Purjarea din spate în sudarea tuburilor din oțel inoxidabil: Prevenirea formării depozitelor de zahăr și a oxidării rădăcinii

Purjarea din spate înseamnă înlocuirea aerului din interiorul unui tub din oțel inoxidabil cu un gaz inert, de obicei argon, astfel încât rădăcina sudurii topite să se solidifice fără a intra în contact cu oxigenul. Dacă această procedură este executată corect, se previne apariția „zahărului”, adică a unei suprafețe granulare și puternic oxidate a rădăcinii sudurii, care distruge rezistența la coroziune și nu poate fi îndepărtată prin rectificare odată formată. Ținta practică este reducerea conținutului rezidual de oxigen din interiorul îmbinării sub aproximativ 0,5 %, iar în cazul lucrărilor cu aliaje înalte și înalt puritate, sub 0,1 %, înainte de aprinderea arcului. O rădăcină de sudură lucioasă și curată nu este doar un aspect estetic; ea păstrează filmul pasiv și durata de funcționare a conductei.

Ce este „zahărul” și de ce apare
Când oțelurile inoxidabile austenitice și duplex ating temperatura de sudare, cromul captează orice oxigen disponibil. În interiorul unui tub nepurjat, aerul închis oxidează rădăcina fierbinte, formând un strat rugos, întunecat, asemănător zahărului, compus din oxizi bogăți în crom și eliminând cromul din metalul situat imediat sub acest strat. Zona săracă în crom nu mai poate menține un film pasiv, astfel încât rădăcina devine punctul cel mai slab al îmbinării față de coroziunea prin pitting, coroziunea în rosturi și fisurarea sub tensiune cauzată de coroziune.

Zahărificarea are și o penalizare mecanică. Stratul de oxid este casant și neregulat; perturbă curgerea, reține depozitele și oferă un punct de plecare pentru coroziune și oboseală. Odată apărută, această deteriorare este de natură metalurgică, nu doar un film superficial. Rectificarea interiorului unei țevi finalizate este rar posibilă și nu poate restabili cromul pierdut din aliaj, deci prevenirea acesteia în timpul sudării este singura soluție fiabilă.

Rolul purjării cu argon din spate
Purjarea inversă funcționează prin umplerea interiorului îmbinării cu argon, un gaz inert mai dens decât aerul, care nu reacționează cu metalul aflat la temperatură ridicată. Pe măsură ce argonul pătrunde, el diluează și elimină aerul care conține oxigen, până când concentrația reziduală de oxigen devine suficient de scăzută pentru ca niciun oxid semnificativ să nu se formeze în timpul solidificării. Sudura este apoi realizată cu gazul de protecție al arzătorului care protejează partea exterioară și cu gazul de purjare care protejează partea interioară, astfel încât ambele fețe ale rădăcinii rămân curate.

Argonul este alegerea obișnuită datorită inerției, disponibilității și densității sale, care îi permit să se depună și să înlocuiască aerul în cazul sudurilor orizontale. La îmbinările mai groase sau cele cu aliaje superioare, unii sudori adaugă o cantitate mică de hidrogen în amestecul de argon pentru a obține o rădăcină mai strălucitoare; totuși, amestecurile care conțin hidrogen se folosesc exclusiv pe oțeluri austenitice și nu sunt niciodată utilizate pe oțeluri duplex sau martensitice din cauza riscului de fisurare. Principiul rămâne neschimbat: menținerea oxigenului departe de rădăcina aflată la temperatură ridicată până când aceasta se răcește sub temperatura la care are loc oxidarea.

Atingerea țintei privind conținutul de oxigen

Degazarea eficientă se măsoară, nu se estimează. Etanșați volumul pe care îl degazați, introduceți argon la o rată controlată și monitorizați evacuarea cu un analizator de oxigen până când valoarea afișată atinge ținta înainte de sudare. O limită obișnuită de acceptare este sub 0,5 % oxigen rezidual pentru lucrări generale cu oțel inoxidabil, cu limite mai stricte pentru aplicații solicitante.

Volumul și debitul de purjare trebuie să corespundă diametrului și lungimii tubului. Un debit prea mic lasă buzunare de aer; un debit prea mare generează turbulențe care pot perturba baia topită sau pot stinge flacăra la rădăcină. Introduceți argonul în partea inferioară și evacuați-l în partea superioară, astfel încât aerul mai ușor să fie împins în fața gazului inert care avansează, iar purjarea să aibă suficient timp înainte de aprinderea arcului.

