Nugarinė dujų plovimo technika virinant nerūdijančiojo plieno vamzdžius: cukraus pavidalo nuosėdų ir šaknies oksidacijos prevencija

Nugarinė dujų pūtimo technika reiškia oro pakeitimą nerūdijančiojo plieno vamzdyje inertinėmis dujomis, dažniausiai argonu, kad lydytinės suvirinimo šaknies metalas kietėtų be sąlyčio su deguonimi. Teisingai atlikus šią procedūrą, išvengiama „cukravimo“ – grūdeliškos, stipriai oksiduotos šaknies paviršiaus būsenos, kuri visiškai sunaikina korozijos atsparumą ir kurios neįmanoma pašalinti šlifuojant po susidarymo. Praktinis tikslas – prieš pradedant suvirinti – sumažinti likutinę deguonies koncentraciją siūlėje maždaug iki 0,5 %, o aukšto lygio lydiniams ir aukštos grynumos darbams – net iki 0,1 %. Švelniai blizganti, švari suvirinimo šaknis nėra tik vizualinis reikalavimas; ji užtikrina pasyvią plėvelę ir vamzdžio tarnavimo trukmę.

Kas yra cukravimas ir kodėl jis įvyksta
Kai austenitiniai ir dvigubosios struktūros nerūdijančiosios plieno rūšys pasiekia suvirinimo temperatūrą, chromas pradeda reaguoti su bet kuriuo arti esančiu deguonies kiekiu. Nepurškiamo vamzdelio viduje įstrigęs oras oksiduoja karštą šaknį, suformuodamas šiurkščią, tamsią, cukraus pavidalo chromo turinčių oksidų sluoksnį ir pašalindamas chromą iš metalo, esančio tiesiai po juo. Ši chromo neturinti zona nebegali išlaikyti pasyvaus plėvelės sluoksnio, todėl šaknis tampa jungties silpniausiu tašku prieš duobučių koroziją, plyšių koroziją ir įtempimo korozinį skilimą.

Cukrumo susidarymas turi ir mechaninį poveikį. Oksidų sluoksnis yra trapus ir netolygus; jis sutrikdo srautą, kaupia nuosėdas ir suteikia korozijai bei nuovargiui pradžios vietą. Be to, kartą įvykus šiam reiškiniui, žala yra metalurginė, o ne tik paviršinė plėvelė. Baigto vamzdžio vidaus šlifavimas beveik visada neįmanomas ir nepajėgs atkurti lydinio prarasto chromo, todėl vienintelis patikimas sprendimas – tai užkirsti kelią šiam reiškiniui dar suvirinimo metu.

Argono atbulinio purškimo vaidmuo
Atbulinė dujų apsauga veikia pripildant sujungimo vidų argonu – inertiniu dujų mišiniu, kuris yra sunkesnis už orą ir nereaguoja su įkaitusiu metalu. Kai įpilamas argonas, jis praskiedžia ir išstumia deguonies turintį orą, kol likutinės deguonies kiekis tampa pakankamai mažas, kad kietėjimo metu neatsirastų reikšmingų oksidų. Tada suvirinama naudojant degiklio apsaugines dujas, kurios apsaugo išorę, ir atbulinės dujų apsaugos sistemą, kuri apsaugo vidų, todėl abu šaknies paviršiai lieka švarūs.

Argonas paprastai pasirenkamas dėl savo inertumo, prieinamumo ir tankio, kuris padeda jam nusėsti ir išstumti orą horizontaliose jungtyse. Storesnėse ar aukštesnio lyginio jungtyse kai kurie gamintojai į argoną prideda nedidelį vandenilio kiekį, kad šaknis būtų švelnesnė, tačiau vandenilį turintys mišiniai naudojami tik austenitinėse plieno rūšyse ir niekada netinka dvigubo (duplex) ar martensitinio plieno suvirinimui dėl įtrūkimų rizikos. Principas nepasikeičia: deguonis turi būti pašalintas nuo įkaitusios šaknies, kol ji atvės žemiau temperatūros, kurioje vyksta oksidacija.

Pasiekiamas deguonies tikslas

Veiksmingas dujų išpūtimas matuojamas, o ne spėjamas. Užsandarinkite išpūtimo apimtį, įleiskite argoną kontroliuojamu greičiu ir stebėkite išmetamąsias dujas deguonies analizatoriumi, kol rodmenys pasiekia tikslą prieš pradedant suvirinti. Dažnai priimtinas ribos slenkstis yra mažiau nei 0,5 % likutinės deguonies bendram nerūdijančiojo plieno apdorojimui, o reikalaujamosioms eksploatavimo sąlygoms – dar griežtesnės ribos.

Išpūtimo tūris ir srautas turi atitikti vamzdžio skersmenį ir ilgį. Per mažas srautas palieka oro kišenes; per didelis sukelia turbulenciją, kuri gali sutrikdyti lydymosi baseiną arba išpučioti šaknį. Argoną įleiskite žemai, o orą išleiskite aukštai, kad lengvesnis oras būtų stumiamas prieš einančio inertinio dujų srauto kryptimi, ir prieš lankinės viršutinės jungties uždegimą suteikite pakankamai laiko išpūtimui.

