Hàn ống và đường ống thép không gỉ thường yêu cầu thổi khí argon vào phía sau khi sử dụng các quy trình truyền thống như hàn hồ quang vonfram khí (GTAW) và hàn hồ quang kim loại được che chắn (SMAW). Tuy nhiên, chi phí khí và thời gian thiết lập quy trình thổi khí có thể là yếu tố quan trọng, đặc biệt khi đường kính và chiều dài ống tăng lên.
Khi hàn thép không gỉ dòng 300, các nhà thầu có thể loại bỏ hiện tượng thổi ngược trong các mối hàn ống tủy hở bằng cách chuyển từ phương pháp hàn GTAW hoặc SMAW truyền thống sang quy trình hàn cải tiến, đồng thời vẫn đạt được chất lượng mối hàn cao, duy trì khả năng chống ăn mòn của vật liệu và đáp ứng yêu cầu của Quy trình Hàn (WPS) về quy trình hàn hồ quang kim loại khí ngắn mạch (GMAW). Quy trình GMAW ngắn mạch cải tiến cũng mang lại những lợi ích bổ sung về năng suất, hiệu quả và dễ sử dụng, giúp cải thiện lợi nhuận.
Được ưa chuộng nhờ khả năng chống ăn mòn và độ bền cao, hợp kim thép không gỉ được sử dụng trong nhiều ứng dụng đường ống, bao gồm dầu khí, hóa dầu và nhiên liệu sinh học. Mặc dù phương pháp hàn GTAW truyền thống đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng thép không gỉ, nhưng nó có một số nhược điểm có thể được khắc phục bằng phương pháp hàn GMAW ngắn mạch cải tiến.
Thứ nhất, do tình trạng thiếu thợ hàn lành nghề vẫn tiếp diễn, việc tìm kiếm công nhân quen thuộc với phương pháp hàn GTAW vẫn là một thách thức. Thứ hai, GTAW không phải là quy trình hàn nhanh nhất, điều này cản trở các công ty muốn tăng năng suất để đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Thứ ba, nó đòi hỏi quá trình súc rửa ngược ống thép không gỉ tốn thời gian và chi phí.
Khí thổi ngược là gì? Khí thổi ngược là quá trình đưa khí vào trong quá trình hàn để loại bỏ chất gây ô nhiễm và hỗ trợ mối hàn. Khí thổi ngược bảo vệ mặt sau của mối hàn khỏi sự hình thành oxit nặng khi có mặt oxy.
Nếu mặt sau không được bảo vệ trong quá trình hàn ống tủy hở, có thể dẫn đến hư hại mô nền. Sự phân hủy này được gọi là đường hóa, được đặt tên như vậy vì nó tạo ra một bề mặt trông giống như đường bên trong mối hàn. Để ngăn chặn hiện tượng nát vụn, người thợ hàn sẽ đưa một ống dẫn khí vào một đầu của ống và bịt kín đầu ống bằng một tấm chắn khí. Họ cũng tạo một lỗ thông hơi ở đầu kia của ống. Họ cũng thường dán băng keo xung quanh miệng mối nối. Sau khi làm sạch ống, họ bóc một phần băng keo xung quanh mối nối và bắt đầu hàn, lặp lại quá trình bóc lớp phủ và hàn cho đến khi hoàn thành mối hàn chân răng.
Loại bỏ hiện tượng thổi ngược. Việc hàn lại có thể tốn rất nhiều thời gian và tiền bạc, trong một số trường hợp làm tăng thêm hàng nghìn đô la cho dự án. Việc chuyển sang quy trình hàn GMAW ngắn mạch cải tiến đã cho phép công ty hoàn thành các mối hàn gốc mà không cần thổi ngược trong nhiều ứng dụng hàn thép không gỉ. Các ứng dụng hàn thép không gỉ dòng 300 rất phù hợp với phương pháp này, trong khi các ứng dụng hàn thép không gỉ song pha độ tinh khiết cao hiện đang yêu cầu hàn GTAW cho mối hàn gốc.
Giữ lượng nhiệt đầu vào ở mức thấp nhất có thể giúp duy trì khả năng chống ăn mòn của phôi. Giảm số lần hàn là một cách để giảm lượng nhiệt đầu vào. Các quy trình hàn GMAW ngắn mạch được cải tiến, chẳng hạn như Regulated Metal Deposition (RMD®), sử dụng sự truyền kim loại được kiểm soát chính xác để tạo ra sự lắng đọng giọt kim loại đồng đều. Điều này giúp người thợ hàn dễ dàng kiểm soát vũng hàn, từ đó kiểm soát lượng nhiệt đầu vào và tốc độ hàn. Lượng nhiệt đầu vào thấp hơn cho phép vũng hàn đông cứng nhanh hơn.
Với quá trình chuyển kim loại được kiểm soát và tốc độ đóng băng vũng hàn nhanh hơn, vũng hàn ít nhiễu loạn hơn và khí bảo vệ thoát ra khỏi súng hàn GMAW tương đối không bị xáo trộn. Điều này cho phép khí bảo vệ đi qua mối hàn hở, đẩy không khí ra ngoài và ngăn ngừa hiện tượng đường hóa hoặc oxy hóa ở mặt sau của mối hàn. Quá trình bao phủ khí này chỉ mất một thời gian ngắn vì vũng hàn đóng băng rất nhanh.
