Špecifikácia postupu zvárania (WPS) pre zliatiny niklu: základné a nepodstatné-premenné

Čo je špecifikácia postupu zvárania (WPS) pre zliatiny niklu?

WPS je písomný, kód{0}}kvalifikovaný hárok s pokynmi, ktorý zváračovi presne hovorí, ako vytvoriť kvalitný zvar zo zliatiny niklu, a je platný len vtedy, keď je podložený testovaným záznamom o kvalifikácii postupu (PQR).

Špecifikácia postupu zvárania je riadený dokument, ktorý obsahuje zoznam všetkých parametrov, ktoré zvárač potrebuje: typ základného kovu, prídavný kov, dizajn spoja, teplotu predhrievania a interpass, ochranný plyn, rozsah prúdu a napätia, rýchlosť posuvu a v prípade potreby tepelné spracovanie po zváraní. Pre zliatiny niklu ako naprInconel 625, Inconel 718, Hastelloy C276aMonel 400, WPS nie je návrh; je to zákonný a kvalitatívny záznam, ktorý prostredníctvom mechanického skúšania skutočného skúšobného zvaru (PQR) dokazuje, že uvedené parametre vytvárajú spoj spĺňajúci požadovanú pevnosť, ťažnosť a odolnosť proti korózii.

Keďže zliatiny niklu sa používajú v korozívnych,{0}}vysokoteplotných a kryogénnych službách, ako sú pobrežné potrubia, chemické reaktory a letecké komponenty, nekvalifikovaný alebo nedostatočne kontrolovaný WPS môže viesť k praskaniu, strate odolnosti voči korózii alebo-zlyhaniu prevádzky. To je dôvod, prečo ASME Section IX, AWS D10.18/D18.2 a ISO 15614-1 presne definujú, ktoré premenné sa nikdy nemôžu zmeniť bez rekvalifikácie.

Aký je rozdiel medzi základnými a{0}nepodstatnými premennými?

Podstatné premenné menia mechanické alebo korózne vlastnosti zvaru a vyžadujú rekvalifikáciu; nepodstatné premenné ovplyvňujú iba zváraciu techniku ​​alebo produktivitu a môžu byť revidované na WPS bez nového testovania.

Zváracie kódy klasifikujú každý parameter vo WPS do jednej z troch kategórií. Pochopenie tejto klasifikácie je najdôležitejšou zručnosťou pre každého, kto píše, kontroluje alebo kontroluje WPS zliatiny niklu.

Základné premenné: Zmena nad rámec kvalifikovaného rozsahu ruší platnosť WPS a vyžaduje nový PQR s novým mechanickým a prípadne koróznym testovaním.

Doplnkové základné premenné: Aplikujte len vtedy, keď je WPS kvalifikovaný na testovanie vrubovej-húževnatosti (nárazu), ktoré je bežné v kryogénnych aplikáciách a aplikáciách zliatiny niklu na mori; zmena si vyžaduje rekvalifikáciu na tvrdosť.

Nepodstatné{0}}premenné: Môžu byť zmenené v rámci samotného dokumentu WPS bez rekvalifikácie, pretože významne nemenia vlastnosti spoja.

Aké sú základné premenné pre zliatinu niklu WPS?

Medzi základné premenné pre zliatiny niklu podľa ASME sekcie IX (QW-404 až QW-411) patrí P-číslo základného kovu/skupina UNS, číslo F{5}} prídavného kovu a číslo A, zvárací proces, limity teplôt predhrievania a interpassu, dizajn drážky, zloženie ochranného a nosného plynu, elektrické vlastnosti tepelného zvárania a následné zváranie.

Presný zoznam závisí od procesu zvárania (SMAW, GTAW, GMAW, SAW), ale pre zliatiny niklu sa dôsledne považujú za zásadné:

Zoskupenie základných kovov (P-číslo/UNS):Zmena na základný kov mimo kvalifikovaného P{0}}čísla alebo skupiny zliatin niklu si vyžaduje rekvalifikáciu, pretože zliatiny ako Hastelloy C-276 (UNS N10276) a Inconel 625 (UNS N06625) majú rôzne legovacie prvky a citlivosť na praskanie.

Prídavný kov F-číslo a A{1}}číslo:Zmena klasifikácie prídavného kovu mení chémiu zvarového kovu, ktorá priamo ovplyvňuje odolnosť proti korózii a náchylnosť k-praskaniu za tepla v zliatinách niklu.

Proces zvárania:Napríklad zmena z GTAW na GMAW mení tepelný príkon, riedenie a rýchlosť chladenia, čo všetko ovplyvňuje mikroštruktúru zliatiny niklu.