Išpūtimo užtvaros ir praktiškas surengimas
Ilguose vamzdžiuose viso vamzdyno išpūtimo procesas yra lėtas ir neefektyvus, todėl tirpiosios ar mechaninės išpūtimo užtvaros izoliuoja trumpą zoną aplink suvirinimo siūlę. Vandenyje tirpios popieriaus ar plėvelės užtvaros yra populiarūs sprendimai, nes jos ištirpsta ir nuplaunamos vėlesniame hidrobandymo ar eksploatacijos metu, paliekant vamzdyje nieko. Pūčiamosios ir mechaninės kamščiai yra daugkart naudojami pakartotiniam darbui. Nepriklausomai nuo užtvaros tipo, būtina numatyti kontroliuojamą išleidimo angą, kad slėgis negalėtų kauptis ir deformuoti šaknies, o iki viršutinės jungties pradėjimo suvirinimo plyšys turi būti užklijuotas arba uždengtas.
Gerai praktikuojama taip pat reiškia, kad prieš suvirinant būtina nuvalyti dujų srautu, o virinant – palaikyti pastovų dujų srautą, taip pat tęsti dujų plovimą iki šaknies ir karštojo sluoksnio atvėsimo bei apsaugoti atviras vamzdžių galas nuo skersinio oro srauto. „Wenqiang“ taiko šiuos valdymo būdus visoje suvirintų vamzdynų ir vamzdelių gamyboje pagal ASTM A249, A269, A312 ir A928 standartus, o suvirinimo kokybė patikrinama neardomąja kontrolės (NDT) ir hidrostatiniais bandymais pagal ISO 9001 sistemą.

Šaknies spalvos nustatymas ir priėmimas
Baigtos šaknies spalva yra greitas vizualinis rodiklis, parodantis, kiek deguonies pasiekė metalą. Švelniai sidabrinė ar šiaudinė geltona šaknis rodo minimalų oksidacijos lygį ir dažniausiai laikoma priimtina. Tamsesnės atspalvės – nuo mėlynos iki pilkos – reiškia didėjančią oksidaciją, o tamsiai pilka ar juoda, grūdėta šaknis yra „cukravimas“ ir nepriimama. Daugelis specifikacijų ir standartų, pvz., AWS D18.1 sanitarinių vamzdelių suvirinimui, nustato leistinus diskoloracijos lygius naudojant spalvų diagramas.
Kadangi šilumos dėmės sumažina korozijos atsparumą net tada, kai nesiformuoja visiškas „cukravimas“, aukštos grynumo laipsnio ir agresyvių sąlygų darbams reikia šviesiausių šaknų, o kartais – po suvirinimo valymo. Šaknies spalvos įrašymas kartu su dujų apsaugos deguonies koncentracijos rodmenimis suteikia sekamas įrodymus, kad sujungimas buvo atliktas kontroliuojamomis sąlygomis.

Išvada
Dujų apsauga iš vidaus yra skirtumas tarp nerūdijančiojo plieno suvirinimo, kuris dešimtmečius atsparus korozijai, ir to, kuris pradeda griūti iš vidaus. Pakeiskite orą argonu, sumažinkite likutinę deguonies koncentraciją maždaug iki 0,5 %, izoliuokite sujungimą dujų apsaugos užkardomis, patikrinkite išleidžiamų dujų sudėtį deguonies analizatoriumi ir priimkite tik šviesias, be oksidų šaknis. Atlikdami šiuos veiksmus, apsaugote chromą, kuris suteikia nerūdijančiajam plienui jo pasyvumą. Rezultatas – suvirinimo šaknis, kurios korozijos atsparumas toks pat kaip ir pagrindinės vamzdžio medžiagos, – tai būtina reikalavimas cheminių, sanitarinių, maisto pramonės ir jūros naftos bei dujų tiekimo vamzdynams, kurie turi tarnauti dešimtmečius.

Dažniausiai užduodami klausimai
K: Ar po suvirinimo galima nušlifuoti „cukravimą“?
A: Paprastai ne. Cukravimas – tai vidinės šaknies oksidacija, kuri taip pat sumažina chromo kiekį po ja esančiame metale, o vamzdžio vidus dažniausiai neprieinamas. Šlifavimas negali atkurti prarasto chromo, todėl vienintelis patikimas būdas tai užkirsti kelią – atbulinis dujų pildymas.
K: Kokį likutinį deguonies kiekį reikėtų pasiekti prieš suvirinant?
A: Daugelyje nerūdijančiojo plieno taikymų priimtinas lygis yra mažesnis nei apie 0,5 %, o aukšto lygio lydinių, aukštos grynumo ar agresyviomis sąlygomis naudojamų suvirintų jungčių atveju reikia pasiekti mažiau nei apytiksliai 0,1 %. Visada patikrinkite deguonies kiekį išpustų dujų išleidimo vietoje deguonies analizatoriumi prieš pradedant lankinį suvirinimą.

Šaltinio pusėje atbuliniu būdu pripildytas, korozijai atspariai suvirintas nerūdijančiojo plieno vamzdis nuo Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/