A repedés továbbra is az egyik legsúlyosabb hiba, amely a hegesztett csövek gyártása során tapasztalható, és egyben az egyik legkevésbé megbocsátó - a méreteltéréstől vagy a felületi foltoktól eltérően, a hegesztési varrat repedése olyan szerkezeti hiba, amely üzemi terhelés hatására továbbterjedhet, és egyenes meghibásodáshoz vezethet. A hegesztett csövek repedéseit általában a hegesztési vonalhoz viszonyított tájolásuk alapján két kategóriába sorolják:hosszanti repedések, amelyek párhuzamosan futnak a hegesztési varrattal, éskeresztirányú repedések, amelyek átfutnak rajta. Ez a cikk kifejezetten a keresztirányú repedésre összpontosít, - miért képződik, és mit kell a gyártónak ellenőriznie, hogy megakadályozza, különös tekintettel a spirálra (SSAW) hegesztett cső, ahol a spirális varrat geometriája hozzáadja saját szempontjait az általános hegesztési kohászathoz.
Ahonnan a keresztirányú repedések valójában származnak
A hegesztett csőben a keresztirányú repedések leggyakrabban magának a hegesztett fémnek a megszilárdulása és kristályosodása során keletkeznek, nem később. Ahogy az olvadt hegesztőmedence lehűl, fokozatosan megszilárdul a medence külső széleitől befelé a középvonal felé, miközben a szemcsék a hőáramlás irányába nőnek. Ezt a megszilárdulást térfogati zsugorodás kíséri - a fém egyszerűen kevesebb helyet foglal el, amikor folyékonyból szilárd halmazba megy át, és tovább zsugorodik, ahogy tovább hűl a szobahőmérséklet felé.
Ez a zsugorodás generálhúzófeszültséga varrat mentén, és mivel a környező nemesfém és a már -megszilárdult hegesztési fém ellenáll az összehúzódásnak, a kialakuló feszültség leginkább a varrat középvonalára koncentrálódik, ahol az utolsó folyékony fém megszilárdul, és ahol a szemcsehatárok a medence két oldaláról szinte szembetalálkoznak. Ha az a középvonali tartomány nem képes elviselni a húzófeszültséget -, mert a szemcseszerkezet kedvezőtlen, mert a káros nyomelemek gyengítették a szemcsehatárokat, vagy mert maga a feszültség nagyobb a kelleténél a rossz folyamatszabályozás miatt - a hegesztési irányra merőlegesen repedés nyílik. Ez a merőleges tájolás éppen az, ami miatt inkább keresztirányú repedés, semmint hosszanti.
Az alábbi diagram ezt a mechanizmust szemlélteti: a hegesztőpisztoly mögött megszilárdulási front, a hegesztési vonalon áthúzódó zsugorodási feszültség, amikor a medence lehűl, és a keletkező repedés a középvonalon, ahol ez a feszültség koncentrálódik.
A kohászati helyettesítő karakter: rézszennyeződés
A szilárdulási zsugorodási feszültség minden hegesztés alapfeltétele - nem lehet teljesen kiküszöbölni, csak kezelni. Egy másik tényező azonban a szokásos zsugorodási feszültséget sokkal könnyebben valódi repedéssé változtatja: az alacsony -olvadáspontú-szennyeződések jelenléte a hegesztett fémben és a spirál-hegesztett csőgyártás során,a réz a leggyakoribb elkövető.
A réz nem várt forrásból kerül a hegesztőmedencébe: a hegesztőhuzalra felvitt vékony rézbevonat, amely megakadályozza a felületi rozsdásodást a tárolás során, valamint javítja az elektromos érintkezést és a hegesztőberendezésen keresztül történő betáplálást. Ahogy a huzal nagy sebességgel halad át az érintkezőcsúcson, a súrlódás fokozatosan megviseli a hegy furatát, és a finom rézrészecskék - mind a huzalbevonatból, mind a kopott csúcsoknál magából a réz érintkezőcsúcsból - lehámlik, és bekerülnek a fluxusba és az ívbe, végül elérik az olvadt hegesztőmedencét.
A réz sokkal alacsonyabb hőmérsékleten olvad meg, mint az acél. Ahogy a hegesztőmedence megszilárdul, a jelenlévő réz nem szilárdul meg az ömlesztett acélmátrixszal -, tovább marad folyékony, és a szemcsehatárokig leválasztja, ahol megnedvesíti és gyengíti azokat. Ez egy formájafolyékony-fém ridegség: a szemcsehatár, amely már a normál megszilárdulási zsugorodásból eredő húzófeszültség alatt áll, most sokkal kevésbé ellenálló ezzel a feszültséggel szemben, mivel a réz veszélyeztette a kohézióját. Ennek eredményeként keresztirányú repedések jelennek meg a réz-szennyezett határokon olyan feszültségszinteken, amelyeket egy szennyezetlen hegesztés gond nélkül elvisel.
