Zváranie nehrdzavejúcej ocele v teréne: ochrana pred poveternostnými vplyvmi, predhrievanie a kontrola po{0}}zvare

Prečo si poľné zváranie nehrdzavejúcej ocele vyžaduje inú príručku

Zvar z nehrdzavejúcej ocele vyrobený v teréne zlyhá z troch predvídateľných dôvodov -- atmosférickej kontaminácie (vetrom poháňaný kyslík a vlhkosť), nesprávneho tepelného manažmentu (vynechané predhrievanie na hrubých alebo martenzitických častiach) a nedostatočnej kontroly (najmä kontroly odolnosti proti korózii, ktorú obchody bežne vykonávajú, ale miesta bežne vynechávajú). Každému sa dá predísť štruktúrovaným postupom. Táto príručka vám poskytne čísla, prahové hodnoty a kontrolný zoznam pre úspešné zváranie nehrdzavejúcej ocele mimo kontrolovanej dielne.

Prečo je ochrana proti poveternostným vplyvom kritickejšia pre nehrdzavejúcu oceľ ako uhlíkovú oceľ?

Nehrdzavejúca oceľje citlivejšia na atmosférickú kontamináciu ako uhlíková oceľ, pretože jej odolnosť proti korózii úplne závisí od pasívneho filmu -oxidu chrómu - – a tento film sa ničí zachytávaním dusíka, vodíkom z vlhkosti a povrchovou oxidáciou počas zvárania. Zvar z uhlíkovej ocele vystavený vetru môže jednoducho potrebovať viac čistenia; nehrdzavejúci zvar vystavený rovnakému vetru môže utrpieť trvalú stratu odolnosti proti korózii v tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ).

Mechanizmus je priamočiary. Počas zvárania je roztavený kúpeľ chemicky reaktívny. Ak je do oblúka nasávaný okolitý vzduch (vetrom) alebo ak na spoj dopadne vlhkosť, výsledný zvar absorbuje dusík a vodík. Dusík tvorí nitridy chrómu na hraniciach zŕn - priamo odstraňuje chróm z tuhého roztoku a ničí pasívny film. Vodík spôsobuje pórovitosť a v martenzitických triedach oneskorené praskanie. Jediným najdôležitejším riadením poľa je preto tienenie oblúka a horúceho zvaru pred atmosférou.

Pri akej rýchlosti vetra musíte prestať zvárať alebo pridať vetrolam?

Nad 8 km/h (5 mph) trvalého vetra je tienenie GTAW (TIG) narušené a vetrolam je povinný; nad 16 km/h (10 mph), SMAW a GMAW vyžadujú aj vetrolamy alebo uzavreté búdky. Pre zváranie nehrdzavejúcej ocele na voľnom vzduchu-neexistuje žiadna bezpečná „tolerancia vetra“.

Ako ovplyvňuje dážď, sneh a vlhkosť nerezový zvar?

Akákoľvek viditeľná vlhkosť na spoji alebo v dráhe ochranného plynu spôsobuje vodíkovú pórovitosť a nestabilitu oblúka; zváranie v daždi alebo snehu je zakázané všetkými hlavnými predpismi (ASME časť IX, AWS D1.6). Relatívna vlhkosť nad 90 % vyžaduje pred-sušenie spotrebného materiálu a zahriatie základného kovu-na teplo (nad rosný bod).

Dážď / sneh / aktívna kondenzácia: STOP zváraniu. Vysušte spoj, overte rosný bod, obnovte-chránené prostredie

Relatívna vlhkosť 70-90 %: Použite nízko-vodíkové elektródy (hodnotenie H4 alebo H5); piecť elektródy pokryté tavivom podľa špec

Relatívna vlhkosť > 90 %: Zahrejte základný kov aspoň na 5 stupňov nad rosným bodom; predsušiť plniaci drôt; zvážiť odvlhčovací stan

Kontrola rosného bodu: Ak je povrchová teplota kovu v rozmedzí 3 stupňov od rosného bodu, vytvorí sa kondenzácia - pred zváraním kov zahrejte

Aká je minimálna bezpečná teplota okolia pre zváranie v teréne?

