Решаване на често срещани напречни пукнатини при заварка на тръби от никелови сплави: Практическо ръководство

Решаване на често срещани напречни пукнатини при заварка на тръби от никелови сплави: Практическо ръководство

Заваряването на тръби от никелови сплави, като например от сплав 625, C-276, 400 или 600, е от решаващо значение за индустрии от химическата обработка до офшорната нефтена и газова промишленост. Тези сплави се избират поради изключителната им устойчивост към корозия и високи температури, но поведението им при заваряване значително се различава от това на въглероден или неръждаема стомана.

Появата на пукнатини по време или след заваряване е скъп и опасен проблем. Това ръководство минава през теорията и предлага директен, практически подход за предотвратяване и решаване на най-често срещаните заваръчни пукнатини.

Защо се получават пукнатини при никеловите сплави: Основните причини

Преди да преминете към решенията, разберете двата основни виновника:

1. Замърсяване: Сплавите на никел са изключително чувствителни към примеси. Дори малки количества сера, олово, фосфор или други елементи с ниска точка на стопяване могат да причинят пукнатини.

2. Високо остатъчно напрежение: Сплавите на никел имат по-ниска топлопроводимост и по-голямо топлинно разширение в сравнение с въглеродната стомана. Това води до по-високи остатъчни напрежения след заварката, които могат да разкъсат заварката, ако не се управляват.

Идентифициране и решаване на често срещаните видове пукнатини

1. Горещи пукнатини (пукнатини при затвърдяване)

• Как изглеждат: Междугранулни пукнатини, които възникват в самия заваръчен метал при неговото затвърдяване. Често са центрирани по дължина на заваръчния шев.

• Основна причина: Замърсяване (от основния материал, присадъчния метал или околната среда) или неправилна химична съставка на заварката, която създава чувствителна микроструктура.

Практически превенция и решения:

• Метикулозната чистота е задължителна: Това е правило номер 1.

  • Почиствайте вътрешната и външната повърхност на тръбата, заваръчния фас и съседните области с специална четка от неръждаема стомана.

  • Дегресирайте всички компоненти с разтворител като ацетон, за да премахнете всички масла, боя и мазнини. Избягвайте хлорирани разтворители, ако е възможно.

• Контролиран дизайн на съединението и топлинния вход:

  • Използвайте конструкция на съединение, която минимизира ограниченията и осигурява добра проникване без излишен обем заварка.

  • Използвайте нисък до среден топлинен вход. Високият топлинен вход увеличава размера на заваръчната вана и сегрегацията на примесите, което предразполага към пукнатини. Следвайте препоръчаните от производителя на присадъчен материал параметри.

• Избор на правилния присадъчен материал:

  • Използвайте присадъчен материал с "по-високи характеристики", предназначен да се съпротивлява на пукнатини. Например използвайте ERNiCrMo-3 (Сплав 625) пълнител за заваряване на много често срещани никел-хром сплави. Тези пълнители съдържат елементи като ниобий (Nb), които помагат за "възстановяване" на границите на зърната по време на затваряне.

2. Пукнатини от намаляване на ковкостта (DDC)

• Как изглеждат: Тесни, интерзърнени пукнатини в заварения метал или веднага до линията на сливане, обикновено възникващи при температури значително под тази на затопляне.

• Основна причина: Това се случва, когато ковкостта на заварения метал е най-ниска по време на охлаждане и не може да издържи термичните напрежения от свиване.

Практически превенция и решения:

• Изберете прът за заваряване, устойчив към DDC: Това е най-ефективната стратегия. Прътовете за заваряване като ERNiCrFe-7 (FM-52) и ERNiCrCoMo-1 (Сплав 617) са специално формулирани с усъвършенствана структура на зърната и химичен състав, за да са устойчиви към DDC.

• Контролирана техника на заваряване:

  • Използвайте нишка от шев техника вместо широка, плетена нишка. Плетенето увеличава общия топлинен вход и времето, през което метала пребивава в критичния температурен диапазон, при който пластичността е ниска.

  • Осигурете достатъчно време между отделните слоеве, за да контролирате температурата между слоевете (обикновено под 150°C / 300°F за много сплави). Това позволява управление на термичния стресов цикъл.

3. Напукване от деформационно стареене (SAC)

• Как изглеждат: Пукалини в зоната, засегната от топлина (HAZ), при никелови сплави с утвърдяване чрез утайване (PH) (като Alloy X-750), след термична обработка след заваряване (PWHT) или по време на експлоатация при висока температура.

• Основна причина: Зоната, засегната от топлина, се втвърдява от топлинния цикъл на заваряването. По време на последващо нагряване (за отслабване на напреженията или PWHT), основният метал се усилва по-бързо, отколкото HAZ може да се релаксира чрез пълзене, което води до напукване под остатъчното напрежение.

Практически превенция и решения:

• Използвайте основен материал, подложен на разтворно отжигане: Уверете се, че тръбата е в състояние на разтворно отжигане преди заваряване.

• Модифицирайте цикъла на PWHT:

  • Нагрявайте възможно най-бързо до температурата на стареене, за да се избегне задържане в междинния диапазон на температурите за пукане.

  • В крайни случаи може да се наложи пълно отпускане след заваряване (преди стареене), макар че често е непрактично при големи тръбни системи.

• Използвайте присадъчен материал с ниска якост: Приложете присадъчен материал, който е по-мек от остарялата основна метална част (напр. AWS ERNiFeCr-1 за сплав X-750). Това позволява на по-мекия заваръчен материал да омекне и да абсорбира деформацията, предотвратявайки пукнатини в зоната около завара.

Вашият практически контролен списък за заваръчна процедура

За да се предотврати образуването на пукнатини от самото начало, изградете процедурата си въз основа на този контролен списък:

Какво да направите, ако откриете пукнатина

1. Спри заварката: Не се опитвайте да "заварявате върху" пукнатина.

2. Премахнете напълно пукнатината: Използвайте шлифовъчна машина или пневматичен гаучер, за да премахнете цялата пукнатина. Потвърдете пълното премахване чрез инспекция с проникващ течен метод (PT или Dye Check).

3. Установете основната причина: Беше ли причината замърсяване? Твърде висок топлинен вход? Неподходящ пълнеж? Не заварявайте повторно, докато не разберете защо е възникнала пукнатината.

4. Преваряване: След като е отстранена причината и дефектът е напълно премахнат, заварете отново зоната, като използвате правилната процедура.

Заключение: Въпросът е за контрол

Успешното заваряване на тръби от никелови сплави не е въпрос на груба сила; това е въпрос на контрол и прецизност. Като се фокусирате върху безупречна чистота , контролирана топлинна внос , а избора на правилния присадъчен материал , можете постоянно да получавате качествени, без пукнатини заварки, които ще гарантират цялостността и дълголетието на вашите високоефективни тръбни системи.

Винаги стриктно спазвайте квалифицираните спецификации за заваръчна процедура (WPS) и инвестирайте в обучение на заварчиците, за да разберат "защо" зад тези конкретни практики.