Megelőzés: Mi csökkenti valójában a keresztirányú repedést
A keresztirányú repedések megelőzése nem egyetlen javítás kérdése -, hanem mind a mögöttes zsugorodási feszültség, mind a kohászati szennyeződés ellenőrzése szükséges, amely a hegesztést sebezhetővé teszi. A gyakorlatban ez a folyamatirányítás öt területére vonatkozik.
1. Hegesztési fogyóeszközök kiválasztása
A kiindulási pont az alapanyagnak megfelelő kémiai összetételű, káros nyomelemektől mentes hegesztőhuzal és folyasztószer kiválasztása. A fogyóeszközök gondos kiválasztása elsősorban csökkenti a hegesztőmedencébe kerülő szennyeződések alapszintjét, ami csökkenti a keresztirányú repedés valószínűségét, függetlenül attól, hogy mi történik még a folyamatban. Ez egy olyan döntés, amelyet még a hegesztés megkezdése előtt hoznak meg, és meghatározza a plafont arra vonatkozóan, hogy a hegesztett fém milyen tisztaságú lehet - semmiféle későbbi folyamatvezérlés nem képes teljes mértékben kompenzálni a rossz fogyóanyag-választást.
2. Kúp kialakítás és behatolás szabályozás
A horony vagy ferde geometria a hegesztési kötésnél közvetlenül befolyásolja a hegesztési fém mennyiségét és a szilárdulási minta kialakulását. Az általános elv itt az, hogy lehetőség szerint csökkentsük a belső hegesztési ferde szöget anélkül, hogy feláldoznánk a behatolási mélységet, amelyre a kötésnek ténylegesen szüksége van. A kisebb belső ferde, megfelelő behatolással kombinálva kisebb hegesztőmedence térfogatot és rövidebb szilárdulási utat eredményez, mindkettő csökkenti a varrat lehűlésekor kialakuló zsugorodási feszültség nagyságát. Ennek az egyensúlynak a kialakításához szoros koordinációra van szükség a ferde vágás kialakítása és a vonalon ténylegesen használt hegesztési paraméterek (áram, feszültség, menetsebesség) között, mivel a kúpos kialakítás nem értékelhető a hozzá tartozó folyamattól elkülönítve.
3. Precíziós alakítás és hengerigazítás
Kifejezetten a spirál-hegesztett csövek esetében a lapos szalagot a spirális csőtestté alakító tekercs-alakítási folyamat pontossága közvetlen hatással van a hegesztési kötésnél a hegesztés megkezdése előtt fennálló maradék feszültségre. Ha a szalagélek nincsenek pontosan igazítva - állandó rés, állandó élmagasság, egyenletes görbület, amely megfelel a tervezett csőátmérőnek -, a varratnak a normál megszilárdulási zsugorodáson kívül geometriai eltérést is figyelembe kell vennie. Ez a hozzáadott maradékfeszültség csökkenti a rendelkezésre álló határt, mielőtt a keresztirányú repedés megindulna. A precíz alakítás, amelyet néha "alakhangolásnak" is neveznek a gyártási területen, csökkenti ezt a maradó feszültséget a forrásnál, ahelyett, hogy később a hegesztési paraméterek során próbálná kompenzálni.
4. Hegesztési alaktényező szabályozás
Ahegesztési alaktényező- a varratperem felületi szélességének és behatolási mélységének aránya - közvetlen és jól-dokumentált összefüggésben van a repedésérzékenységgel. Egy keskeny, mély hegesztési medence megszilárdul, a szemcsék mindkét oldalról meredeken befelé nőnek, és szinte fejjel találkoznak a középvonalon, és a zsugorodási feszültséget egy keskeny sáv mentén koncentrálják. A szélesebb, sekélyebb hegesztési medence lehetővé teszi, hogy a szemcsék a középpont felé, sekélyebb szögben növekedjenek, és ugyanazt az általános zsugorodási feszültséget elosztják egy szélesebb területen, ahelyett, hogy koncentrálnák azt.
Gyakorlati célként a hegesztési alaktényezőt általában megtartják1 felett(a perem szélessége nagyobb, mint a behatolási mélység) kifejezetten ennek a feszültségkoncentrációnak a elkerülésére. Ezt elsősorban a hegesztőáram, a feszültség és a haladási sebesség beállításai szabályozzák, és ezt a rutin folyamatminősítés részeként kell ellenőrizni, nem pedig pusztán a névleges paraméterek beállításából feltételezni, mivel az elektródák kopása, a fluxus állapota és még a környezeti hőmérséklet is megváltoztathatja az adott napon gyártott perem tényleges geometriáját.