Pod 0 stupňov (32 stupňov F) je zváranie austenitickej nehrdzavejúcej ocele možné, ale vyžaduje predhriatie na najmenej 15 stupňov (60 stupňov F), aby sa zabránilo kondenzácii a tepelnému šoku; pod -18 stupňov (0 stupňov F), dokonca aj predhriate austenitické zváranie sa stáva riskantným a martenzitické druhy sa musia predhriať na 150-200 stupňov.

Potrebuje austenitická nehrdzavejúca oceľ predhrievať v teréne?

Austenitické nehrdzavejúce ocele (304, 316, 321, 347) spravidla NEVYŽADUJÚ predhrievanie z metalurgických dôvodov - – ale podmienky v teréne (studené prostredie, vlhkosť, hrubé časti) často vyžadujú predhrievanie pri nízkej teplote (15 – 100 stupňov), aby sa zabránilo kondenzácii a reguloval teplotný gradient.

Austenitická nehrdzavejúca oceľ nie je vytvrditeľná tepelným spracovaním, takže predhrievanie kvôli pevnosti je zbytočné. Pole však uvádza dva dôvody, prečo sa predhrievanie stále používa: (1) na odstránenie povrchovej vlhkosti a zabránenie pórovitosti vodíka a (2) na zníženie rýchlosti chladenia a minimalizáciu deformácií na hrubých častiach. Teplota predohrevu by sa mala udržiavať na nízkej úrovni - nadmerné predhriatie (nad 150 stupňov) urýchľuje senzibilizáciu (precipitáciu karbidu chrómu) v HAZ nestabilizovaných tried, ako je 304.

Kedy je predhrievanie povinné pre poľné zvary z nehrdzavejúcej ocele?

Predhrievanie sa stáva povinným pre tri druhy nehrdzavejúcich ocelí - – martenzitické (410/420), feritické (430/444) a precipitačné kalenie (17-4PH) – plus všetky druhy zvárané pod bodom mrazu alebo s hrúbkou nad 25 mm v chladnom počasí.

Ako správne meriate a riadite predhrievanie v teréne?

Použite kontaktný pyrometer alebo pastelky{0}}ukazujúce teplotu (Tempilstik) – nikdy nehádajte dotykom

Odmerajte aspoň 75 mm (3 palce) od zvarového spoja na oboch stranách dosky

Udržujte predhrievanie počas celého zvaru; znova{0}}kontrola medzi prechodmi (teplota medzi prechodmi)

V prípade martenzitických tried nedovoľte, aby sa zvar medzi prechodmi ochladil pod predhriatím – použite tepelnú prikrývku alebo riadené chladenie

Zdokumentujte predhriatie a medziprechodové teploty na zázname zvaru (vyžaduje ASME / AWS D1.6)

Aké metódy kontroly sa vzťahujú na terénne nehrdzavejúce zvary?

Terénna kontrola nehrdzavejúcich zvarov využíva rovnaké metódy ako dielenské zváranie -- vizuálne (VT), penetračné (PT), magnetické častice (MT, len pre feritické/martenzitické), rádiografia (RT) a ultrazvukové (UT) – ale overenie odolnosti proti korózii (morenie/pasivačná kontrola a test chloridom železitým alebo síranom meďnatým) je krok, ktorý sa pri dlhodobej výkonnosti v teréne najčastejšie vynecháva.

Prečo sa najčastejšie vynecháva krok kontroly odolnosti-korózie?

Jediným najčastejším zlyhaním v poli nehrdzavejúcich zvarov NIE JE štrukturálna trhlina --, ide o lokalizovanú koróziu vo zvare (rozpad zvaru, napadnutie nožom alebo tepelná oxidácia), pretože pasívny film sa po zváraní nikdy neobnovil. Obchody moria a pasivujú každý zvar; Poľné posádky to často preskočia a výsledkom je zvar, ktorý vyzerá dobre, ale v priebehu niekoľkých mesiacov koroduje.

