جوشکاری لولهها و لولههای فولادی ضد زنگ اغلب هنگام استفاده از فرآیندهای سنتی مانند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز (GTAW) و جوشکاری قوسی فلزی محافظ (SMAW) نیاز به پاکسازی معکوس با آرگون دارد. اما هزینه گاز و زمان راهاندازی فرآیند پاکسازی میتواند مهم باشد، به خصوص با افزایش قطر و طول لوله.
هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ سری 300، پیمانکاران میتوانند با تغییر از GTAW یا SMAW سنتی به یک فرآیند جوشکاری بهبود یافته، پدیده پسزنی در جوشهای ریشه باز را از بین ببرند، در حالی که همچنان به کیفیت جوش بالا دست مییابند، مقاومت در برابر خوردگی ماده را حفظ میکنند و مطابق با الزامات مشخصات روش جوشکاری (WPS) که مستلزم فرآیند جوشکاری قوسی فلزی با گاز اتصال کوتاه (GMAW) است، عمل میکنند. فرآیند GMAW اتصال کوتاه بهبود یافته همچنین مزایای بیشتری در بهرهوری، کارایی و سهولت استفاده به همراه دارد و به بهبود سود کمک میکند.
آلیاژهای فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و استحکامشان، در بسیاری از کاربردهای لوله و تیوب، از جمله نفت و گاز، پتروشیمی و سوختهای زیستی مورد استفاده قرار میگیرند. اگرچه GTAW به طور سنتی در بسیاری از کاربردهای فولاد ضد زنگ مورد استفاده قرار گرفته است، اما دارای معایبی است که میتوان با GMAW اتصال کوتاه بهبود یافته، آنها را برطرف کرد.
اول، با توجه به کمبود جوشکاران ماهر، یافتن کارگرانی که با GTAW آشنا باشند، یک چالش مداوم است. دوم، GTAW سریعترین فرآیند جوشکاری نیست، که مانع شرکتهایی میشود که به دنبال افزایش بهرهوری برای برآوردن خواستههای مشتری هستند. سوم، این روش نیاز به شستشوی معکوس (backflushing) لولههای فولادی ضد زنگ دارد که کاری زمانبر و پرهزینه است.
پسزنی چیست؟ پاکسازی به وارد کردن گاز در طول فرآیند جوشکاری برای حذف آلایندهها و ایجاد پشتیبانی گفته میشود. پاکسازی پشتی، پشت جوش را از تشکیل اکسیدهای سنگین در حضور اکسیژن محافظت میکند.
اگر در حین جوشکاری ریشه باز، قسمت پشتی محافظت نشود، ممکن است به زیرلایه آسیب وارد شود. این آسیب، قندی شدن نامیده میشود، زیرا باعث ایجاد سطحی شبیه شکر در داخل جوش میشود. برای جلوگیری از له شدن، جوشکار یک شلنگ گاز را وارد یک سر لوله میکند و انتهای لوله را با یک سد تخلیه مسدود میکند. آنها همچنین در سر دیگر لوله یک دریچه ایجاد میکنند. آنها همچنین معمولاً دور دهانه اتصال نوار چسب میچسبانند. پس از تمیز کردن لوله، قسمتی از نوار چسب اطراف اتصال را جدا کرده و شروع به جوشکاری میکنند و فرآیند لخت کردن و جوشکاری را تا زمانی که مهره ریشه کامل شود، تکرار میکنند.
حذف پسزنی. عملیات برگشتی میتواند زمان و هزینه زیادی را به همراه داشته باشد و در برخی موارد هزاران دلار به پروژه اضافه کند. گذار به یک فرآیند GMAW اتصال کوتاه بهبود یافته به شرکت اجازه میدهد تا در بسیاری از کاربردهای فولاد ضد زنگ، پاس ریشه را بدون شستشوی معکوس تکمیل کند. کاربردهای جوشکاری فولادهای ضد زنگ سری 300 برای این کار مناسب هستند، در حالی که کاربردهای جوشکاری فولادهای ضد زنگ دوپلکس با خلوص بالا در حال حاضر برای پاس ریشه به GTAW نیاز دارند.
پایین نگه داشتن ورودی گرما تا حد امکان به حفظ مقاومت در برابر خوردگی قطعه کار کمک میکند. کاهش تعداد پاسهای جوش یکی از راههای کاهش ورودی گرما است. فرآیندهای GMAW اتصال کوتاه بهبود یافته، مانند رسوب فلز تنظیمشده (RMD®)، از انتقال فلز دقیقاً کنترلشده برای ایجاد رسوب قطرات یکنواخت استفاده میکنند. این امر کنترل حوضچه جوش را برای جوشکار آسانتر میکند، که به نوبه خود ورودی گرما و سرعت جوشکاری را کنترل میکند. ورودی گرمای کمتر به حوضچه جوش اجازه میدهد تا سریعتر منجمد شود.
با انتقال کنترلشده فلز و انجماد سریعتر حوضچه جوش، حوضچه جوش کمتر متلاطم است و گاز محافظ، تفنگ GMAW را نسبتاً دستنخورده رها میکند. این امر به گاز محافظ اجازه میدهد تا از ریشه باز عبور کند، جایگزین جو شود و از قندی شدن یا اکسیداسیون در پشت جوش جلوگیری شود. این پوشش گازی فقط زمان کوتاهی طول میکشد زیرا حوضچههای جوش خیلی سریع منجمد میشوند.
