Nikel Alaşım Borularda Yaygın Kaynak Çatlaklarının Çözümü: Pratik Bir Rehber

Nikel Alaşım Borularda Yaygın Kaynak Çatlaklarının Çözümü: Pratik Bir Rehber

Alloy 625, C-276, 400 veya 600 gibi nikel alaşımlı boruların kaynaklanması, kimyasal işleme kadar denizaltı petrol ve gazı endüstrilerinde kritik bir görevdir. Bu alaşımlar korozyona ve yüksek sıcaklıklara karşı olağanüstü dirençleri nedeniyle seçilir, ancak kaynak davranışları karbon veya paslanmaz çelikten belirgin bir şekilde farklıdır.

Kaynak sırasında veya sonrasında çatlaklar pahalı ve tehlikeli bir sorundur. Bu kılavuz teoride bir kesit yapar ve en yaygın kaynak çatlaklarının önlenmesi ve çözülmesi için doğrudan, pratik bir yaklaşım sağlar.

Nikel Alaşımlarının Kırılma Nedenleri: Temel Nedenler

Çözümlere dalmadan önce iki ana nedeni anlayın:

1. Kirlenme: Nikel alaşımlar, safsızlıklara karşı son derece duyarlıdır. Kükürt, kurşun, fosfor veya diğer düşük erime noktasına sahip küçük miktarlardaki elementler çatlaklara neden olabilir.

2. Yüksek Artık Gerilme: Nikel alaşımların karbon çeliğe göre daha düşük termal iletkenliği ve daha yüksek termal genleşmesi vardır. Bu durum kaynak sonrası daha yüksek artık gerilmelere yol açar ve bu da kontrol edilmezse kaynağı ayırabilir.

Yaygın Çatlak Türlerini Belirleme ve Çözme

1. Sıcak Çatlama (Katılaşma Çatlaması)

• Görünüşü: Kaynak metalinin katılaştığı sırada meydana gelen tane içi çatlaklar. Genellikle kaynak dikişinin ortasında yer alırlar.

• Birincil Neden: Temel malzeme, dolgu metali veya çevre kaynaklı kontaminasyon ya da çatlak oluşumuna yatkın bir mikroyapı oluşturan hatalı kaynak kimyası.

Pratik Önleme ve Çözümler:

• Titiz Temizlik Zorunludur: Bu, #1 kuraldır.

  • Boru iç ve dış yüzeylerini, kaynak ağzını ve bitişik alanları paslanmaz çelik için özel tel fırça ile temizleyin.

  • Tüm bileşenleri aseton gibi bir çözücüyle yağlarından, boyalarından ve greslerinden arındırmak üzere dekapre edin. Mümkünse klorlu çözücülerden kaçının.

• Birleşim Tasarımı ve Isı Girdisini Kontrol Edin:

  • Aşırı kaynak hacmi olmadan iyi nüfuziyet sağlarken kısıtlamayı en aza indiren bir birleşim tasarımı kullanın.

  • Düşük ila orta ısı girdisi kullanın. Yüksek ısı girdisi ergimiş bölgenin büyüklüğünü ve safsızlıkların ayrışmasını artırarak çatlama eğilimini artırır. Dolgu metali üreticisinin önerdiği parametreleri uygulayın.

• Doğru Dolgu Metali Seçin:

  • Çatlama direnci sağlayan "aşırı uyumlu" bir dolgu metali kullanın. Örneğin, bir ERNiCrMo-3 (Alloy 625) çoğu yaygın nikel-krom alaşımının kaynak edilmesi için dolgu malzemesi. Bu dolgu malzemeleri katılaşma sırasında tane sınırlarını "iyileştiren" niyobyum (Nb) gibi elementleri içerir.

2. Süneklik Düşmesi Çatlaması (DDC)

• Görünüşü: Kaynak metalinde ya da ergime çizgisine çok yakın yerlerde, genellikle katılaşmadan çok daha düşük sıcaklıklarda oluşan ince, intergranüler çatlaklar.

• Birincil Neden: Kaynak metalinin soğuma sırasında sünekliğinin en düşük seviyede olduğu anda meydana gelir ve termal büzülme gerilmelerine karşı koyamaz.

