Spawanie stali nierdzewnej w terenie: ochrona przed warunkami atmosferycznymi, podgrzewanie wstępne i-kontrola po spawaniu

Dlaczego spawanie stali nierdzewnej w terenie wymaga innego podręcznika

Spoina ze stali nierdzewnej wykonana w terenie nie działa z trzech przewidywalnych powodów: -- zanieczyszczenie atmosferyczne (tlen i wilgoć powodowane przez wiatr), nieprawidłowe zarządzanie temperaturą (pomijanie podgrzewania wstępnego na grubych lub martenzytycznych odcinkach) oraz nieodpowiednia kontrola (zwłaszcza kontrola odporności na korozję, którą sklepy rutynowo przeprowadzają, ale zakłady rutynowo pomijają). Każdemu z nich można zapobiec dzięki zorganizowanej procedurze. W tym przewodniku znajdziesz liczby, progi i listę kontrolną kontroli, które pozwolą Ci skutecznie spawać stal nierdzewną poza kontrolowanym zakładem.

Dlaczego ochrona przed warunkami atmosferycznymi jest ważniejsza w przypadku stali nierdzewnej niż stali węglowej?

Stal nierdzewnajest bardziej wrażliwa na zanieczyszczenia atmosferyczne niż stal węglowa, ponieważ jej odporność na korozję zależy całkowicie od pasywnej warstwy-tlenku chromu-, która ulega zniszczeniu pod wpływem azotu, wodoru z wilgoci i utleniania powierzchni podczas spawania. Spoina ze stali węglowej wystawiona na działanie wiatru może po prostu wymagać dokładniejszego czyszczenia; spoina stali nierdzewnej wystawiona na działanie tego samego wiatru może spowodować trwałą utratę odporności na korozję w strefie wpływu ciepła (HAZ).

Mechanizm jest prosty. Podczas spawania stopione jeziorko jest reaktywne chemicznie. Jeśli powietrze z otoczenia zostanie wciągnięte do łuku (przez wiatr) lub jeśli na złącze wyląduje wilgoć, powstała spoina absorbuje azot i wodór. Azot tworzy azotki chromu na granicach ziaren – bezpośrednio usuwając chrom z roztworu stałego i niszcząc warstwę pasywną. Wodór powoduje porowatość, a w przypadku gatunków martenzytycznych opóźnione pękanie. Dlatego najważniejszą kontrolą w terenie jest ochrona łuku i gorącego spoiny przed atmosferą.

Przy jakiej prędkości wiatru należy przerwać spawanie lub zamontować osłonę przeciwwiatrową?

Powyżej 8 km/h (5 mil/h) utrzymującego się wiatru osłona GTAW (TIG) jest zagrożona i ochrona przed wiatrem jest obowiązkowa; powyżej 16 km/h (10 mil/h) SMAW i GMAW również wymagają osłon przed wiatrem lub zamkniętych kabin. Nie ma bezpiecznej „tolerancji na wiatr” w przypadku spawania stali nierdzewnej-na otwartej przestrzeni.

Jak deszcz, śnieg i wilgoć wpływają na spoinę stali nierdzewnej?

Jakakolwiek widoczna wilgoć na złączu lub w ścieżce gazu osłonowego powoduje porowatość wodorową i niestabilność łuku; spawanie w deszczu lub śniegu jest zabronione przez wszystkie główne przepisy (ASME sekcja IX, AWS D1.6). Wilgotność względna powyżej 90% wymaga wstępnego{{3}wysuszenia materiałów eksploatacyjnych i podgrzania metalu nieszlachetnego-do ręki (powyżej punktu rosy).

Deszcz/śnieg/aktywna kondensacja: ZATRZYMAJ spawanie. Osusz spoinę, sprawdź punkt rosy,-przywróć chronione środowisko

Wilgotność względna 70-90%: użyj elektrod o niskiej-wodorze (klasa H4 lub H5); wypalać elektrody pokryte topnikiem zgodnie ze specyfikacją

Wilgotność względna > 90%: Podgrzej metal nieszlachetny co najmniej 5 stopni powyżej punktu rosy; wstępnie-suszony drut wypełniający; rozważ namiot osuszający

Kontrola punktu rosy: Jeśli temperatura powierzchni metalu mieści się w granicach 3 stopni od punktu rosy, utworzy się kondensacja – podgrzej metal przed spawaniem

Jaka jest minimalna bezpieczna temperatura otoczenia podczas spawania w terenie?