آزمایشها نشان دادهاند که فرآیند GMAW اتصال کوتاه اصلاحشده، استانداردهای کیفیت جوش را برآورده میکند و در عین حال مقاومت خوردگی فولاد ضد زنگ را مانند زمانی که مهره ریشه با GTAW جوشکاری شده بود، حفظ میکند.
تغییر در فرآیند جوشکاری مستلزم آن است که یک شرکت WPS خود را مجدداً تأیید کند، اما چنین تغییری میتواند باعث بازگشت سرمایه و صرفهجویی زیادی در هزینه برای کارهای تولیدی و تعمیراتی جدید شود.
جوشکاری کانال ریشه باز با استفاده از فرآیند GMAW اتصال کوتاه بهبود یافته، مزایای بیشتری در بهرهوری، کارایی و آموزش جوشکار ارائه میدهد. این مزایا عبارتند از:
در نتیجه امکان رسوب فلز بیشتر برای افزایش ضخامت کانال ریشه، احتمال ایجاد کانالهای داغ را از بین میبرد.
تحمل عالی برای ناهمترازی زیاد و کم بین بخشهای لوله. به دلیل انتقال روان فلز، این فرآیند میتواند به راحتی شکافهایی تا 3/16 اینچ را پر کند.
طول قوس صرف نظر از میزان کشش الکترود ثابت است، که جبران کنندهی مشکلاتی است که اپراتورهایی که برای حفظ کشش ثابت تلاش میکنند. حوضچه جوش با کنترل آسانتر و انتقال فلز ثابت میتواند زمان آموزش جوشکاران جدید را کاهش دهد.
کاهش زمان از کارافتادگی برای تغییرات فرآیند. میتوان از همان سیم و گاز محافظ برای کانالهای ریشه، پرکننده و درپوش استفاده کرد. میتوان از فرآیند GMAW پالسی استفاده کرد به شرطی که کانالها با حداقل 80٪ گاز محافظ آرگون پر و درپوشگذاری شوند.
برای شرکتهایی که میخواهند پدیده پسزنی را در کاربردهای فولاد ضد زنگ از بین ببرند، رعایت پنج نکته کلیدی برای موفقیت هنگام تغییر به فرآیند GMAW اتصال کوتاه اصلاحشده مهم است.
داخل و خارج لولهها را تمیز کنید تا هرگونه آلودگی از بین برود. از یک برس سیمی که برای فولاد ضد زنگ طراحی شده است، برای تمیز کردن پشت اتصال، حداقل ۱ اینچ از لبه استفاده کنید.
از یک فلز پرکننده از جنس فولاد ضد زنگ با محتوای سیلیکون بالا، مانند 316LSi یا 308LSi استفاده کنید. محتوای سیلیکون بالاتر به خیس شدن حوضچه جوش کمک میکند و به عنوان یک اکسید زدا عمل میکند.
برای بهترین عملکرد، از مخلوط گاز محافظ مخصوص این فرآیند، مانند ۹۰٪ هلیوم، ۷.۵٪ آرگون و ۲.۵٪ دی اکسید کربن، استفاده کنید. گزینه دیگر، ۹۸٪ آرگون و ۲٪ دی اکسید کربن است. تأمین کننده گاز جوشکاری ممکن است توصیههای دیگری داشته باشد.
برای بهترین نتیجه، از نوک و نازل مخروطی برای کانال کردن ریشه و یافتن پوشش گاز استفاده کنید. نازل مخروطی با پخش کننده گاز داخلی، پوشش عالی را فراهم میکند.
توجه داشته باشید که استفاده از فرآیند GMAW اتصال کوتاه اصلاحشده بدون گاز پشتیبان، مقدار کمی پوسته در پشت جوش ایجاد میکند. این پوسته معمولاً با خنک شدن جوش جدا میشود و مطابق با استانداردهای کیفیت برای کاربردهای نفت، نیروگاه و پتروشیمی است.
جیم بیرن مدیر فروش و برنامههای کاربردی شرکت Miller Electric Mfg. LLC، واقع در خیابان ۱۶۳۵ غربی اسپنسر، اپلتون، ویسکانسین ۵۴۹۱۲، تلفن: ۹۲۰-۷۳۴-۹۸۲۱، www.millerwelds.com است.
مجله لوله و لوله (Tube & Pipe Journal) در سال ۱۹۹۰ اولین مجلهای بود که به خدمترسانی به صنعت لولههای فلزی اختصاص داده شد. امروزه، این مجله تنها نشریه در آمریکای شمالی است که به این صنعت اختصاص داده شده و به معتبرترین منبع اطلاعات برای متخصصان لوله تبدیل شده است.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The FABRICATOR، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.
نسخه دیجیتالی مجله لوله و لوله اکنون به طور کامل در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم میکند.
از دسترسی کامل به نسخه دیجیتال STAMPING Journal لذت ببرید، که آخرین پیشرفتهای تکنولوژیکی، بهترین شیوهها و اخبار صنعت را برای بازار مهرزنی فلزات ارائه میدهد.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The Fabricator به زبان اسپانیایی، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.
زمان ارسال: ۱۵ ژوئیه ۲۰۲۲