Teplota predohrevu a interpass:Zliatiny niklu majú nízku tepelnú vodivosť a sú náchylné na praskanie za tepla, takže maximálna interpass teplota (často 300 až 350 stupňov Fahrenheita) sa považuje za nevyhnutnú, na rozdiel od zvárania uhlíkovej ocele, kde je často-nepodstatná.

Po{0}}tepelnom spracovaní po zváraní (PWHT):Pridanie, odstránenie alebo zmena času a teploty PWHT je nevyhnutná, pretože mení odozvu precipitačného-tvrdnutia a stav zvyškového napätia zliatin, ako je Inconel 718.

Zloženie ochranného plynu a podporného plynu:Zliatiny niklu sú vysoko citlivé na atmosférickú kontamináciu; zmena typu plynu alebo odstránenie plynovej krycej vrstvy môže spôsobiť oxidáciu alebo pórovitosť, čo sú základné-premenlivé spúšťače.

Elektrické vlastnosti:Typ prúdu (AC/DC), polarita a významná zmena v rozsahu prívodu tepla sú nevyhnutné, pretože riadia riedenie a tekutosť zvarového kúpeľa.

Kvalifikovaný dizajn drážky a rozsah hrúbky:Konštrukcia spoja alebo hrúbka základného kovu, ktorá spadá mimo rozsah pokrytý testovacím kupónom PQR, nie je kvalifikovaná.

Aké sú-nepodstatné premenné pre WPS zo zliatiny niklu?

Ne-podstatné premenné pokrývajú techniku{1}}podrobností na úrovni, ako je struna verzus väzba, metóda čistenia medzi prechodmi, uhol horáka, veľkosť volfrámovej elektródy a menšie zmeny upevnenia, ktoré je možné aktualizovať na WPS bez nového testovania.

Keďže nepodstatné premenné si nevyžadujú rekvalifikáciu, poskytujú zváračským technikom flexibilitu prispôsobiť osvedčený postup rôznym podmienkam v dielni. Medzi typické -nepodstatné premenné pre zváranie zliatiny niklu patria:

Technika navliekanie korálok verzus väzba korálok, v rámci rozumného limitu šírky.

Metóda medzipriestorového čistenia (mechanické kefovanie špeciálnou kefou z nehrdzavejúcej/niklovej{0}}iba alebo brúsenie).

Odstránenie počiatočného a konečného spojenia zvaru-na kozmetické brúsenie.

Menšie zmeny uhla horáka, kontaktnej-špičky-pracovnej vzdialenosti-alebo šírky oscilácie.

Pozícia, keď je WPS už kvalifikovaný v pozícii, ktorá pokrýva pozíciu použitia (napríklad 6G-kvalifikovaný WPS pokrýva 1G až 5G).

Pomocné zariadenia, ako sú impulzné ovládače, za predpokladu, že nebudú prekročené kvalifikované rozsahy prúdu a napätia.

Kľúčovým technickým princípom je toto: ak zmenu premennej nemožno ukázať kódovým pravidlom alebo metalurgickým uvažovaním, aby sa zmenila pevnosť v ťahu, ťažnosť v ohybe, rázová húževnatosť alebo odolnosť proti korózii spoja, klasifikuje sa ako nepodstatná.

Prečo sú zliatiny niklu citlivejšie na podstatné premenlivé zmeny ako uhlíková oceľ?

Zliatiny niklu tuhnú v širšom, pomalšom rozsahu teplôt, vedú teplo pomalšie a sú chemicky citlivé na síru, olovo a iné kontaminanty s nízkym -topením-, takže parametre, ktoré nie sú pre uhlíkovú oceľ-podstatné, ako je interpass teplota a metóda čistenia, sú pre zliatiny niklu nevyhnutné.

Niekoľko metalurgických charakteristík niklových zliatin vysvetľuje, prečo je kontrola WPS prísnejšia:

Nízka tepelná vodivosť:Teplo sa koncentruje lokálne namiesto toho, aby sa rozptyľovalo, takže nadmerná interpass teplota zvyšuje riziko praskania za tepla a rastu zŕn.

Široký rozsah tuhnutia:Zliatiny niklu tvoria počas chladenia kašovitú, dvojfázovú zónu{0}}, ktorá je veľmi náchylná na tuhnutie (horúce) praskanie, ak nie je kontrolovaný prívod tepla alebo obmedzenie.

Vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti:Zliatiny niklu sa rozťahujú a zmršťujú viac ako uhlíková oceľ, čím sa zvyšuje zvyškové napätie a deformácia, čo zvyšuje dôsledok akejkoľvek zmeny v príkone tepla.