Poniżej 0 stopni (32 stopni F) spawanie stali austenitycznej jest możliwe, ale wymaga wstępnego podgrzania do co najmniej 15 stopni (60 stopni F), aby zapobiec kondensacji i szokowi termicznemu; poniżej -18 stopni (0 stopni F), nawet podgrzane spawanie austenityczne staje się ryzykowne, a gatunki martenzytyczne muszą zostać podgrzane do 150-200 stopni.

Czy austenityczna stal nierdzewna wymaga podgrzewania w terenie?

Z reguły austenityczne stale nierdzewne (304, 316, 321, 347) NIE wymagają wstępnego podgrzewania ze względów metalurgicznych -- ale warunki terenowe (zimna temperatura otoczenia, wilgoć, grube przekroje) często powodują, że wstępne podgrzewanie w niskiej temperaturze (15–100 stopni) jest konieczne, aby zapobiec kondensacji i kontrolować gradient termiczny.

Austenityczna stal nierdzewna nie jest utwardzalna poprzez obróbkę cieplną, więc wstępne podgrzewanie w celu uzyskania wytrzymałości nie jest konieczne. Jednakże w tej dziedzinie istnieją dwa powody, dla których nadal stosuje się podgrzewanie wstępne: (1) w celu usunięcia wilgoci z powierzchni i zapobiegania porowatości wodorowej oraz (2) w celu zmniejszenia szybkości chłodzenia i zminimalizowania zniekształceń na grubych przekrojach. Temperatura wstępnego podgrzewania powinna być utrzymywana na niskim poziomie – nadmierne podgrzewanie (powyżej 150 stopni) przyspiesza uczulanie (wytrącanie się węglika chromu) w SWC niestabilizowanych gatunków, takich jak 304.

Kiedy podgrzewanie wstępne jest obowiązkowe w przypadku spoin polowych ze stali nierdzewnej?

Podgrzewanie wstępne staje się obowiązkowe w przypadku trzech gatunków stali nierdzewnej - – martenzytycznej (410/420), ferrytycznej (430/444) i utwardzanej wydzieleniowo (17-4PH) – a także wszelkich gatunków spawanych w temperaturze poniżej zera lub powyżej 25 mm w niskich temperaturach.

Jak prawidłowo mierzyć i kontrolować podgrzewanie w terenie?

Użyj pirometru kontaktowego lub kredek-wskazujących temperaturę (Tempilstik) – nigdy nie zgaduj na podstawie dotyku

Zmierz co najmniej 75 mm (3 cale) od złącza spawanego po obu stronach płyty

Utrzymuj wstępne podgrzewanie całej spoiny; ponownie-sprawdzaj między przejściami (temperatura między przejściami)

W przypadku gatunków martenzytycznych nie dopuścić do ochłodzenia spoiny poniżej temperatury wstępnej pomiędzy przejściami – zastosować koc grzejny lub kontrolowane chłodzenie

Udokumentuj temperaturę podgrzewania wstępnego i temperaturę międzyściegową w protokole spoiny (wymagane przez ASME / AWS D1.6)

Jakie metody kontroli mają zastosowanie do polowych spoin ze stali nierdzewnej?

Inspekcja terenowa spoin stali nierdzewnej wykorzystuje te same metody, co spawanie warsztatowe -- wizualną (VT), penetracyjną (PT), magnetyczną (MT, tylko dla stali ferrytycznej/martenzytycznej), radiograficzną (RT) i ultradźwiękową (UT) – ale weryfikacja odporności na korozję (kontrola wytrawiania/pasywacji oraz test chlorku żelaza lub siarczanu miedzi) to krok najczęściej pomijany w terenie i najbardziej krytyczny dla długoterminowej wydajności.

Dlaczego najczęściej pomijany jest etap sprawdzania{{0}odporności na korozję?

Najczęstszą awarią spoin ze stali nierdzewnej NIE jest pęknięcie strukturalne --. Jest to zlokalizowana korozja na spoinie (zanik spoiny, atak linii noża lub utlenianie pod wpływem ciepła), ponieważ warstwa pasywna nigdy nie została przywrócona po spawaniu. Sklepy trawią i pasywują każdą spoinę; ekipy terenowe często go pomijają, w wyniku czego spoina wygląda dobrze, ale koroduje w ciągu kilku miesięcy.

