Сварка труб и трубопроводов из нержавеющей стали часто требует обратной продувки аргоном при использовании традиционных процессов, таких как дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) и дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (SMAW). Однако стоимость газа и время настройки процесса продувки могут иметь важное значение, особенно по мере увеличения диаметра и длины труб.
При сварке нержавеющей стали серии 300 подрядчики могут исключить обратный поток в открытых корневых каналах сварных швов, перейдя с традиционной сварки GTAW или SMAW на усовершенствованный процесс сварки, при этом по-прежнему достигая высокого качества сварки, сохраняя коррозионную стойкость материала и соблюдая требования Спецификации процедуры сварки (WPS), которая требует использования процесса дуговой сварки металлическим электродом с коротким замыканием (GMAW). Усовершенствованный процесс GMAW с коротким замыканием также обеспечивает дополнительные преимущества в плане производительности, эффективности и простоты использования, помогая увеличить прибыль.
Сплавы нержавеющей стали, пользующиеся популярностью благодаря своей коррозионной стойкости и прочности, используются во многих трубах и трубопроводах, в том числе в нефтегазовой, нефтехимической и биотопливной промышленности. Хотя метод GTAW традиционно использовался во многих областях применения нержавеющей стали, у него есть некоторые недостатки, которые можно устранить с помощью усовершенствованного метода GMAW с коротким замыканием.
Во-первых, поскольку нехватка квалифицированных сварщиков сохраняется, поиск работников, знакомых с технологией GTAW, является постоянной проблемой. Во-вторых, GTAW — не самый быстрый процесс сварки, что мешает компаниям, стремящимся повысить производительность для удовлетворения потребностей клиентов. В-третьих, он требует длительной и дорогостоящей обратной промывки труб из нержавеющей стали.
Что такое обратная продувка? Продувка — это введение газа в процесс сварки для удаления загрязнений и обеспечения поддержки. Обратная продувка защищает обратную сторону сварного шва от образования тяжелых оксидов в присутствии кислорода.
Если задняя сторона не защищена во время сварки открытого корневого канала, может произойти повреждение подложки. Это разрушение называется осахариванием, так названо потому, что оно приводит к образованию поверхности, которая выглядит как сахар внутри сварного шва. Чтобы предотвратить затирание, сварщик вставляет газовый шланг в один конец трубы и затыкает конец трубы продувочной заглушкой. Они также создают вентиляционное отверстие на другом конце трубы. Они также обычно наклеивают ленту вокруг отверстия стыка. После очистки трубы они снимают часть ленты вокруг стыка и начинают сварку, повторяя процесс зачистки и сварки до тех пор, пока корневой валик не будет завершен.
Устранение обратного потока. Повторные проходы могут потребовать много времени и денег, в некоторых случаях добавляя к проекту тысячи долларов. Переход на усовершенствованный процесс сварки GMAW с коротким замыканием позволил компании выполнять корневые проходы без обратной промывки во многих применениях нержавеющей стали. Для этого хорошо подходят сварочные работы с нержавеющей сталью серии 300, в то время как для сварки высокочистых дуплексных нержавеющих сталей в настоящее время требуется GTAW для корневого прохода.
Поддержание подводимого тепла на минимально возможном уровне помогает поддерживать коррозионную стойкость заготовки. Уменьшение количества сварочных проходов является одним из способов снижения подводимого тепла. Улучшенные процессы сварки GMAW с коротким замыканием, такие как регулируемое наплавление металла (RMD®), используют точно контролируемый перенос металла для обеспечения равномерного осаждения капель. Это облегчает сварщику управление сварочной ванной, что, в свою очередь, контролирует подводимое тепло и скорость сварки. Более низкий подводимый наплавленный тепло позволяет сварочной ванне быстрее застывать.
