Обратно измиване при заваряване на тръби от неръждаема стомана: предотвратяване на захаросването и окисляването на кореновата част

Обратно измиване означава заместване на въздуха вътре в тръба от неръждаема стомана с инертен газ, обикновено аргон, така че разтопената коренова част на заварката да се затвърди без контакт с кислород. Ако това се извърши правилно, се предотвратява „захаросването“ — зърнеста, силно окислена повърхност на кореновата част, която унищожава корозионната устойчивост и не може да бъде премахната чрез шлифоване след образуването ѝ. Практическата цел е да се намали остатъчният кислород в съединението под приблизително 0,5 %, а при работа с високоалоирани и високочисти материали — под 0,1 %, преди да се запали дъгата. Светлата и чиста коренова част на заварката не е само естетичен въпрос; тя е ключова за запазване на пасивния филм и експлоатационния живот на тръбата.

Какво представлява захаросването и защо възниква
Когато аустенитните и дуплексните неръждаеми стомани достигнат температурата на заваряване, хромът свързва всеки кислород в обсега си. В непочистена тръба затвореният въздух окислява горещия корен, образувайки груб, тъмен, захароподобен слой от оксиди, богати на хром, и отстранява хрома от метала точно под него. Тази зона с намалено съдържание на хром вече не може да поддържа пасивна пленка, поради което коренът става най-слабата точка на съединението спрямо точковата корозия, корозията в процепи и корозията под напрежение.

Захаросването води и до механичен дефект. Оксидната пелена е крехка и неравномерна; тя нарушава потока, задържа отлагания и предоставя начална точка за корозия и умора. Веднъж възникнало, това повреждение е металургично, а не само повърхностна пленка. Шлифоването на вътрешността на готова тръба рядко е възможно и няма да възстанови загубения хром от сплавта, така че предотвратяването му по време на заваряване е единственото надеждно решение.

Ролята на аргоновата обратна продуха
Обратното промиване работи чрез навлизане на аргон във вътрешността на съединението – инертен газ, по-тежък от въздуха, който не реагира с горещия метал. Докато аргонът тече навътре, той разрежда и измества въздуха, съдържащ кислород, докато остатъчното количество кислород стане достатъчно ниско, за да не се образуват значими оксиди по време на затвърдяване. След това заварката се извършва така, че защитният газ от горелката предпазва външната страна, а промиването – вътрешната, като по този начин и двете страни на кореновата част остават чисти.

Аргонът обикновено се избира поради своята инертност, достъпност и плътност, която му помага да се утаява и измества въздуха при хоризонтални шевове. При по-дебели или по-високолегирани съединения някои производители добавят малко водород към аргона, за да се получи по-светла коренова част; обаче смесите, съдържащи водород, се използват само при аустенитни марки и никога не се прилагат върху дуплексни или мартензитни стомани поради риска от пукнатини. Принципът остава непроменен: трябва да се предотврати контактът на горещата коренова част с кислорода, докато температурата й не спадне под нивото, при което протича окисляването.

Постигане на целевото ниво на кислород

Ефективното изчистване се измерва, а не се предполага. Затворете обема, който изчиствате, пуснете аргон с контролирана скорост и наблюдавайте изпускателния поток с анализатор на кислорода, докато показанията достигнат целевата стойност, преди да започнете заварката. Често приетият праг за приемане е под 0,5 % остатъчен кислород за обща работа с неръждаема стомана, като за изискващи условия се прилагат по-строги граници.

Обемът и потокът на изчистване трябва да са подходящи за диаметъра и дължината на тръбата. Твърде малък поток оставя въздушни джобове; твърде голям предизвиква турбуленция, която може да наруши разтопената вана или да издуха кореновия шев. Подавайте аргон отдолу и извеждайте въздуха отгоре, за да бъде по-лекият въздух изтласкван напред от напредващия инертен газ, и осигурете достатъчно време за изчистване преди запалване на дъгата.

Прегради за изчистване и практически настройки
При дълги тръбопроводи изчистването на цялата тръба е бавно и неефективно, затова разтворими или механични прегради за изчистване изолират кратка зона около съединението. Преградите от водоразтворима хартия или филм са популярни, защото се разтварят и измиват по време на последващото хидротестване или експлоатация, без да оставят нищо в тръбопровода. Надуваемите и механичните запушалки са многократно използваеми при повтаряща се работа. Независимо от типа преграда, осигурете контролиран отвор за изпускане, за да не се натрупва налягане и да се деформира кореновият шев, и запечатайте или покрийте заваръчния процеп с лепенка до началото на заваряването.
Добрият начин на работа също означава извършване на продухване преди заваряването и поддържане на постоянен газов поток по време на заваряването, като продухването продължава докато кореновият шев и горещият преминаващ шев се охладят, както и защита на отворените краища на тръбите от течения. Wenqiang прилага тези контролни мерки в цялото си производство на заварени тръби и тръбни профили според стандарти ASTM A249, A269, A312 и A928, като качеството на заварките се потвърждава чрез неразрушително тестване (NDT) и хидростатично изпитване в рамките на система ISO 9001.

Четене и приемане на цвета на кореновия шев
Цветът на завършения коренов шев е бърз визуален индикатор за количеството кислород, достигнало до метала. Яркосребрист или сламеножълт коренов шев показва минимално окисляване и обикновено се счита за приемлив. По-тъмни оттенъци — от синьо до сиво — означават нарастващо окисляване, а тъмносив или черен, зърнест коренов шев е „захаросан“ и се отхвърля. Много спецификации и стандарти, като например AWS D18.1 за заваряване на санитарни тръби, определят допустимите нива на потъмняване чрез цветни диаграми.
Тъй като топлинната дисхромация намалява корозионната устойчивост дори преди да се стигне до пълно захаросване, работата с висока чистота и в агресивни среди изисква най-ярките корени и понякога почистване след заваряването. Регистрирането на цвета на корена заедно с показанията за кислород при продухване ви осигурява проследимо доказателство, че съединението е извършено под контрол.

Заключение
Продухването от обратната страна е разликата между заварка от неръждаема стомана, която устойчива на корозия в продължение на десетилетия, и такава, която се разрушава отвътре навън. Заместете въздуха с аргон, намалете остатъчния кислород под около 0,5 %, изолирайте съединението с прегради за продухване, проверете изходящия газ с анализатор на кислород и приемайте само ярки, оксид-свободни корени. Изпълнете това и ще защитите хрома, който придава пасивността на неръждаемата стомана. Резултатът е корен на заварката с корозионна устойчивост, равна на тази на основната тръба – точно това изискват изискващите химически, санитарни, хранителни и океански тръбопроводи в продължение на десетилетия експлоатация.

Често задавани въпроси
В: Мога ли да залича захаросването чрез шлифоване след заваряването?
A: Обикновено не. Зацукряването е окисляване на вътрешната част на корена, което също изчерпва хрома от метала под него, а вътрешността на тръбата обикновено е недостъпна. Шлифоването не може да възстанови загубения хром, затова предотвратяването му чрез задно пържене е единственият надежден подход.
П: Какво остатъчно ниво на кислород трябва да постигна преди заваряване?
A: По-долу около 0.5 % е приемливо за много стоманени приложения с неръждаема стомана, докато заварките с високо легирани, високочисти или агресивни условия трябва да достигнат по-долу от приблизително 0.1 %. Винаги проверявайте с анализатор на кислород в изпускателния поток на пърженето преди започване на заваръчната дъга.

Източник на неръждаеми тръби, заварени с корозионно почистване и задно пържене от Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/