Plaisāšana joprojām ir viens no nopietnākajiem defektiem, kas sastopams metināto cauruļu ražošanā, un tas ir arī viens no vismazāk piedodamajiem - atšķirībā no izmēru novirzes vai virsmas defekta, plaisa metinātajā šuvē ir konstrukcijas defekts, kas var izplatīties ekspluatācijas slodzes laikā un izraisīt tiešu bojājumu. Plaisas metinātajās caurulēs parasti iedala divās kategorijās pēc to orientācijas attiecībā pret metināšanas līniju:gareniskās plaisas, kas iet paralēli metinājuma šuvei, unšķērsvirziena plaisas, kas šķērso to. Šis raksts īpaši pievēršas šķērsvirziena plaisāšanai, - kāpēc tā veidojas un kas ražotājam jākontrolē, lai to novērstu, īpašu uzmanību pievēršot spirālei (SSAW) metināta caurule, kur spirālveida šuves ģeometrija pievieno savus apsvērumus vispārējai metināšanas metalurģijai.
No kurienes patiesībā rodas šķērseniskās plaisas
Šķērsvirziena plaisas metinātajā caurulē visbiežāk veidojas paša metinātā metāla sacietēšanas un kristalizācijas laikā, nevis pēc tam. Kad izkausētais metinātais baseins atdziest, tas pakāpeniski sacietē no baseina ārējām malām uz iekšu virzienā uz viduslīniju, un graudi aug siltuma plūsmas virzienā. Šo sacietēšanu pavada tilpuma saraušanās - metāls vienkārši aizņem mazāk vietas, pārejot no šķidruma uz cietu, un turpina sarukt, atdziestot līdz istabas temperatūrai.
Šī saraušanās radastiepes spriegumsgar metinājumu un, tā kā apkārtējais parastais metāls un jau -sacietējušais metinātais metāls iztur kontrakciju, attīstošais spriegums visvairāk koncentrējas metinājuma viduslīnijā, kur sacietē pēdējais šķidrais metāls un kur graudu robežas no abām baseina pusēm saskaras gandrīz-. Ja šis viduslīnijas apgabals nevar uzņemt stiepes spriegumu -, jo graudu struktūra ir nelabvēlīga, kaitīgie mikroelementi ir novājinājuši graudu robežas vai arī pats spriegums ir augstāks nekā nepieciešams sliktas procesa kontroles dēļ -, atveras plaisa perpendikulāri metinājuma virzienam. Tieši šī perpendikulārā orientācija padara to par šķērsvirziena plaisu, nevis garenisku.
Zemāk redzamā diagramma ilustrē šo mehānismu: sacietēšanas fronte aiz metināšanas degļa, saraušanās spriegums, kas velkas pāri metināšanas līnijai, baseinam atdziestot, un no tā izrietošā plaisas atvere viduslīnijā, kur šis spriegums koncentrējas.
Metalurģijas aizstājējzīme: vara piesārņojums
Cietināšanas saraušanās spriegums ir katras metināšanas pamatnosacījums - to nevar pilnībā novērst, tikai pārvaldīt. Bet otrs faktors parasto saraušanās spriegumu daudz vieglāk pārvērš faktiskā plaisā: piemaisījumu klātbūtne ar zemu -kušanas-punktu metinātajā metālā un spirālveida-metināto cauruļu ražošanā,varš ir visizplatītākais likumpārkāpējs.
Varš iekļūst metināšanas baseinā no neparedzēta avota: plāns vara pārklājums, kas tiek uzklāts uz metināšanas stieples, lai novērstu virsmas rūsēšanu uzglabāšanas laikā un uzlabotu elektrisko kontaktu un padevi caur metināšanas iekārtu. Kad stieple lielā ātrumā izplūst caur kontakta galu, berze pakāpeniski nolieto uzgaļa urbumu, un smalkās vara daļiņas - gan no stieples pārklājuma, gan nodilušos galos no paša vara kontakta uzgaļa - atslāņojas un tiek novadītas plūsmā un lokā, galu galā sasniedzot izkausēto metināšanas baseinu.
Varš kūst daudz zemākā temperatūrā nekā tērauds. Metinātajam baseinam sacietējot, esošais varš nesacietē ar masveida tērauda matricu -, tas paliek šķidrs ilgāk un atdalās līdz graudu robežām, kur tās samitrina un vājina. Šī ir formašķidro metālu trauslumu-: graudu robežai, kas jau ir pakļauta stiepes spriegumam no normālas sacietēšanas saraušanās, tagad ir daudz mazāka pretestība pret šo spriegumu, jo varš ir apdraudējis tā kohēziju. Rezultāts ir tāds, ka pie vara-piesārņotām robežām parādās šķērseniskas plaisas pie sprieguma līmeņiem, ko nepiesārņota metinājuma šuve izturētu bez problēmām.
