrostatik dengan kebocoran lubang jarum. RT menunjukkan keliangan kelompok (nitrogen) dalam laluan akar -- entrainment udara telah mencemari perisai argon. Pembaikan memerlukan pemotongan 300 mm paip, kimpalan semula di dalam habitat kimpalan penuh (khemah tertutup dengan tekanan positif), dan ujian semula. Habitat, sekiranya ia digunakan pada mulanya, akan menelan kos $3,000/hari selama 2 hari; kegagalan dan kerja semula kos $60,000 ditambah 5 hari masa pelantar luar pesisir.

Soalan Lazim

S: Bolehkah anda mengimpal keluli tahan karat dalam hujan?

Tidak. Mengimpal keluli tahan karat dalam hujan, salji atau pemeluwapan aktif adalah dilarang oleh ASME Seksyen IX, AWS D1.6, dan semua kod antarabangsa utama. Kelembapan memasukkan hidrogen ke dalam kolam kimpalan, menyebabkan keliangan dan, dalam gred martensit, keretakan tertunda. Jika hujan bermula, berhenti serta-merta, keringkan sendi dan -wujudkan semula persekitaran yang dilindungi (khemah atau habitat) sebelum menyambung semula. Satu-satunya pengecualian ialah kimpalan basah bawah air automatik sepenuhnya, yang menggunakan proses berbeza sepenuhnya dan tidak terpakai kepada perkhidmatan tahan karat sensitif-karat.

S: Adakah anda perlu memanaskan keluli tahan karat 316L sebelum mengimpal?

Secara umumnya tidak, atas sebab metalurgi -- 316L tidak-boleh dikeraskan dan rendah-karbon, jadi pemanasan awal tidak diperlukan untuk kekuatan. Walau bagaimanapun, dalam keadaan medan di bawah 0 darjah atau melebihi 90% kelembapan, prapanas rendah (15-100 darjah ) digunakan untuk menghalau kelembapan dan mengelakkan pemeluwapan. Pastikan prapanas di bawah 150 darjah untuk mengelakkan pemekaan. Untuk bahagian tebal (melebihi 25 mm) dalam cuaca sejuk, panaskan hingga 50-100 darjah juga mengurangkan herotan dan keretakan kecerunan terma. Sentiasa ikuti WPS projek -- jika ia menyatakan prapanas, gunakannya.

S: Apakah yang berlaku jika anda melangkau kepasifan selepas mengimpal keluli tahan karat?

Tanpa pempasifan, kimpalan dan HAZ mengekalkan lapisan permukaan kromium-yang teroksida (warna haba) yang ketara kurang tahan kakisan-berbanding logam asas. Dalam persekitaran yang agresif (klorida, asid, makanan/pharma), ini membawa kepada kakisan setempat -- coretan karat, pitting atau pereputan kimpalan -- biasanya dalam tempoh beberapa bulan hingga beberapa tahun. Pembaikan (penjerukan + pempasifan + pengesahan) adalah murah jika dilakukan secara proaktif tetapi mahal jika ditangguhkan sehingga gagal. Untuk sebarang perkhidmatan kritikal kakisan atau kebersihan, pempasifan adalah wajib dan harus direkodkan pada log kimpalan.

S: Bagaimanakah anda melindungi kimpalan keluli tahan karat daripada angin di tapak pembinaan?

Gunakan penahan angin fizikal: habitat kimpalan (khemah tertutup dengan tekanan dalaman positif), skrin penahan angin mudah alih, atau sekurang-kurangnya perisai tempatan di sekeliling kimpalan. Untuk GTAW, walaupun angin 8 km/j menjejaskan perisai argon; melebihi 16 km/j, kepungan penuh diperlukan. Tingkatkan aliran gas pelindung sebanyak 20% dalam keadaan marginal, tetapi peningkatan aliran sahaja tidak dapat mengimbangi angin terus -- halangan fizikal sentiasa diperlukan. Pantau angin dengan anemometer mudah dan hentikan jika ia melebihi had kod.

S: Bolehkah anda menggunakan peralatan dan alat kimpalan yang sama untuk keluli tahan karat dan karbon?

Tidak -- bukan tanpa pengasingan yang ketat. Zarah keluli karbon tertanam dalam karat biji permukaan tahan karat dan memusnahkan rintangan kakisan. Gunakan pengisar, berus dawai, pengapit dan tukul serpihan yang berdedikasi-sahaja. Jika alat telah menyentuh keluli karbon, ia mesti dibersihkan (atau lebih baik, diganti) sebelum bersentuhan dengan tahan karat. Banyak fabrikasi menggunakan peralatan berkod warna (biru untuk tahan karat, merah untuk karbon) untuk mengelakkan pencemaran silang di tapak. Logam pengisi juga mesti disimpan secara berasingan dan dikeringkan.

JN Alloy membekalkan paip keluli tahan karat dan aloi nikel, tiub, plat, kelengkapan dan bebibir dengan laporan ujian kilang penuh dan pensijilan EN 10204 3.1 -- sedia untuk kimpalan medan di mana-mana sahaja. Hubungi kami untuk gred 304L, 316L, 321, 347, dupleks 2205/2507 dan Inconel 625: Info@jnalloy.com|+86 19339900211|www.jnalloy.com