Po zváraní HAZ a oblasť zvaru strácajú chróm na oxidáciu (teplotný odtieň) a môžu vytvárať karbidy chrómu (senzibilizácia). Bez obnovy pasívnej vrstvy sa zvar stáva najslabším miestom v systéme. Oprava je jednoduchá, ale povinná:

Mechanické: Drôtená{0}}kefa so špeciálnou nerezovou kefou (nikdy kefa z uhlíkovej ocele – kontaminácia železom spôsobuje hrdzu)

Morenie: Na odstránenie tepelného sfarbenia naneste moriacu pastu (dusičná + kyselina fluorovodíková); neutralizovať a opláchnuť

Pasivácia: ASTM A967 pasivácia kyseliny citrónovej alebo dusičnej na obnovenie filmu oxidu chrómu-

Overte: Test síranu meďnatého (ASTM A967) alebo test chloridu železitého (ASTM A923) potvrdzuje kvalitu pasivácie

Dokument: Zaznamenajte morenie/pasiváciu do zvarového denníka – potrebné pre potravinárske, farmaceutické a jadrové služby

Ako kontrolujete senzibilizáciu a kaz zvaru v teréne?

Senzibilizácia (precipitácia karbidu chrómu na hraniciach zŕn v HAZ) sa zisťuje ne-deštruktívne Straussovým testom (ASTM A262 Practice E) na vzorovom kupóne alebo testovaním chloridu železitého v teréne (ASTM A923 metóda C) na skutočnom zvare. Pre stabilizované stupne (321, 347) a L-stupne (316L, 304L) je riziko senzibilizácie nízke; pre nestabilizovanú 304/316 v rozsahu 425-870 stupňov je vysoká.

Akú dokumentáciu musí obsahovať záznam o zvare v teréne?

Dátum, miesto, ID zvárača a referenčné číslo WPS/PQR

Trieda základného kovu + tepelné číslo (nadväznosť na frézovací certifikát)

Klasifikácia prídavného kovu + číslo tepla/šarže

Teploty predohrevu a interpass (namerané hodnoty, nie "OK")

Okolité podmienky: rýchlosť vetra, vlhkosť, rosný bod, stav dažďa/snehu

Typ ochranného plynu + prietok (pre GTAW/GMAW)

Výsledky kontroly: nálezy VT/PT/RT/UT + akceptačný štandard

Vykonané morenie/pasivácia? Skúšobná metóda a výsledok

Správy o nezhode (NCR) pre všetky odmietnuté chyby a záznamy o oprave

Ktorý zvárací proces je najlepší pre terénne nehrdzavejúce zvary?

GTAW (TIG) zostáva preferovaným procesom v teréne pre potrubia a tenké časti z nehrdzavejúcej ocele, pretože vytvára najčistejšie, najviac korózii-odolné zvary s minimálnym rozstrekom. SMAW (palica) je najlepšia pre hrubé časti a prácu vonku; GMAW (MIG) vyhovuje veľkoobjemovému štrukturálnemu zváraniu so správnou ochranou plynu. FCAW sa vo všeobecnosti nepoužíva v prípade nehrdzavejúcej ocele v-kritickej prevádzke.

Prečo je vnútorný čistiaci plyn kritický pre zváranie nehrdzavejúcich rúr?

V prípade nerezových rúr a rúrok je povinné vnútorné preplachovanie argónom na koreňovej strane, aby sa zabránilo oxidácii vnútorného povrchu zvaru (ktorý by sa inak stal miestom korózie a zlyhal pri hygienickej/potravinárskej alebo vysokej{0}}čistote). Bez čistenia sa koreňový prechod oxiduje na čiernu, chróm-ochudobnenú vrstvu.

Čistiaci plyn: 99,999 % argón (stupeň 5); nikdy nepoužívajte na čistenie dusík alebo stlačený vzduch

Pred zapálením oblúka preplachujte, kým hladina kyslíka neklesne pod 50 ppm (použite monitor kyslíka).