Благодаря контролируемому переносу металла и более быстрому застывания сварочной ванны, ванна становится менее турбулентной, а защитный газ покидает пистолет GMAW относительно спокойно. Это позволяет защитному газу проходить через открытый корень, вытесняя атмосферу и предотвращая осахаривание или окисление на обратной стороне сварного шва. Такое газовое покрытие занимает совсем немного времени, поскольку лужи замерзают очень быстро.
Испытания показали, что модифицированный процесс сварки GMAW с коротким замыканием соответствует стандартам качества сварки, сохраняя при этом коррозионную стойкость нержавеющей стали, как и при сварке корневого шва методом GTAW.
Изменение процесса сварки требует от компании повторной сертификации WPS, но такое переключение может обеспечить огромную экономию времени и средств при выполнении новых производственных и ремонтных работ.
Сварка открытых корневых каналов с использованием усовершенствованного процесса сварки в среде защитного газа с коротким замыканием обеспечивает дополнительные преимущества в плане производительности, эффективности и обучения сварщиков. К ним относятся:
Устраняет вероятность образования горячих каналов за счет возможности наплавки большего количества металла для увеличения толщины корневого канала.
Отличная устойчивость к большим и малым несоосностям между секциями труб. Благодаря плавному переносу металла процесс позволяет легко перекрывать зазоры до 3⁄16 дюйма.
Длина дуги постоянна независимо от вылета электрода, что компенсирует трудности операторов, которым сложно поддерживать постоянное выдвижение. Более легко контролируемая сварочная ванна и равномерный перенос металла могут сократить время обучения новых сварщиков.
Сокращение времени простоя при переналадке процесса. Для корневых, заполняющих и закрывающих каналов можно использовать одну и ту же проволоку и защитный газ. Можно использовать импульсный процесс GMAW при условии, что каналы заполнены и закрыты защитным газом с содержанием аргона не менее 80%.
Для предприятий, стремящихся исключить обратный поток при сварке нержавеющей стали, важно следовать пяти ключевым советам для успешного перехода на модифицированный процесс сварки GMAW с коротким замыканием.
Очистите внутреннюю и внешнюю поверхность труб, чтобы удалить все загрязнения. Используйте проволочную щетку, предназначенную для нержавеющей стали, чтобы очистить заднюю часть стыка на расстоянии не менее 1 дюйма от края.
Используйте присадочный металл из нержавеющей стали с высоким содержанием кремния, например, 316LSi или 308LSi. Более высокое содержание кремния способствует смачиванию сварочной ванны и действует как раскислитель.
Для достижения наилучших результатов используйте защитную газовую смесь, специально разработанную для данного процесса, например, 90% гелия, 7,5% аргона и 2,5% углекислого газа. Другой вариант — 98% аргона и 2% углекислого газа. Поставщик сварочного газа может дать другие рекомендации.
Для достижения наилучших результатов используйте конический наконечник и насадку для корневого канала, чтобы локализовать газовое покрытие. Коническое сопло со встроенным газовым диффузором обеспечивает превосходное покрытие.
Обратите внимание, что при использовании модифицированного процесса сварки GMAW с коротким замыканием без защитного газа на обратной стороне сварного шва образуется небольшое количество окалины. Обычно она отслаивается по мере остывания шва и соответствует стандартам качества для нефтяной, электроэнергетической и нефтехимической промышленности.
Джим Бирн — менеджер по продажам и приложениям в компании Miller Electric Mfg. LLC, 1635 W. Spencer St., Appleton, WI 54912, 920-734-9821, www.millerwelds.com.
Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным отрасли металлических труб, в 1990 году. Сегодня он остается единственным изданием в Северной Америке, посвященным этой отрасли, и стал самым надежным источником информации для профессионалов в области труб.
Теперь с полным доступом к цифровой версии The FABRICATOR вы можете легко получить доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Электронная версия журнала The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступна, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Воспользуйтесь полным доступом к цифровому изданию журнала STAMPING, в котором представлены новейшие технологические достижения, передовой опыт и отраслевые новости для рынка штамповки металлов.
Теперь с полным доступом к цифровой версии The Fabricator на испанском языке вы получите легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.