Citlivosť na kontamináciu:Stopové množstvo síry, olova, fosforu alebo zinku, ktoré sa prenáša zo značkovacích pasteliek, rezných olejov alebo spoločných brúsnych kotúčov, môže spôsobiť krehnutie tekutých{0}}kovov, takže postupy čistenia a obrábania majú väčšiu váhu ako pri výrobe uhlíkovej ocele.

Korózna účinnosť závisí od chémie-:Na rozdiel od uhlíkovej ocele, kde je mechanická pevnosť zvyčajne hlavným problémom, sa zliatiny niklu často vyberajú špeciálne z hľadiska odolnosti proti korózii, takže každá premenná, ktorá mení chémiu zvarového kovu, ako je prídavný kov alebo ochranný plyn, má nadrozmerný, zásadný{0}}účinok.

Ktoré kódy upravujú kvalifikáciu WPS pre zliatiny niklu?

ASME sekcia IX je primárnou referenciou pre základné, doplnkové základné a{0}}nepodstatné premenné v Severnej Amerike; AWS D10.18/D18.2 pridávajú špecifické pokyny pre nikel-zliatiny-, zatiaľ čo normy ISO 15614-1 a NACE MR0175/ISO 15156 platia pre medzinárodné projekty a kontrolu korózie v kyslých službách.

ASME oddiel IX (kód kotla a tlakovej nádoby):Definuje základné, doplnkové základné a -nepodstatné premenné pomocou procesu zvárania v QW-250 až QW-267 a zahŕňa čísla P zliatiny niklu, predovšetkým skupiny P-41 až P-49.

AWS D10.18/D18.2:Poskytnite pokyny na zváranie a kontrolu špeciálne pre potrubia a rúrky z nehrdzavejúcej ocele a zliatiny niklu, vrátane odporúčaní pre interpass teploty a čistoty.

ISO 15614-1:Európsky a medzinárodný ekvivalent pre kvalifikáciu postupu s použitím podobnej základnej{0}}premennej štruktúry pod iným systémom číslovania doložiek.

NACE MR0175 / ISO 15156:Upravuje požiadavky na materiály a zváranie zliatin niklu v kyslom prostredí (s obsahom H2S-) ropy a zemného plynu, pričom okrem štandardnej mechanickej kvalifikácie pridáva požiadavky na testovanie tvrdosti a korózie-.

ASME B31.3 / B31.1:Kódy procesných a energetických potrubí, ktoré sa odvolávajú na ASME IX na kvalifikáciu postupu a pridávajú špecifické{0}}servisné požiadavky na potrubné systémy zo zliatiny niklu.

Čo sa stane, ak sa podstatná premenná zmení mimo svojho kvalifikovaného rozsahu?

Akákoľvek podstatná zmena premennej mimo kvalifikovaného rozsahu okamžite ruší platnosť WPS pre výrobné použitie a pred obnovením zvárania sa musí urobiť, otestovať a zdokumentovať nový skúšobný zvar v novom alebo revidovanom PQR.

V praxi to znamená, že zvárač nemôže jednoducho aktualizovať dokument a pokračovať vo zváraní. Nový kupón sa musí zvariť podľa navrhovaných parametrov, potom sa podrobí požadovaným testom, typicky ťahom, riadeným ohybom a v prípade mnohých aplikácií zliatiny niklu testom nárazu a korózie (ako napríklad ASTM G28 alebo G48 na odolnosť voči medzikryštalickej a bodovej korózii). Až potom, čo kupón prejde všetkými požadovanými testami, môže byť WPS revidovaný a uvoľnený na výrobné zváranie. Preskočenie tohto kroku je jednou z najbežnejších príčin porúch zvaru zliatiny niklu, ktoré sa zistili počas auditov kvality a po-vyšetrovaní porúch.

Ako sa WPS kvalifikuje pre zliatiny niklu?

Kvalifikácia prebieha v cykle štyroch{0}}krokov: privarte testovací kupón podľa navrhovaných parametrov, otestujte kupón podľa požiadaviek kódu, zaznamenajte výsledky do PQR a potom vydajte produkčný WPS odkazujúci na tento PQR.

Krok 1: Zvarte testovací kupón

Kvalifikovaný zvárač vytvorí skúšobný zvar s použitím presného základného kovu, prídavného kovu, procesu a parametrov určených na výrobu podľa predbežných rozsahov parametrov vybraných z predchádzajúcich skúseností alebo údajov výrobcu prídavného kovu.