Profilakse: kas faktiski samazina šķērsvirziena plaisāšanu
Šķērsvirziena plaisāšanas novēršana nav saistīta tikai ar vienu labojumu -, tas prasa kontrolēt gan pamatā esošo saraušanās spriegumu, gan metalurģisko piesārņojumu, kas padara metināto šuvi neaizsargātu pret to. Praksē tas attiecas uz piecām procesa kontroles jomām.
1. Metināšanas izejmateriālu izvēle
Sākuma punkts ir metināšanas stieples un plūsmas izvēle ar pamatmateriālam piemērotu ķīmisko sastāvu un bez pārmērīgiem kaitīgiem mikroelementiem. Rūpīgi izvēloties palīgmateriālus, vispirms tiek samazināts piemaisījumu bāzes līmenis, kas nonāk metinātajā baseinā, kas samazina šķērsvirziena plaisāšanas iespējamību neatkarīgi no tā, kas vēl notiek procesa lejup pa straumi. Šis ir lēmums, kas pieņemts pirms metināšanas pat sākšanas, un tas nosaka griestus tam, cik tīrs var būt metinātais metāls -, nekāda pakārtotā procesa kontrole nevar pilnībā kompensēt slikto palīgmateriālu izvēli.
2. Slīpu konstrukcija un caurlaidības kontrole
Rieva vai slīpuma ģeometrija metinātajā savienojumā tieši ietekmē to, cik daudz metinātā metāla tiek nogulsnēts un kā veidojas sacietēšanas modelis. Vispārējais princips šeit ir pēc iespējas samazināt iekšējo metinājuma slīpumu, nezaudējot savienojumam nepieciešamo iespiešanās dziļumu. Mazāks iekšējais slīpums apvienojumā ar atbilstošu iespiešanos rada mazāku metināšanas baseina tilpumu un īsāku sacietēšanas ceļu, kas samazina saraušanās spriedzes lielumu, kas rodas metinājumam atdziestot. Lai panāktu pareizo līdzsvaru, ir nepieciešama cieša saskaņošana starp līnijā izmantotajiem metināšanas parametriem (strāva, spriegums, pārvietošanās ātrums), jo slīpuma konstrukciju nevar novērtēt atsevišķi no procesa, ar kuru tas ir savienots.
3. Precīza formēšana un ruļļu izlīdzināšana
Konkrēti spirālveida-metinātās caurulēs ruļļa-formēšanas procesa precizitāte, kas veido plakano sloksni spirālveida caurules korpusā, tieši ietekmē atlikušo spriegumu metinātajā savienojumā, pirms metināšana pat sākas. Ja sloksnes malas nav precīzi izlīdzinātas - konsekventa atstarpe, konsekvents malas augstums, konsekvents izliekums, kas atbilst paredzētajam caurules diametram -, metinājumam papildus parastajai sacietēšanas saraušanai ir jāpieņem arī ģeometriskā neatbilstība. Šis pievienotais atlikušais spriegums samazina pieejamo rezervi, pirms sākas šķērsvirziena plaisa. Precīza formēšana, ko dažkārt dēvē par "formas regulēšanu" ražošanas telpā, samazina šo atlikušo spriegumu avota vietā, nevis cenšas to kompensēt vēlāk metināšanas parametros.
4. Metināšanas formas faktoru kontrole
Themetinājuma formas faktors- metināšanas lodītes virsmas platuma attiecībai pret iespiešanās dziļumu - ir tieša un labi-dokumentēta saistība ar plaisāšanas jutīgumu. Šaurs, dziļš metināšanas baseins sacietē ar graudiem, kas strauji aug uz iekšu no abām pusēm un gandrīz saskaras ar viduslīniju, koncentrējot saraušanās spriegumu pa šauru joslu. Plašāks, seklāks metināšanas baseins ļauj graudiem augt virzienā uz centru mazākā leņķī, sadalot to pašu kopējo saraušanās spriegumu plašākā reģionā, nevis koncentrējot to.
Kā praktisks mērķis parasti tiek saglabāts metinājuma formas faktorsvirs 1(lodītes platums ir lielāks par iespiešanās dziļumu), lai izvairītos no šīs sprieguma koncentrācijas. To galvenokārt kontrolē ar metināšanas strāvas, sprieguma un kustības ātruma iestatījumiem, un tas ir jāpārbauda kā daļa no ikdienas procesa kvalifikācijas, nevis jāpieņem tikai no nominālo parametru iestatījumiem, jo elektrodu nodilums, plūsmas stāvoklis un pat apkārtējās vides temperatūra var mainīt faktisko lodītes ģeometriju, kas ražota konkrētajā dienā.
5. Kontakta uzgalis un vara piesārņojuma kontrole
Tā kā vara piesārņojums ir tik nesamērīgi kaitīgs faktors, salīdzinot ar faktiski iesaistītajiem mazajiem daudzumiem, tas ir pelnījis īpašu procesa kontroli, nevis tiek uzskatīts par vispārējas patēriņa preču kvalitātes blakusparādību. Tas ietver plānveida pārbaudi un kontakta uzgaļu nomaiņu, pirms kļūst ievērojams urbuma nodilums, stieples padeves uzraudzību, lai konstatētu redzamu atslāņošanos vai pārklājuma noārdīšanos, un dažos gadījumos stieples norādīšanu ar vieglāku vai alternatīvu virsmas apstrādi, kur vara uzsūkšanās ir bijusi atkārtota problēma. Tā kā šis piesārņojuma ceļš gatavajā metinātajā šuvē ir lielā mērā neredzams, līdz faktiski parādās plaisa, tā ir viena no jomām, kur profilaktiskās apkopes disciplīna ir svarīgāka par reaktīvo problēmu novēršanu.