Udržať pozitívne čistenie prostredníctvom root a hot{0}}priechodu; zužuje sa, keď uzáver vychladne pod 350 stupňov

Pre veľké priemery: použite nafukovacie priehrady alebo rozpustný čistiaci papier na zníženie objemu argónu

Čo sa pokazilo a ako tomu zabránil-postup

Prípad 1: Zvary v nádrži na víno skorodované do 6 mesiacov -- Chýbajúca pasivácia

Potravinársky-nerezový zásobník na víno s objemom 304 l bol zvarený-v pobrežnej oblasti. Dodávateľ vykonal VT a PT (obaja vyhoveli), ale vynechal morenie a pasiváciu s odvolaním sa na časový tlak. O šesť mesiacov neskôr majiteľ hlásil pruhy hrdze pozdĺž každého zvaru. Skúmanie ukázalo, že oxidácia tepelným-odtieňom vyčerpala chróm v HAZ a kontaminácia železom zo spoločnej kefy z uhlíkovej ocele zasiala hrdzu. Oprava: úplné mechanické leštenie + pasivácia kyselinou citrónovou podľa ASTM A967, po ktorej nasleduje test síranom meďnatým (všetky vyhoveli). Pasivačný krok, ak by bol vykonaný na začiatku, by stál menej ako 2 000 USD; sanácia stála 40 000 USD a vyžiadala si odstávku nádrže počas zberovej sezóny.

Prípad 2: Duplexné potrubie prasknuté v chladnom počasí – vynechané predhrievanie

Duplexné nerezové potrubie 2205 bolo zvárané v zime pri teplote -10 stupňov bez predohrevu. Postup špecifikoval predhriatie na 100 stupňov, ale posádka to považovala za "nepotrebné pre nerez." Tri zo 14 zvarov vykazovali oneskorené praskanie v koreni do 48 hodín. Metalografia odhalila nadmerné množstvo feritu so sigma{9}}fázou a mikro-trhlinami v HAZ – spôsobené rýchlym ochladzovaním v nebezpečnom rozsahu 300-950 stupňov bez tepelnej kontroly. Oprava: znovu zvarte všetky spoje s predhriatím na 120 stupňov, medzipriechodom udržiavaným na 150 stupňov a meraním feritu (8-12 FN) overeným na každom zvare. Celkové prepracovanie: 11 dní a 85 000 dolárov. Pôvodné predhrievanie by pridalo 4 hodiny na spoj.

Prípad 3: Potrubie 316L na mori zlyhalo pri hydroskúške -- pórovitosť vetra

Modifikácia plošiny na mori zvarila potrubie s objemom 316 l pomocou GTAW vo vetre s rýchlosťou 20 km/h (12 mph) len s čiastočným vetrolamom. Zvar prešiel VT, ale nevyhovel hydrostatickej skúške s dierkou. RT ukázala pórovitosť klastra (dusík) v koreňovom priechode -- strhávaný vzduch kontaminoval argónový štít. Oprava si vyžiadala vyrezanie 300 mm potrubia, opätovné zvarenie v úplnom zváracom priestore (uzavretý stan s pretlakom) a opätovné otestovanie. Biotop, ak by bol pôvodne používaný, by stál 3 000 USD/deň na 2 dni; zlyhanie a prepracovanie stáli 60 000 dolárov plus 5 dní práce na mori.

Často kladené otázky

Otázka: Môžete zvárať nehrdzavejúcu oceľ v daždi?

Nie. Zváranie nehrdzavejúcej ocele v daždi, snehu alebo aktívnej kondenzácii je zakázané ASME, oddiel IX, AWS D1.6 a všetky hlavné medzinárodné predpisy. Vlhkosť zavádza vodík do zvarového kúpeľa, čo spôsobuje pórovitosť a v martenzitických triedach oneskorené praskanie. Ak začne pršať, okamžite zastavte, vysušte spoj a pred pokračovaním obnovte-chránené prostredie (stan alebo biotop). Jedinou výnimkou je plne automatizované zváranie za mokra pod vodou, ktoré používa úplne iný proces a nie je použiteľné pre nerezové-servisy citlivé na koróziu.