Các thử nghiệm đã chứng minh rằng quy trình hàn GMAW ngắn mạch cải tiến đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng mối hàn đồng thời duy trì khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ như khi mối hàn gốc được thực hiện bằng phương pháp GTAW.
Việc thay đổi quy trình hàn đòi hỏi công ty phải chứng nhận lại WPS của mình, nhưng sự chuyển đổi như vậy có thể mang lại lợi ích rất lớn về thời gian và tiết kiệm chi phí cho công việc sản xuất và sửa chữa mới.
Hàn tủy hở bằng quy trình GMAW ngắn mạch cải tiến mang lại những lợi ích bổ sung về năng suất, hiệu quả và đào tạo thợ hàn. Những lợi ích này bao gồm:
Loại bỏ nguy cơ hình thành các rãnh nóng do có thể lắng đọng nhiều kim loại hơn để tăng độ dày của rãnh chân răng.
Khả năng chịu đựng tuyệt vời đối với độ lệch lớn và nhỏ giữa các đoạn ống. Nhờ quá trình chuyển kim loại trơn tru, phương pháp này có thể dễ dàng lấp đầy các khe hở lên đến 3/16 inch.
Chiều dài hồ quang ổn định bất kể độ giãn của điện cực, điều này bù đắp cho những người thợ hàn gặp khó khăn trong việc duy trì độ giãn điện cực ổn định. Vũng hàn dễ kiểm soát hơn và quá trình chuyển kim loại nhất quán có thể giảm thời gian đào tạo cho thợ hàn mới.
Giảm thời gian ngừng hoạt động do thay đổi quy trình. Có thể sử dụng cùng một loại dây hàn và khí bảo vệ cho các kênh hàn gốc, hàn lấp đầy và hàn phủ. Có thể sử dụng quy trình hàn GMAW xung nếu các kênh được hàn lấp đầy và hàn phủ bằng khí bảo vệ argon với tỷ lệ ít nhất 80%.
Đối với các hoạt động muốn loại bỏ hiện tượng chảy ngược trong các ứng dụng thép không gỉ, điều quan trọng là phải tuân theo năm lời khuyên chính để thành công khi chuyển sang quy trình hàn GMAW ngắn mạch cải tiến.
Làm sạch bên trong và bên ngoài đường ống để loại bỏ mọi chất bẩn. Sử dụng bàn chải sắt chuyên dụng cho thép không gỉ để làm sạch mặt sau của mối nối, cách mép ít nhất 1 inch.
Sử dụng que hàn thép không gỉ có hàm lượng silic cao, chẳng hạn như 316LSi hoặc 308LSi. Hàm lượng silic cao hơn giúp làm ướt vũng hàn và hoạt động như một chất khử oxy.
Để đạt hiệu suất tốt nhất, hãy sử dụng hỗn hợp khí bảo vệ được pha chế đặc biệt cho quy trình, chẳng hạn như 90% heli, 7,5% argon và 2,5% carbon dioxide. Một lựa chọn khác là 98% argon và 2% carbon dioxide. Nhà cung cấp khí hàn có thể có các khuyến nghị khác.
Để đạt hiệu quả tốt nhất, hãy sử dụng đầu nhọn và vòi phun thuôn nhọn để tạo rãnh dẫn khí ở chân tóc nhằm xác định vị trí phân bố khí. Vòi phun hình nón với bộ khuếch tán khí tích hợp cung cấp khả năng phân bố khí tuyệt vời.
Lưu ý rằng việc sử dụng quy trình hàn GMAW ngắn mạch cải tiến mà không cần khí bảo vệ sẽ tạo ra một lượng nhỏ vảy trên mặt sau của mối hàn. Vảy này thường bong ra khi mối hàn nguội và đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cho các ứng dụng trong ngành dầu khí, nhà máy điện và hóa dầu.
Jim Byrne là Giám đốc Kinh doanh và Ứng dụng của Miller Electric Mfg. LLC, 1635 W. Spencer St., Appleton, WI 54912, 920-734-9821, www.millerwelds.com.
Tạp chí Tube & Pipe Journal ra đời năm 1990, trở thành tạp chí đầu tiên chuyên phục vụ ngành công nghiệp ống kim loại. Ngày nay, nó vẫn là ấn phẩm duy nhất ở Bắc Mỹ chuyên về ngành này và đã trở thành nguồn thông tin đáng tin cậy nhất cho các chuyên gia trong ngành ống.
Giờ đây, với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của The FABRICATOR, bạn có thể dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên quý giá trong ngành.
Phiên bản điện tử của Tạp chí Tube & Pipe Journal hiện đã hoàn toàn có thể truy cập được, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận các nguồn tài liệu quý giá trong ngành.
Tận hưởng quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của tạp chí STAMPING Journal, nơi cung cấp những tiến bộ công nghệ mới nhất, các phương pháp thực hành tốt nhất và tin tức ngành cho thị trường dập kim loại.
Giờ đây, với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của The Fabricator en Español, bạn dễ dàng tiếp cận các nguồn tài liệu quý giá trong ngành.