Pirkšanas ceļvedis: metināto cauruļu piegādātāja plaisu novēršanas prakse{0}}
Pircējam, kas iegādājas SSAW vai citas metinātas caurules, šķērseniskā plaisāšana standarta dzirnavu sertifikātā ir lielā mērā neredzama, ja vien tas jau nav attīstījies līdz atklājamam defektam, kas konstatēts nesagraujošās pārbaudēs -, līdz kuram garums jau ir noraidīts vai salabots, palielinot pasūtījuma izmaksu un grafika risku. Uzticamākā pieeja ir novērtēt, vai piegādātāja procesa kontrole vispirms padara šķērsvirziena plaisāšanu maz ticamu. Pirms pasūtījuma veikšanas ir vērts apstiprināt tālāk norādītos punktus, īpaši lielākiem vai augstākas specifikācijas projektiem:
- Jautājiet, kā tiek uzraudzīts metinājuma formas faktors, nevis tikai iestatīts.Piegādātājs, kurš var aprakstīt, kā lodītes platuma -līdz-dziļuma attiecība faktiski tiek mērīta un pārbaudīta ražošanas laikā -, nevis vienkārši atsaucoties uz mērķa parametru lapu -, demonstrē reālu procesa kontroli, nevis papīra specifikāciju.
- Jautājiet par kontakta uzgaļu nomaiņas intervāliem un stieples apstrādes praksi.Piegādātājs, kuram ir definēts kontaktu uzgaļu profilaktiskās apkopes grafiks un kontrolēta metināšanas stieples uzglabāšana/apstrāde, lai izvairītos no pārklājuma bojājumiem, risina vara piesārņojuma ceļu proaktīvi, nevis tikai reaģē uz defektiem pēc to rašanās.
- Pirms metināšanas pārbaudiet, kādas formēšanas/līdzināšanas pielaides tiek ievērotas, īpaši spirālveida-metinātām caurulēm, jo sloksnes malu izlīdzināšana pirms metināšanas caurlaides tieši ietekmē savienojuma atlikušo spriegumu.
- Pieprasiet faktisko nesagraujošās pārbaudes pārklājumu, kas tiek piemērots metinājuma šuvei- pilna garuma-pārbaude atklāj problēmas, ko izlases pārbaudes režīms var palaist garām, un tas ir svarīgāks plaisu-tipa defektiem nekā lielākajai daļai citu kvalitātes raksturlielumu, jo plaisa, kas netiek atklāta, ekspluatācijas slodzes laikā var izplatīties ilgi pēc tam, kad caurule ir izgājusi no dzirnavām.
- Jautājiet, vai metināšanas parametri ir kvalificēti katrā ražošanas ciklā vai pieņemti, ka tie ir statiski.Tā kā lodītes ģeometrija un metinājuma kvalitāte laika gaitā var mainīties atkarībā no elektrodu nodiluma, plūsmas stāvokļa un citiem mainīgajiem lielumiem, piegādātājs, kurš periodiski pārkvalificē parametrus -, nevis uzskata sākotnējo procedūras kvalifikāciju par pastāvīgu -, piedāvā konsekventāku izturību pret plaisām visā pasūtījumā, ne tikai dažos pirmajos saražotajos garumos.
- Ja projekta specifikācijas to atļauj, pieprasiet ražošanas datus vai piemērus no iepriekšējiem pasūtījumiem ar līdzīgu diametru un sienu biezumu, jo jutīgumu pret plaisām ietekmē cauruļu ģeometrija, kā arī procesa parametri, un piegādātāja pieredze salīdzināmu izmēru jomā ir tiešāks rādītājs nekā vispārīgi apgalvojumi par kvalitātes sistēmām.
Šķērsvirziena plaisāšana galu galā ir kontrolējams defekts, kas nav raksturīgs metināšanas procesa risks -, taču, lai to kontrolētu, ir jāpievērš uzmanība detaļām, kas nav redzamas standarta specifikāciju lapā: lodītes ģeometrija, kontakta uzgaļa stāvoklis un formēšanas precizitāte, un tas viss darbojas kopā ar pareizu izejmateriālu izvēli. Pircēji, kuri kvalifikācijas posmā jautā par šīm specifikācijām, nevis paļaujas tikai uz ķīmijas un mehānisko pārbaužu rezultātiem, ir daudz spēcīgākā pozīcijā, lai izvairītos no grafika un izmaksu ietekmes, ko rada plaisa{2}}noraidīšana vēlākā projekta posmā.