5. Érintkezőhegy és rézszennyeződés-ellenőrzés
Mivel a rézszennyeződés a ténylegesen kis mennyiségekhez képest aránytalanul károsító tényező, célzott folyamatszabályozást érdemel, nem pedig az általános fogyóeszközök minőségének mellékhatásaként. Ez magában foglalja az érintkezőcsúcsok ütemezett ellenőrzését és cseréjét, mielőtt a furatkopás jelentőssé válna, a huzalelőtolás megfigyelését a látható pelyhesedés vagy a bevonat leromlása szempontjából, valamint bizonyos esetekben a huzal könnyebb vagy alternatív felületkezelésének megadása, ahol a rézfelszedés visszatérő probléma volt. Mivel ez a szennyeződési útvonal nagyrészt láthatatlan a kész hegesztésben, amíg ténylegesen meg nem jelenik a repedés, ez az egyik olyan terület, ahol a megelőző karbantartási fegyelem fontosabb, mint a reaktív hibaelhárítás.
Vásárlási útmutató: Hegesztett csőszállító repedéseinek értékelése{0}}Megelőző gyakorlatok
Az SSAW-t vagy más hegesztett csövet beszerző vevők esetében a keresztirányú repedés nagyrészt láthatatlan a szabványos malomtanúsítványban, kivéve, ha már nem -roncsolásmentes teszteléssel - észlelhető hibává fejlődött, amely pontig egy hosszt már elutasítottak vagy javítottak, ami növeli a megrendelés költségeit és ütemezési kockázatát. A megbízhatóbb megközelítés annak értékelése, hogy a szállító folyamatszabályozása egyáltalán nem valószínűtlenné teszi-e a keresztirányú repedést. A következő pontokat érdemes megerősíteni a megrendelés előtt, különösen nagyobb vagy magasabb specifikációjú-projektek esetén:
- Kérdezze meg, hogyan figyelik a hegesztési varrat alaktényezőjét, ne csak állítsák be.Az a beszállító, aki le tudja írni, hogy a gyártás során hogyan mérik és ellenőrzik a peremszélesség -–-mélység arányát, - ahelyett, hogy egyszerűen hivatkozna egy célparaméterlapra -, valódi folyamatirányítást demonstrál, nem pedig papírspecifikációt.
- Érdeklődjön az érintkezőcsúcsok csereintervallumairól és a huzalkezelési gyakorlatokról.A beszállító, aki meghatározott megelőző-karbantartási ütemtervvel rendelkezik az érintkezőcsúcsokhoz, és a hegesztőhuzal ellenőrzött tárolásával/kezelésével a bevonat károsodásának elkerülése érdekében proaktívan foglalkozik a rézszennyeződési útvonallal, ahelyett, hogy csak azután reagálna a hibákra.
- A hegesztés előtt ellenőrizze, hogy milyen alakítási/beállítási tűréseket tart be, különösen a spirál-hegesztett csövek esetében, mivel a hegesztés előtti szalagélek igazítása közvetlen hatással van a kötésnél fennálló maradékfeszültségre.
- Kérje a tényleges, roncsolásmentes -vizsgálati lefedettséget a hegesztési varratonA - teljes hosszúságú-tesztelés olyan problémákat észlel, amelyeket a mintavételes ellenőrzési rendszer kihagyhat, és ez jobban számít a repedés-típusú hibáknál, mint a legtöbb más minőségi jellemzőnél, mivel az észlelést elkerülő repedés az üzemi terhelés alatt továbbterjedhet azután, hogy a cső elhagyta a malmot.
- Kérdezze meg, hogy a hegesztési paraméterek gyártási folyamatonként minősítettek vagy statikusak-e.Mivel a peremgeometria és a hegesztési varrat minősége az elektródák kopásával, fluxusállapotával és más változókkal az idő múlásával változhat, az a beszállító, aki időről időre újraminősíti a paramétereket, - ahelyett, hogy a kezdeti eljárás minősítését állandónak kezelné, - konzisztensebb repedésállóságot biztosít a teljes rendelésen, nem csak az első néhány legyártott hosszon.
- Ahol a projekt specifikációja megengedi, kérjen gyártási adatokat vagy példákat korábbi, hasonló átmérőjű és falvastagságú rendelésekből, mivel a repedésérzékenységet a csövek geometriája és a folyamat paraméterei is befolyásolják, és a beszállító összehasonlítható méretekkel kapcsolatos múltja közvetlenebb mutató, mint a minőségi rendszerekre vonatkozó általános állítások.
A keresztirányú repedés végső soron ellenőrizhető hiba, amely nem a hegesztési folyamat velejárója -, de az ellenőrzése olyan részletekre való odafigyelést igényel, amelyek nem jelennek meg a szabványos specifikációs lapon: peremgeometria, érintkezőcsúcs állapota és formázási pontosság, mindez együtt működik a megfelelő fogyóeszközök kiválasztásával. Azok a vevők, akik a minősítési szakaszban rákérdeznek ezekre a sajátosságokra, ahelyett, hogy kizárólag a kémiai és mechanikai vizsgálati eredményekre hagyatkoznának, sokkal erősebb helyzetben vannak, hogy elkerüljék a repedésekkel kapcsolatos elutasítás ütemtervét és költséghatását a projekt későbbi szakaszában.