Po spawaniu strefa SWC i obszar spoiny tracą chrom w wyniku utleniania (zabarwienie cieplne) i mogą tworzyć węgliki chromu (uczulanie). Bez przywrócenia warstwy pasywnej spoina staje się najsłabszym punktem układu. Poprawka jest prosta, ale obowiązkowa:

Mechaniczne: szczotka-druciana z dedykowaną szczotką ze stali nierdzewnej (nigdy szczotka ze stali węglowej – zanieczyszczenie żelazem powoduje rdzę)

Trawienie: Nałożyć pastę trawiącą (kwas azotowy + fluorowodorowy), aby usunąć zabarwienie termiczne; zneutralizować i spłukać

Pasywacja: pasywacja kwasem cytrynowym lub azotowym ASTM A967 w celu odbudowania warstwy-tlenku chromu

Sprawdź: Test siarczanu miedzi (ASTM A967) lub test chlorku żelaza (ASTM A923) potwierdza jakość pasywacji

Dokument: Zapisz wytrawianie/pasywację w dzienniku spoiny – wymagane w przypadku przemysłu spożywczego, farmaceutycznego i nuklearnego

Jak sprawdzić w terenie pod kątem uczulenia i uszkodzeń spoiny?

Uczulenie (wytrącanie się węglika chromu na granicach ziaren w SWC) wykrywa się-w sposób nieniszczący za pomocą testu Straussa (ASTM A262, praktyka E) na próbce próbki lub za pomocą terenowego badania chlorku żelaza (ASTM A923, metoda C) na rzeczywistej spoinie. W przypadku gatunków stabilizowanych (321, 347) i gatunków L- (316L, 304L) ryzyko uczulenia jest niskie; dla niestabilizowanego 304/316 w zakresie 425-870 stopni jest wysoka.

Jaką dokumentację musi zawierać protokół spawania terenowego?

Data, lokalizacja, identyfikator spawacza i numer referencyjny WPS/PQR

Gatunek metalu nieszlachetnego + liczba wytopowa (identyfikowalność zgodnie z certyfikatem walcowni)

Klasyfikacja metalu dodatkowego + numer wytopu/partii

Temperatury podgrzewania wstępnego i międzyściegowego (wartości zmierzone, a nie „OK”)

Warunki otoczenia: prędkość wiatru, wilgotność, punkt rosy, stan deszczu/śniegu

Rodzaj gazu osłonowego + natężenie przepływu (dla GTAW/GMAW)

Wyniki kontroli: ustalenia VT/PT/RT/UT + standard akceptacji

Czy przeprowadzono trawienie/pasywację? Metoda badania i wynik

Raporty-niezgodności (NCR) dotyczące wszelkich defektów i napraw, które można odrzucić

Który proces spawania jest najlepszy w przypadku polowych spoin stali nierdzewnej?

GTAW (TIG) pozostaje preferowaną metodą terenową w przypadku rur i cienkich profili ze stali nierdzewnej, ponieważ pozwala uzyskać najczystsze i najbardziej{0}odporne na korozję spoiny przy minimalnej liczbie odprysków. SMAW (sztyft) najlepiej sprawdza się przy grubych przekrojach i pracach na zewnątrz; Metoda GMAW (MIG) jest odpowiednia-do spawania strukturalnego na dużą skalę przy odpowiedniej ochronie gazowej. Generalnie unika się stosowania FCAW w przypadku stali nierdzewnej-w przypadku zastosowań krytycznych pod względem korozji.

Dlaczego wewnętrzny gaz płuczący ma kluczowe znaczenie podczas spawania rur ze stali nierdzewnej?

W przypadku rur i rurek ze stali nierdzewnej obowiązkowe jest wewnętrzne przedmuchanie argonem po stronie grani, aby zapobiec utlenianiu wewnętrznej powierzchni spoiny (co w przeciwnym razie stałoby się miejscem korozji i nie spełniałoby wymogów higienicznych, spożywczych lub-o wysokiej czystości). Bez oczyszczania warstwa korzeniowa utlenia się do czarnej warstwy zubożonej w chrom.

Gaz płuczący: 99,999% argonu (klasa 5); nigdy nie używaj azotu ani sprężonego powietrza jako środka czyszczącego

Przed zajarzeniem łuku należy czyścić, aż poziom tlenu spadnie poniżej 50 ppm (użyj monitora tlenu).

