Risoluzione delle comuni crepe da saldatura in tubazioni in lega di nichel: Guida pratica

Risoluzione delle comuni crepe da saldatura in tubazioni in lega di nichel: Guida pratica

La saldatura di tubi in lega di nichel, come quelli realizzati in Alloy 625, C-276, 400 o 600, è un'operazione fondamentale in settori che vanno dalla lavorazione chimica all'industria petrolifera offshore. Queste leghe sono scelte per la loro eccezionale resistenza alla corrosione e alle alte temperature, ma il loro comportamento in fase di saldatura è notevolmente diverso rispetto a quello dell'acciaio al carbonio o dell'acciaio inossidabile.

La formazione di fessurazioni durante o dopo la saldatura è un problema costoso e pericoloso. Questa guida supera la teoria e offre un approccio diretto e pratico per prevenire e risolvere i tipi di fessurazioni più comuni nella saldatura.

Perché si Fessurano le Leghe di Nichel: Le Cause Principali

Prima di passare alle soluzioni, comprendi le due cause principali:

1. Contaminazione: Le leghe di nichel sono estremamente sensibili alle impurità. Anche piccole quantità di zolfo, piombo, fosforo o altri elementi a basso punto di fusione possono causare crepe.

2. Alta Tensione Residua: Le leghe di nichel hanno una conducibilità termica inferiore e una maggiore espansione termica rispetto all'acciaio al carbonio. Ciò provoca tensioni residue più elevate dopo la saldatura, che possono rompere il cordone di saldatura se non gestite adeguatamente.

Identificazione e risoluzione dei tipi comuni di crepe

1. Crepe a caldo (crepe da solidificazione)

• Aspetto caratteristico: Crepe intergranulari che si formano nel metallo d'apporto durante la solidificazione. Sono spesso localizzate al centro del cordone di saldatura.

• Causa principale: Contaminazione (dal materiale di base, dal metallo d'apporto o dall'ambiente) oppure una composizione chimica del cordone di saldatura non corretta, che genera una microstruttura suscettibile.

Prevenzione e Soluzioni Pratiche:

• La Pulizia Meticolosa è Indispensabile: Questa è la regola numero 1.

  • Pulire le superfici interne ed esterne del tubo, la sede di saldatura e le aree adiacenti con una spazzola specifica in acciaio inossidabile.

  • Sgrassare tutti i componenti con un solvente come l'acetone per rimuovere oli, vernici e grasso. Evitare, se possibile, solventi clorurati.

• Controllo della Progettazione del Giunto e dell'Apporto Termico:

  • Utilizzare una progettazione del giunto che minimizzi il vincolo e permetta una buona penetrazione senza un eccessivo volume di saldatura.

  • Utilizzare un apporto termico basso o medio. Un elevato apporto termico aumenta le dimensioni della piscina di fusione e la segregazione delle impurità, favorendo la formazione di cricche. Seguire i parametri raccomandati dal produttore del materiale d'apporto.

• Scegliere il Materiale d'Apporto Corretto:

  • Utilizzare un materiale d'apporto "over-matched" progettato per resistere alle cricche. Ad esempio, utilizzare un ERNiCrMo-3 (Alloy 625) materiale d'apporto per la saldatura di molte leghe comuni a base di nichel e cromo. Questi materiali d'apporto contengono elementi come il niobio (Nb) che aiutano a "ricucire" i bordi dei grani durante la solidificazione.

2. Cracking da Minima Duttile (DDC)

• Aspetto caratteristico: Microfessurazioni intergranulari nel metallo d'apporto o in prossimità della linea di fusione, che si verificano tipicamente a temperature ben al di sotto della solidificazione.

• Causa principale: Si verifica quando la duttilità del metallo d'apporto è minima durante il raffreddamento e non riesce a sopportare le sollecitazioni da ritiro termico.