Otázka: Potrebujete pred zváraním predhriať nehrdzavejúcu oceľ 316L?

Vo všeobecnosti nie, z metalurgických dôvodov -- 316L nie je-vytvrditeľný a má nízky{2}}uhlík, takže pre pevnosť nie je potrebný predhrievanie. V poľných podmienkach pod 0 stupňov alebo nad 90 % vlhkosti sa však používa nízke predhriatie (15-100 stupňov ), aby sa odstránila vlhkosť a zabránilo sa kondenzácii. Udržujte predhriatie pod 150 stupňov, aby ste predišli senzibilizácii. Pre hrubé časti (nad 25 mm) v chladnom počasí predhriatie na 50-100 stupňov tiež znižuje deformáciu a praskanie pri tepelnom gradiente. Vždy sa riaďte projektom WPS -- ak špecifikuje predohrev, použite ho.

Otázka: Čo sa stane, ak po zváraní nehrdzavejúcej ocele preskočíte pasiváciu?

Bez pasivácie si zvar a HAZ zachovávajú oxidovanú povrchovú vrstvu -ochudobnenú o chróm (tepelný odtieň), ktorá je podstatne menej odolná voči korózii- ako základný kov. V agresívnom prostredí (chloridy, kyseliny, potraviny/farmaka) to vedie k lokalizovanej korózii - – hrdzavé pruhy, jamky alebo rozpad zvarov – zvyčajne v priebehu mesiacov až niekoľkých rokov. Oprava (morenie + pasivácia + overenie) je lacná, ak sa vykonáva proaktívne, ale drahá, ak sa odloží až do zlyhania. Pre akúkoľvek koróziu kritickú alebo hygienickú službu je pasivácia povinná a mala by byť zaznamenaná do zvarového protokolu.

Otázka: Ako chránite nerezové zvary pred vetrom na stavenisku?

Použite fyzický vetrolam: zváračské stanovište (uzavretý stan s pozitívnym vnútorným tlakom), prenosnú vetrolamovú clonu alebo minimálne lokálny štít okolo zvaru. Pre GTAW dokonca aj 8 km/h vietor ohrozuje argónový štít; nad 16 km/h sa vyžaduje úplné uzavretie. Zvýšte prietok ochranného plynu o 20 % v okrajových podmienkach, ale samotné zvýšenie prietoku nemôže kompenzovať priamy vietor – vždy je potrebná fyzická bariéra. Monitorujte vietor pomocou jednoduchého anemometra a zastavte, ak prekročí limity kódu.

Otázka: Môžete použiť rovnaké zváracie zariadenia a nástroje pre nehrdzavejúcu a uhlíkovú oceľ?

Nie -- nie bez prísneho oddelenia. Častice uhlíkovej ocele uložené v nerezovom povrchu semeno hrdzavie a ničí odolnosť proti korózii. Používajte iba špeciálne-brúsky, drôtené kefy, svorky a sekacie kladivá. Ak sa nástroj dotkol uhlíkovej ocele, musí sa pred kontaktom s nehrdzavejúcou oceľou vyčistiť (alebo lepšie vymeniť). Mnoho výrobcov používa farebne označené zariadenia (modrá pre nehrdzavejúcu, červená pre uhlík), aby sa zabránilo krížovej kontaminácii na mieste. Prídavné kovy sa tiež musia skladovať oddelene a uchovávať v suchu.

JN Alloy dodáva rúrky, rúrky, dosky, armatúry a príruby z nehrdzavejúcej ocele a zliatiny niklu s úplnými správami o skúške frézy a certifikáciou EN 10204 3.1 – pripravené na zváranie v teréne kdekoľvek. Kontaktujte nás pre triedy 304L, 316L, 321, 347, duplex 2205/2507 a Inconel 625: Info@jnalloy.com|+86 19339900211|www.jnalloy.com