Utrzymuj pozytywne oczyszczanie przez root i-hot pass; zwęża się po przejściu nasadki do temperatury poniżej 350 stopni

W przypadku dużych średnic: użyj nadmuchiwanych zapór lub rozpuszczalnego papieru czyszczącego, aby zmniejszyć objętość argonu

Co poszło nie tak i jak-zapobiegła temu procedura wstępna

Przypadek 1: Spawy zbiornika na wino skorodowane w ciągu 6 miesięcy – brak pasywacji

Zbiornik do przechowywania wina ze stali nierdzewnej 304L klasy spożywczej- został spawany-w regionie przybrzeżnym. Wykonawca wykonał VT i PT (oba zaliczone), ale pominął trawienie i pasywację, powołując się na presję harmonogramu. Sześć miesięcy później właściciel zgłosił smugi rdzy wzdłuż każdego szwu spawalniczego. Badanie wykazało, że utlenianie-cieplne spowodowało utratę chromu w strefie HAZ, a zanieczyszczenie żelazem ze wspólnej szczotki ze stali węglowej spowodowało zarodkowanie rdzy. Regeneracja: pełne polerowanie mechaniczne + pasywacja kwasem cytrynowym zgodnie z ASTM A967, a następnie próba z siarczanem miedzi (wszystkie zakończone sukcesem). Gdyby etap pasywacji został przeprowadzony na początku, kosztowałby poniżej 2000 dolarów; naprawa kosztowała 40 000 dolarów i wymagała przestoju zbiornika w okresie żniw.

Przypadek 2: Rurociąg dwustronny pęknięty podczas zimnej pogody – pominięto podgrzewanie wstępne

Rurociąg ze stali duplex 2205 spawano zimą w temperaturze otoczenia wynoszącej -10 stopni, bez podgrzewania wstępnego. Procedura przewidywała podgrzewanie do 100 stopni, ale załoga uznała, że ​​jest to „niepotrzebne w przypadku stali nierdzewnej”. Trzy z 14 spoin wykazały opóźnione pękanie grani w ciągu 48 godzin. Metalografia ujawniła nadmiar ferrytu z tworzeniem się-fazy sigma i mikro-pęknięcia w strefie HAZ – spowodowane szybkim chłodzeniem w niebezpiecznym zakresie temperatur 300–950 stopni bez kontroli termicznej. Rozwiązanie: ponownie zespawaj wszystkie złącza z podgrzaniem wstępnym do 120 stopni, międzyściegami utrzymywanymi pod kątem 150 stopni i pomiarem ferrytu (8-12 FN) sprawdzanym przy każdej spoinie. Całkowita przeróbka: 11 dni i 85 000 dolarów. Oryginalne podgrzewanie spowodowałoby dodanie 4 godzin na każde złącze.

Przypadek 3: Nieudany test hydrotestu rury 316L na platformie morskiej – porowatość wiatru

W ramach modyfikacji platformy morskiej rura 316L została zespawana metodą GTAW przy wietrze o prędkości 20 km/h (12 mil/h) i tylko z częściową osłoną przed wiatrem. Spoina przeszła pomyślnie test VT, ale nie przeszła testu hydrostatycznego z powodu nieszczelności. RT wykazała porowatość skupisk (azot) w warstwie korzeniowej -- napowietrzanie spowodowało zanieczyszczenie osłony argonu. Naprawa wymagała wycięcia 300 mm rury, ponownego spawania w pełnym środowisku spawalniczym (zamknięty namiot z nadciśnieniem) i powtórnych testów. Siedlisko, gdyby było początkowo używane, kosztowałoby 3000 dolarów dziennie przez 2 dni; awaria i przeróbki kosztowały 60 000 dolarów plus 5 dni pracy na platformie morskiej.

Często zadawane pytania

P: Czy można spawać stal nierdzewną podczas deszczu?

Nie. Spawanie stali nierdzewnej w deszczu, śniegu lub aktywnej kondensacji jest zabronione przez ASME Sekcja IX, AWS D1.6 i wszystkie główne przepisy międzynarodowe. Wilgoć wprowadza wodór do jeziorka spawalniczego, powodując porowatość, a w przypadku gatunków martenzytycznych opóźnione pękanie. Jeśli zacznie padać deszcz, natychmiast zatrzymaj, wysusz spoinę i-przywróć chronione środowisko (namiot lub siedlisko) przed wznowieniem. Jedynym wyjątkiem jest w pełni zautomatyzowane spawanie na mokro pod wodą, które wykorzystuje zupełnie inny proces i nie ma zastosowania do stali nierdzewnej-wrażliwej na korozję.

