Nazadnje izpuščanje pri varjenju cevi iz nerjavnega jekla: Preprečevanje sladkarništva in oksidacije korena

Nazadnje čiščenje pomeni izpodrinitev zraka znotraj cevi iz nerjavnega jekla z inertnim plinom, običajno argonom, tako da se taljena korenina šva zdrži brez stika z kisikom. Če to naredite pravilno, preprečite »sladkavo« – zrnato, močno oksidirano površino korena, ki uniči odpornost proti koroziji in jo ni mogoče odstraniti s ščetanjem, ko se enkrat oblikuje. Praktični cilj je znižati ostanek kisika znotraj spoja na približno 0,5 % ali manj; za delo z visoko zlitimi in visoko čistimi materiali pa celo pod 0,1 %, preden začnete variti. Svetel, čist koren šva ni le estetska zadeva; to je tisto, kar ohrani pasivni film in življenjsko dobo cevi.

Kaj je sladkava in zakaj nastane
Ko avstenitne in dvojne nerjavnih jekla dosežejo temperaturo za varjenje, krom zajame vse kisikove atome, ki so mu na razpolago. V cevi, ki ni bila izpraznjena z zaščitnim plinom, se zrak, ujet znotraj cevi, oksidira vroči koren šiva in tvori grdo, temno, sladkorno plast kromovo bogatih oksidov ter odstrani krom iz kovine neposredno pod njo. Ta območje, ki je revno za krom, ne more več vzdrževati pasivnega filma, zato postane koren šiva najšibkejša točka spoja pri napadu s pikanjem, medploskovnem napadu in napetostni koroziji.

Sladkorna oksidna plast povzroča tudi mehanske težave. Oksidna plast je krhka in neenakomerna; moti pretok, zadržuje usedline in omogoča začetek korozije in utrujanja. Ko se enkrat pojavi, je škoda kovinska, ne le površinska. Brusenje notranjosti končane cevi je redko mogoče in ne bo obnovilo kroma, izgubljenega iz zlitine, zato je edina zanesljiva rešitev preprečevanje nastanka te plasti med varjenjem.

Vloga argonovega zaščitnega plina za hrbet
Nazadnje čiščenje deluje tako, da notranjost spoja napolnimo z argonom, ki je inertni plin, težji od zraka in se ne reagira s segretim kovinskim materialom. Ko argon vstopa v spoj, razredči in iztiska zrak, ki vsebuje kisik, dokler ostanki kisika niso dovolj nizki, da se med strjevanjem ne tvorijo pomembne količine oksidov. Varjenje potem izvedemo tako, da varilni gorilnik zaščiti zunanjost spoja z zaščitnim plinom, notranjost pa ščiti čistilni plin, kar zagotovi čistost obeh površin korena spoja.

Argon je običajna izbira zaradi svoje inertnosti, razpoložljivosti in gostote, ki mu omogoča, da se usede in izpodrine zrak pri vodoravnih varilnih potezah. Pri debelejših ali višje zlitinskih spojih nekateri izdelovalci dodajo malo vodika v argon, da dosežejo svetlejši koren spoja; mešanice z vodikom pa se uporabljajo le pri avstenitnih jeklenih različicah in nikoli pri dvojnih ali martenzitnih jeklih zaradi tveganja nastanka razpok. Načelo ostaja nespremenjeno: kisik mora biti izključen iz vročega korena spoja, dokler se ta ne ohladi pod temperaturo, pri kateri se še lahko pojavijo oksidacije.

Doseganje ciljne vrednosti kisika

Učinkovito izpuščanje se meri, ne ugiba. Zaprite prostornino, ki jo izpuščate, vpuščajte argon s kontrolirano hitrostjo in opazujte izpušne pline z analizatorjem kisika, dokler branje ne doseže ciljne vrednosti pred varjenjem. Pogosto sprejemljiva meja je manj kot 0,5 % ostankov kisika za splošna dela na nerjavnem jeklu, za zahtevnejše uporabe pa so potrebne strožje omejitve.

Količina in pretok izpiralnega plina morata ustrezati premeru in dolžini cevi. Premajhen pretok pusti zrakove žepove; prevelik pretok povzroča turbulenco, ki lahko moti taljeni bazen ali izgasi koren. Argon vnašajte spodaj in izpuščajte zgoraj, da lažji zrak potiska naprej pred napredovanjem inertnega plina, ter zagotovite dovolj časa za izpiranje pred vžigom loka.