Pratik Önleme ve Çözümler:

• DDC'ye Karşı Dirençli Bir Dolgu Metal Seçin: Bu, en etkili stratejiktir. ERNiCrFe-7 (FM-52) ve ERNiCrCoMo-1 (Alloy 617) gibi dolgu metalleri, DDC'ye karşı direnç sağlamak amacıyla özel olarak gelişmiş tane yapısı ve kimyasal bileşimle formüle edilmiştir.

• Kontrol Kaynak Tekniği:

  • Bir stringer dikiş geniş, dolgu yaparak dikiş yerine. Dolgu yapmak, toplam ısı girişini ve metalin sünekliğinin düşük olduğu kritik sıcaklık aralığında geçirilen süreyi artırır.

  • Geçişler arasında yeterli süre bırakarak geçiş sıcaklığı kontrol edilmelidir (çoğu alaşımda tipik olarak 150°C / 300°F altında). Bu, termal gerilim döngüsünü yönetir.

3. Şekil Değiştirme-Çağırmalı Çatlama (SAC)

• Görünüşü: Çökelme sertleştirmeli (PH) nikel alaşımlarında (örneğin Alloy X-750 gibi) kaynak sonrası ısıl işlem (PWHT) veya yüksek sıcaklıkta servis sırasında Isı Etki Bölgesi'nde (HAZ) oluşan çatlaklar.

• Birincil Neden: HAZ, kaynak ısısı döngüsüyle sertleşir. Daha sonraki ısıtmada (gerilim giderme veya PWHT için), temel metal HAZ'nin sünme ile gevşeyebileceğinden daha hızlı mukavemet kazanır ve bu da kalıntı gerilme altında çatlamaya neden olur.

Pratik Önleme ve Çözümler:

• Çözelti-Anneal Edilmiş Temel Malzeme Kullanın: Kaynaktan önce borunun çözelti-anneal edilmiş durumda olduğundan emin olun.

• PWHT Döngüsünü Değiştirin:

  • Ara çatlama sıcaklık aralığında kalınmasını önlemek için olabildiğince hızlı bir şekilde yaşlandırma sıcaklığına ısıtın.

  • Aşırı durumlarda, büyük boru sistemleri için genellikle uygulanması zor olsa da, kaynaktan sonra (yaşlandırmadan önce) tam çözme tavlaması gerekebilir.

• Düşük Mukavemetli Kaynak Doldurma Metalini Kullanın: Yaşlandırılmış ana metalden daha yumuşak olan bir doldurma metali kullanın (örneğin, Alloy X-750 için AWS ERNiFeCr-1). Bu, yumuşak kaynak metalinin akarak şekil değiştirmeyi emmesine ve ISAB'ın çatlamasını önlemesine olanak tanır.

Pratik Kaynak Prosedürü Kontrol Listesi

İlk aşamada çatlakların oluşmasını önlemek için prosedürünüzü bu kontrol listesine göre oluşturun:

Bir Çatlak Bulursanız Yapılacaklar

1. Kaynağı Durdurun: Bir çatlağın üzerine kaynak yapmaya çalışmayın.

2. Çatlağı Tamamen Kaldırın: Tüm çatlağı kaldırmak için zımpara makinesi veya pnömatik kanal açma aleti kullanın. Sıvı penetrant muayenesiyle (PT veya Boya Kontrolü) kaldırmanın tamamlanıp tamamlanmadığını doğrulayın.

3. Temel Nedeni Belirleyin: Kirlilik mi neden oldu? Yüksek ısı girişi mi? Yanlış dolgu mu? Çatlamasının nedenini bilene kadar yeniden kaynak yapmayın.

4. Yeniden Kaynak: Neden giderildikten ve kusur tamamen kaldırıldıktan sonra, alanı doğru prosedürü kullanarak yeniden kaynaklayın.

Sonuç: Kontrol Hakkındadır

Nikel alaşımlı boruların başarılı bir şekilde kaynağını brüt kuvvet değil; kontrol ve hassasiyet belirler. Şunlara odaklanarak kusursuz temizlik , kontrollü ısı girişi , ve doğru dolgu metali seçimi , yüksek performanslı boru sistemlerinizin bütünlüğünü ve uzun ömürlülüğünü sağlayacak, sağlam ve çatlaksız kaynaklar üretebilirsiniz.

Her zaman nitelikli kaynak prosedür spesifikasyonlarına (WPS) uyun ve kaynakçıların bu özel uygulamaların ardındaki "neden"i anlaması için eğitimlere yatırım yapın.