P: Czy przed spawaniem należy podgrzać stal nierdzewną 316L?

Generalnie nie, ze względów metalurgicznych -- 316L nie jest-utwardzalny i ma niską-emisję węgla, więc wstępne podgrzewanie nie jest potrzebne do uzyskania wytrzymałości. Jednakże w warunkach terenowych o temperaturze poniżej 0 stopni lub powyżej 90% wilgotności stosuje się niskie podgrzewanie wstępne (15-100 stopni), aby odprowadzić wilgoć i zapobiec kondensacji. Utrzymuj temperaturę poniżej 150 stopni, aby uniknąć uczulenia. W przypadku grubych profili (powyżej 25 mm) w niskich temperaturach, podgrzanie wstępne do 50-100 stopni również zmniejsza odkształcenia i pękanie w wyniku gradientu termicznego. Zawsze postępuj zgodnie z instrukcją WPS projektu — jeśli określa ona wstępne podgrzewanie, użyj jej.

P: Co się stanie, jeśli pominiesz pasywację po spawaniu stali nierdzewnej?

Bez pasywacji spoina i SWC zachowują-zubożoną w chrom, utlenioną warstwę powierzchniową (odcień cieplny), która jest znacznie mniej odporna na korozję- niż metal nieszlachetny. W agresywnym środowisku (chlorki, kwasy, żywność/farmaceutyka) prowadzi to do miejscowej korozji - – smug rdzy, wżerów lub uszkodzeń spawów – zwykle w ciągu miesięcy do kilku lat. Naprawa (wytrawianie + pasywacja + weryfikacja) jest tania, jeśli zostanie wykonana proaktywnie, ale kosztowna, jeśli zostanie odroczona do momentu awarii. W przypadku wszelkich prac krytycznych pod względem korozyjnym lub higienicznych pasywacja jest obowiązkowa i powinna być odnotowana w dzienniku spawania.

P: Jak zabezpieczyć spoiny stali nierdzewnej przed wiatrem na placu budowy?

Użyj fizycznej osłony przed wiatrem: pomieszczenia spawalniczego (zamknięty namiot z dodatnim ciśnieniem wewnętrznym), przenośnej osłony przed wiatrem lub przynajmniej lokalnej osłony wokół spoiny. W przypadku GTAW nawet wiatr o prędkości 8 km/h narusza osłonę argonu; powyżej 16 km/h wymagana jest pełna obudowa. Zwiększ przepływ gazu osłonowego o 20% w warunkach marginalnych, ale samo zwiększenie przepływu nie może zrekompensować bezpośredniego wiatru - zawsze potrzebna jest bariera fizyczna. Monitoruj wiatr za pomocą prostego anemometru i zatrzymuj się, jeśli przekroczy limity określone w kodeksie.

P: Czy można używać tego samego sprzętu i narzędzi spawalniczych do stali nierdzewnej i węglowej?

Nie -- nie bez ścisłego oddzielenia. Cząsteczki stali węglowej osadzone w rdzy zarodkowej powierzchni stali nierdzewnej niszczą odporność na korozję. Używaj dedykowanych-nierdzewnych szlifierek, szczotek drucianych, zacisków i młotków kujących. Jeśli narzędzie dotknęło stali węglowej, należy je oczyścić (lub lepiej wymienić) przed kontaktem ze stalą nierdzewną. Wielu producentów używa sprzętu oznaczonego kolorami (niebieski dla stali nierdzewnej, czerwony dla węgla), aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu na miejscu. Spoiwa również należy przechowywać oddzielnie i utrzymywać w suchości.

JN Alloy dostarcza rury, rury, płyty, złączki i kołnierze ze stali nierdzewnej i stopów niklu z pełnymi raportami z testów walcowni i certyfikatem EN 10204 3.1 – gotowe do spawania w terenie w dowolnym miejscu. Skontaktuj się z nami w sprawie gatunków 304L, 316L, 321, 347, duplex 2205/2507 i Inconel 625: Info@jnalloy.com|+86 19339900211|www.jnalloy.com