Izpiralne zaporne pregrade in praktična namestitev
Pri dolgih cevnih sistemih je izpiranje celotne cevi počasno in nepotrebno poraba plina, zato topne ali mehanske izpiralne pregrade omejijo izpiranje na kratek odsek okoli spoja. Topne papirnate ali filmske pregrade so priljubljene, ker se raztopijo in izplavajo med poznejšim hidravličnim preskusom ali obratovanjem, kar pusti v cevi ničesar. Napihljive in mehanske čepke je mogoče ponovno uporabiti pri večkratnih opravilih. Ne glede na vrsto pregrade zagotovite nadzorovan izpuh, da se tlak ne bi nabiral in deformiral korena, ter z lepilno trakom ali pokrovom zaprite varilni sklep, dokler se ne začne varjenje.
Dobra praksa pomeni tudi izpiranje pred varjenjem in ohranjanje stalnega pretoka med varjenjem, izpiranje, dokler se koren in vroči prehod ne ohladita, ter zaščito odprtih koncev cevi pred tokovi zraka. Wenqiang uporablja te nadzore pri proizvodnji varjenih cevi in cevnih cevi v skladu z ASTM A249, A269, A312 in A928, pri čemer je kakovost varilnih šivov potrjena z nedestruktivnimi preskusi (NDT) in hidrostatičnimi preskusi v okviru sistema ISO 9001.

Branje in sprejetje barve korena
Barva končanega korena je hitra vizualna napoved, koliko kisika je doseglo kovino. Svetlo srebrna ali sladkorno rumena barva korena kaže na minimalno oksidacijo in je na splošno sprejemljiva. Temnejše odtenke, od modre do sive, pomenijo naraščajočo oksidacijo, temnosiva ali črna, zrnata površina pa je pojav 'sugaring' (sladkarniški razpad) in se zavrne. Številne specifikacije in standardi, kot je npr. AWS D18.1 za varjenje sanitarne cevnice, določajo sprejemljive ravni obarvanosti s pomočjo barvnih diagramov.
Ker toplotni odtenek zmanjša odpornost proti koroziji že pred nastankom popolne sladkave oksidacije, za delo z visoko čistoto in v agresivnih pogojih potrebujemo najsvetlejše korene in včasih tudi po-varilno čiščenje. Zapisovanje barve korena skupaj z meritvami kisika v zaščitnem plinu vam zagotavlja sledljive dokaze, da je spoj izveden pod nadzorom.

Zaključek
Zaščita zadnjega dela varilnega šiva z argonom je razlika med nerjavno jekleno zvarno spojino, ki ostane odporna proti koroziji desetletja, in tisto, ki se razpade od znotraj navzven. Zamenjajte zrak z argonom, znižajte ostanek kisika na približno 0,5 %, izolirajte spoj z zapornimi pregradami za zaščitni plin, preverite izpušni plin z analizatorjem kisika in sprejmite le svetle, brezoksidne korene. Če to storite, zaščitite krom, ki nerjavnemu jeklu zagotavlja pasivnost. Rezultat je koren zvara, ki je proti koroziji enako odporen kot izvirna cev – kar zahtevajo zahtevni sistemi cevovodov za kemikalije, sanitarno opremo, hrano in morske aplikacije v večdesetletni obratovalni dobi.

Pogosta vprašanja
V: Ali lahko po zvarjanju odstranim sladkavo oksidacijo brušenjem?
A: Splošno ne. Oksidacija notranjega korena (sugaring) povzroči tudi izgubo kroma iz kovine pod njim, notranjost cevi pa je običajno nedostopna. Brusenje ne more obnoviti izgubljenega kroma, zato je edini zanesljiv način preprečevanje z uporabo zaščitnega plina iz zadnjega dela cevi (back-purging).
V: Na katero ostanek kisika naj bi ciljal pred varjenjem?
A: Za večino jeklenih aplikacij je sprejemljivo manj kot približno 0,5 %, medtem ko morajo varjenja visoko zlitih, visoko čistih ali za zahtevne obratovalne pogoje doseči manj kot približno 0,1 %. Vedno preverite vsebnost kisika z analizatorjem na izpuhu zaščitnega plina pred začetkom varjenja.

Izvirna cev iz nerjavnega jekla, varjena z zaščitnim plinom iz zadnjega dela cevi in korozivno očiščena, od Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/