Prevenzione e Soluzioni Pratiche:

• Selezionare un Materiale d'Apporto Resistente al DDC: Questa è la strategia più efficace. Materiali d'apporto come ERNiCrFe-7 (FM-52) e ERNiCrCoMo-1 (Alloy 617) sono specificamente formulati con struttura granulare affinata e composizione chimica adatta a resistere al DDC.

• Tecnica di controllo della saldatura:

  • Usa un cordone a stringinatura invece di un cordone ampio e oscillante. L'oscillazione aumenta l'apporto termico complessivo e il tempo in cui il metallo permane nella gamma di temperature critiche in cui la duttilità è ridotta.

  • Lasciare un tempo adeguato tra i passaggi per controllare la temperatura tra i passi (tipicamente inferiore a 150°C / 300°F per molte leghe). Questo permette di gestire il ciclo di sollecitazione termica.

3. Fessurazione da invecchiamento sotto deformazione (SAC)

• Aspetto caratteristico: Fessure nella zona termicamente influenzata (HAZ) di leghe di nichel a indurimento per precipitazione (PH), come l'Alloy X-750, dopo il trattamento termico post-saldatura (PWHT) o durante il servizio a temperature elevate.

• Causa principale: La HAZ si indurisce a causa del ciclo termico di saldatura. Durante un successivo riscaldamento (per la distensione o PWHT), il metallo base si rinforza più rapidamente di quanto la HAZ possa rilassarsi attraverso il fluage, causando la fessurazione sotto tensione residua.

Prevenzione e Soluzioni Pratiche:

• Utilizzare un materiale di base in condizione di ricottura di solubilizzazione: Assicurarsi che il tubo sia in condizione di ricottura di solubilizzazione prima della saldatura.

• Modificare il ciclo di PWHT:

  • Riscaldare il più rapidamente possibile fino alla temperatura di invecchiamento per evitare permanenze nell'intervallo intermedio di temperatura di fessurazione.

  • In casi estremi, può essere necessario un ricottura completa dopo la saldatura (ma prima dell'invecchiamento), anche se spesso è impraticabile per sistemi di tubazioni di grandi dimensioni.

• Utilizzare un Metallo d'apporto a Bassa Resistenza: Impiegare un metallo d'apporto più morbido del metallo base invecchiato (ad esempio, AWS ERNiFeCr-1 per l'Alloy X-750). Questo consente al metallo di saldatura più morbido di deformarsi plasticamente e assorbire la sollecitazione, prevenendo la formazione di crepe nella zona termicamente influenzata.

Il Tuo Elenco di Controllo Pratico per la Procedura di Saldatura

Per prevenire fin dall'inizio la formazione di crepe, costruisci la tua procedura basandoti su questo elenco di controllo:

Cosa fare se si trova una fessura

1. Interrompere la saldatura: Non tentare di "saldare sopra" una fessura.

2. Rimuovere completamente la fessura: Utilizzare una mola o uno scalpellatore pneumatico per rimuovere interamente la fessura. Verificare la completa rimozione mediante ispezione con liquido penetrante (PT o controllo con colorante).

3. Identificare la causa radice: Era contaminazione? Eccessivo apporto termico? Materiale d'apporto errato? Non rieseguire la saldatura finché non si conosce la causa della fessurazione.

4. Risaldatura: Una volta risolta la causa ed eliminato completamente il difetto, eseguire nuovamente la saldatura nell'area utilizzando la procedura corretta.

Conclusione: si tratta di controllo

Saldare tubi in lega di nickel con successo non richiede forza bruta; si tratta di controllo e precisione. Concentrandosi sulla pulizia impeccabile , apporto termico controllato , e il scelta del metallo d'apporto corretto , è possibile produrre in modo costante saldature perfette e prive di cricche, garantendo l'integrità e la longevità dei sistemi tubieri ad alte prestazioni.

È sempre necessario attenersi alle specifiche di procedura di saldatura qualificate (WPS) e investire nella formazione dei saldatori per far comprendere loro il "perché" di queste pratiche specifiche.