Bariere de purjare și montaj practic
Pe conductele lungi, purjarea întregii țevi este lentă și risipitoare, așadar barierele de purjare solubile sau mecanice izolează o zonă scurtă în jurul îmbinării. Barierelor din hârtie sau folie solubilă în apă le este frecvent utilizată, deoarece se dizolvă și sunt eliminate în timpul ulterioarei probe hidraulice sau în exploatare, lăsând în urmă nimic în conductă. Dopurile insuflabile și cele mecanice sunt reutilizabile pentru lucrări repetitive. Indiferent de tipul barierei, asigurați o evacuare controlată pentru a preveni creșterea presiunii și deformarea rădăcinii, iar spațiul de sudură trebuie acoperit cu bandă adezivă sau alt material până la începutul sudării.
O bună practică înseamnă, de asemenea, purjarea înainte de sudare și menținerea debitului ridicat în timpul sudării, efectuarea purjării până când rădăcina și trecerea caldă s-au răcit, precum și protejarea capetelor deschise ale țevilor împotriva curenților de aer. Wenqiang aplică aceste controale pe întreaga sa producție de țevi și tuburi sudate conform standardelor ASTM A249, A269, A312 și A928, iar calitatea sudurii este verificată prin NDT și teste hidrostatice în cadrul unui sistem ISO 9001.

Citirea și acceptarea culorii rădăcinii
Culoarea rădăcinii finalizate reprezintă un indicator vizual rapid al cantității de oxigen care a ajuns la metal. O rădăcină strălucitoare argintie sau galben-straw indică o oxidare minimă și este, în general, acceptabilă. Nuantele mai închise, de la albastru până la gri, semnifică o oxidare din ce în ce mai pronunțată, iar o rădăcină gri închis sau neagră, cu aspect granular, indică fenomenul de „îndulcire” (sugaring) și este respinsă. Multe specificații și standarde, cum ar fi AWS D18.1 pentru sudarea tuburilor sanitare, definesc nivelurile acceptabile de decolorare folosind diagrame de culori.
Deoarece nuanța termică reduce rezistența la coroziune chiar și înainte de apariția completă a zahărului, lucrările cu puritate ridicată și în medii agresive necesită rădăcini cât mai strălucitoare și, uneori, curățarea după sudură. Înregistrarea culorii rădăcinii împreună cu citirile oxigenului din atmosfera de protecție oferă dovezi traseabile că îmbinarea a fost realizată în condiții controlate.

Concluzie
Protecția cu gaz inert din spate este diferența dintre o sudură din oțel inoxidabil care rezistă la coroziune timp de decenii și una care cedează din interior spre exterior. Înlocuiți aerul cu argon, reduceți oxigenul rezidual sub aproximativ 0,5 %, izolați îmbinarea cu diafragme de protecție, verificați gazele evacuate cu un analizor de oxigen și acceptați doar rădăcini strălucitoare, fără oxizi. Faceți acest lucru și veți proteja cromul care conferă oțelului inoxidabil proprietatea de pasivitate. Rezultatul este o rădăcină de sudură la fel de rezistentă la coroziune ca țeava de bază, ceea ce este esențial pentru conductele chimice, sanitare, alimentare și offshore, în condiții de funcționare pe termen lung.

Întrebări frecvente
Î: Pot îndepărta zahărul prin rectificare după sudură?
R: În general, nu. Îndulcirea este o oxidare a rădăcinii interne care epuizează, de asemenea, cromul din metalul de sub ea, iar interiorul tubului este, de obicei, inaccesibil. Rectificarea nu poate restabili cromul pierdut, astfel încât prevenirea acestuia prin umplerea cu gaz inert din spate este singura abordare fiabilă.
Î: La ce nivel rezidual de oxigen ar trebui să vizez înainte de sudare?
R: Sub aproximativ 0,5 % este acceptabil pentru multe aplicații cu oțel inoxidabil, în timp ce sudurile cu aliaje înalte, înalt purificate sau destinate unor medii agresive trebuie să atingă valori sub aproximativ 0,1 %. Verificați întotdeauna cu un analizator de oxigen pe evacuarea gazului inert înainte de a aprinde arcul.

Țeavă din oțel inoxidabil sudată cu curățare anticorozivă și umplută cu gaz inert din spate, provenită de la Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/