Krok 2: Otestujte kupón

Kupón je rozdelený a testovaný podľa požiadaviek kódu: ťahové testovanie na potvrdenie pevnosti, testovanie riadeným ohybom na potvrdenie ťažnosti a bez defektov, a ak si to aplikácia vyžaduje, nárazové (Charpyho) testovanie na húževnatosť a korózne testovanie na odolnosť proti jamkovej alebo medzikryštálovému napadnutiu.

Krok 3: Zdokumentujte PQR

Záznam o kvalifikácii postupu zachytáva skutočne použité parametre a dosiahnuté výsledky testov. PQR je dôkazom; WPS je pokyn odvodený z tohto dôkazu.

Krok 4: Vydajte WPS

WPS uvádza kvalifikované rozsahy pre všetky základné, doplnkové základné a nepodstatné premenné- a stáva sa kontrolovaným dokumentom, ktorý zvárači dodržiavajú vo výrobe, pričom podlieha priebežnej kvalifikácii zváracieho výkonu (WPQ) pre každého jednotlivého zvárača.

Základné a nepodstatné-podstatné

Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje, ako sa s rovnakou premennou kategóriou zaobchádza odlišne pre zliatiny niklu v porovnaní s uhlíkovou oceľou a či si zmena vyžaduje rekvalifikáciu WPS.

Často kladené otázky

Je prídavný kov vždy podstatnou premennou pre zliatiny niklu?

áno. Podľa ASME sekcie IX je zmena F-čísla alebo A{2}}prídavného kovu nevyhnutná pre každý proces, pretože odolnosť proti korózii zliatiny niklu a odolnosť proti praskaniu priamo závisí od chémie zvarového kovu.

Môže byť WPS kvalifikovaný pre Inconel 625 použitý pre Inconel 718?

Vo väčšine prípadov nie bez rekvalifikácie. Aj keď sú obe na báze niklu, spadajú do rôznych skupín základných kovov s rôznymi mechanizmami spevňovania (tvrdnutie v tuhom -roztoku verzus vyzrážanie-), takže zmena základného kovu sa považuje za nevyhnutnú.

Vyžaduje si zváracia poloha rekvalifikáciu WPS pre zliatiny niklu?

Vo všeobecnosti nie, za predpokladu, že WPS bol pôvodne kvalifikovaný v pozícii, ako je 6G, ktorá podľa kódového pravidla pokrýva pozíciu používanú vo výrobe. Pozícia je -nepodstatná premenná v ASME sekcii IX.

Prečo sa interpass teplota považuje za nevyhnutnú pre zliatiny niklu, ale nie pre uhlíkovú oceľ?

Pretože zliatiny niklu majú nízku tepelnú vodivosť a široký rozsah tuhnutia, nadmerné nahromadenie tepla medzi prechodmi výrazne zvyšuje riziko praskania za tepla. Uhlíková oceľ odvádza teplo efektívnejšie a je menej citlivá na praskanie-, takže jej medziprechodová teplota nie je zvyčajne-podstatná.

Aké testovanie sa pridáva pre zliatiny niklu nad rámec štandardných skúšok ťahom a ohybom?

Mnohé aplikácie zliatin niklu pridávajú testovanie korózie, ako napríklad ASTM G28 pre intergranulárne napadnutie alebo ASTM G48 pre odolnosť proti jamkovej a štrbinovej korózii, plus testovanie nárazom, keď prevádzková teplota vyžaduje preukázanú húževnatosť.

Záver

Správna klasifikácia základných a nepodstatných-premenných nie je papierovanie. je to mechanizmus, ktorý udržuje mechanickú pevnosť a odolnosť proti korózii zvaru z niklovej zliatiny v rámci overených, testovaných limitov.

Dôsledne kontrolované WPS je to, čo umožňuje komponentom z niklovej zliatiny spoľahlivo fungovať v tých najnáročnejších službách: studne na kyslý plyn, chemické spracovateľské závody a kryogénne skladovanie. Výrobcovia a spracovatelia, ktorí považujú zásadnú-kontrolu premenných za základnú disciplínu kvality, a nie za dokumentačnú formalitu, dôsledne vyrábajú zvary, ktoré prejdú testovaním kódu na prvýkrát a fungujú desiatky rokov v prevádzke. Pri projektoch zahŕňajúcich Inconel, Hastelloy, Monel alebo iné zliatiny na báze niklu-zapojenie výrobcu s osvedčenou knižnicou kvalifikovaných balíkov WPS/PQR a -domácou metalurgickou podporou výrazne znižuje riziko plánovania a dlhodobé-náklady na údržbu.