Řešení běžných svarových trhlin v niklových slitinových potrubích: Praktický průvodce

Řešení běžných svarových trhlin v niklových slitinových potrubích: Praktický průvodce

Svařování trubek z niklových slitin, jako jsou slitiny 625, C-276, 400 nebo 600, je kritickou úlohou v odvětvích od chemického zpracování až po offshore těžbu ropy a plynu. Tyto slitiny jsou vybírány pro jejich vynikající odolnost proti korozi a vysokým teplotám, ale jejich svařovací chování se výrazně liší od uhlíkové nebo nerezové oceli.

Vznik trhlin během nebo po svařování je nákladným a nebezpečným problémem. Tento průvodce přechází přes teorii a nabízí přímý, praktický přístup k prevenci a řešení nejčastějších svařovacích trhlin.

Proč vznikají trhliny v niklových slitinách: Hlavní příčiny

Než se pustíte do řešení, pochopte dva hlavní viníky:

1. Kontaminace: Slitiny niklu jsou extrémně citlivé na nečistoty. I malé množství síry, olova, fosforu nebo jiných prvků s nízkou teplotou tání může způsobit vznik trhlin.

2. Vysoké zbytkové napětí: Slitiny niklu mají nižší tepelnou vodivost a vyšší tepelnou roztažnost než uhlíková ocel. To vede k vyšším zbytkovým napětím po svařování, která mohou svar roztáhnout, pokud nejsou řádně řízena.

Identifikace a řešení běžných typů trhlin

1. Horké trhliny (trhliny při tuhnutí)

• Jak to vypadá: Mezizrnné trhliny vznikající přímo ve svářeném kovu během tuhnutí. Často se objevují ve středu svarového švu.

• Hlavní příčina: Znečištění (ze základního materiálu, přídavného materiálu nebo prostředí) nebo nesprávná chemická skladba svaru, která vytváří náchylnou mikrostrukturu.

Praktická prevence a řešení:

• Důkladná čistota je nepodmínkou: Toto je pravidlo #1.

  • Vyčistěte vnitřní i vnější povrch trubky, svarový pás a přilehlé oblasti pomocí speciálního kartáče z nerezové oceli.

  • Odmažte všechny součásti pomocí rozpouštědla, jako je aceton, abyste odstranili veškeré oleje, barvy a tuky. Pokud je to možné, vyhýbejte se chlorovaným rozpouštědlům.

• Kontrola návrhu spoje a tepelného vstupu:

  • Použijte konstrukci spoje, která minimalizuje omezení a umožňuje dobré prohoření bez nadměrného objemu sváru.

  • Použijte nízký až střední tepelný vstup. Vysoký tepelný vstup zvětšuje velikost svarové lázně a segregaci nečistot, čímž podporuje vznik trhlin. Dodržujte doporučené parametry výrobce přídavného materiálu.

• Zvolte správný přídavný materiál:

  • Použijte „přetavený“ přídavný materiál navržený tak, aby odolával tvorbě trhlin. Například použijte ERNiCrMo-3 (slitina 625) přídavný materiál pro svařování mnoha běžných niklových a chrom-niklových slitin. Tyto přídavné materiály obsahují prvky jako niob (Nb), které pomáhají "hojit" hranice zrn během tuhnutí.

2. Tvárnostní křehkostní trhliny (DDC)

• Jak to vypadá: Jemné interkrystalické trhliny v svarovém kovu nebo velmi blízko tavené hranici, obvykle vznikající při teplotách daleko pod teplotou tuhnutí.

• Hlavní příčina: Stává se to, když je tažnost svarového kovu během chlazení na své nejnižší úrovni a nemůže odolat tepelným smršťovacím napětím.

Praktická prevence a řešení:

• Vyberte přídavný materiál odolný proti DDC: Toto je nejúčinnější strategie. Přídavné materiály jako ERNiCrFe-7 (FM-52) a ERNiCrCoMo-1 (slitina 617) jsou speciálně formulovány s jemnou strukturou zrn a chemickým složením, aby odolávaly DDC.

• Ovládací technika svařování:

  • Použijte pájecí šev technika namísto velkého, přehazovaného švu. Přehazování zvyšuje celkový tepelný příkon a dobu, po kterou kov stráví v kritickém teplotním rozsahu, kde je nízká tažnost.

  • Dodržte dostatečný čas mezi jednotlivými průběhy pro kontrolu teploty mezi vrstvami (obvykle pod 150 °C / 300 °F u mnoha slitin). Tím se řídí tepelný cyklus napětí.

3. Štěpné stárnutí (SAC)

• Jak to vypadá: Trhliny v tepelně ovlivněné zóně (HAZ) slitin niklu s vytvrzováním výrazováním (PH) (např. slitina X-750) po tepelném zpracování po svařování (PWHT) nebo během provozu za vysoké teploty.

• Hlavní příčina: HAZ je ztvrdlá tepelným cyklem svařování. Během následného ohřevu (pro odlehčení napětí nebo PWHT) se základní materiál posiluje rychleji, než může HAZ relaxovat pomocí krypu, což způsobuje trhliny pod vnitřním napětím.

Praktická prevence a řešení:

• Použijte materiál v podmínkách žíhování roztoku: Ujistěte se, že je potrubí v podmínkách žíhování roztoku před svařováním.

• Upravte cyklus PWHT:

  • Zahřívejte co nejrychleji na teplotu stárnutí, abyste se vyhnuli zdržování v mezilehlém rozsahu teplot náchylných k trhlinám.

  • V extrémních případech může být po svařování (ale před stárnutím) nutné úplné žíhání za tepla, i když je to často nepraktické u velkých potrubních systémů.

• Použijte slitinu na bázi měkkého přídavného materiálu: Použijte přídavný materiál, který je měkčí než zesíťovaný základní kov (např. AWS ERNiFeCr-1 pro slitinu X-750). To umožňuje měkčímu svarovému kovu deformovat se a pohltit napětí, čímž se zabrání vzniku trhlin v tepelně ovlivněné oblasti.

Váš praktický kontrolní seznam postupu svařování

Chcete-li od začátku předejít vzniku trhlin, sestavte svůj postup podle tohoto kontrolního seznamu:

Co dělat, když najdete trhlinu

1. Zastavte svařování: Nepokoušejte se "přesvarovat" trhlinu.

2. Úplně odstraňte trhlinu: Použijte brusku nebo pneumatický frézovací nástroj k úplnému odstranění trhliny. Úplnost odstranění ověřte kapilární kontrolou (PT nebo kontrola barvivem).

3. Identifikujte kořenovou příčinu: Byla to kontaminace? Vysoký přívod tepla? Špatný přídavný materiál? Nezačínejte znovu svařovat, dokud neznáte příčinu vzniku trhliny.

4. Přivařit znovu: Jakmile je příčina odstraněna a vadná část úplně odstraněna, opakovaně přivařte oblast pomocí správného postupu.

Závěr: Jde o kontrolu

Úspěšné svařování trubek z niklové slitiny nejde o hrubou sílu; jde o kontrolu a přesnost. Zaměřením na bezchybnou čistotu , kontrolovaný přívod tepla , a volbu správného přídavného materiálu můžete pravidelně vyrábět kvalitní, beztrhlinové svary, které zajistí integritu a dlouhou životnost vašich vysokovýkonných potrubních systémů.

Vždy dodržujte kvalifikované specifikace svařovacích postupů (WPS) a investujte do školení svařováků, aby pochopili „proč“ stojí za těmito konkrétními postupy.