נוהל ריתוך 254SMO: דרישות ריתוך של מתכת מילוי, כניסת חום ופוסט-

254SMOמספק עמידות יוצאת דופן של כלוריד וחריצים במתכת הבסיסית, אבל ריתוך מבוקר גרוע יכול לבטל בשקט את היתרון הזה בדיוק במקום שבו רכיב מיוצר הכי זקוק לו - בחיבור. מכיוון ש-254SMO הוא דרגת 6% מוליבדן סופר-אוסטניטית, הליך הריתוך שלו תובעני יותר מהתרגול הסטנדרטי של 316L: בחירת מתכת מילוי, קלט חום, טמפרטורת מעבר וניקוי ריתוך לאחר-, כולם משפיעים ישירות על האם הריתוך המוגמר אכן תואם את ביצועי הקורוזיה של המתכת הבסיסית. מדריך זה עובר על כל אחת מהדרישות הללו ומסביר את הסיבות המטלורגיות הספציפיות מאחוריהן.

מדוע 254SMO דורש הליך ריתוך מבוקר יותר מנירוסטה רגילה?

תכולת המוליבדן והחנקן הגבוהה של 254SMO - אותם אלמנטים שאחראים לעמידות החריצים המעולה שלו - הופכים אותו לנטייה יותר למיקרו הפרדה והיווצרות פאזה בין-מתכתית במהלך ריתוך מאשר 316L הסטנדרטי, וזו הסיבה שהליך הריתוך שלו דורש שליטה הדוקה יותר על מתכת המילוי, כניסת החום וטמפרטורת המעבר.

בתקן 316L, קלט חום מתון ותרגול ריתוך טיפוסי מייצרים בדרך כלל ריתוך בעל ביצועים קרובים באופן מקובל לעמידות המתכת הבסיסית בפני קורוזיה. ב-254SMO, אותם יסודות סגסוגת המספקים את ה-PREN הגבוהה שלו ועמידות הכלוריד המצוינת - במיוחד מוליבדן וחנקן - הופכים גם את מתכת הריתוך לרגישה יותר לשתי בעיות ספציפיות במהלך התמצקות וקירור: הפרדה בין-דנדריטית, שבה המוליבדן אינו מתפזר באופן שווה דרך המתכת הריתוך הקדם-מתכתי כמו מתכת מוצקה או מתכתית מוצקה. שלב), שיכול להיווצר אם הריתוך והחום-המושפע מבלים יותר מדי זמן בטווח טמפרטורות גבוה ספציפי במהלך הריתוך.

שתי הבעיות יוצרות מוליבדן- מקומית או אזורים שנפגעו מבחינה קומפוזיציית, שהם הרבה יותר מועדים להיווצרות חריצים או קורוזיה מאשר ממתכת הריתוך הסובבת והמוצקה כהלכה - וזו הסיבה העיקרית לכך שהליכי הריתוך של 254SMO נבנו במיוחד כדי למזער את שתי ההשפעות במקום פשוט לפעול לפי שיטות ריתוך ריתוך סטנדרטי של פלדה רתכת ללא פלדה.

אילו מתכות מילוי מומלצות לריתוך 254SMO?

מתכות מילוי-על בסיס-מסגסוגות של ניקל כגון ERNiCrMo-3 (סוג סגסוגת 625) הן הבחירה הנפוצה ביותר עבור 254SMO, מכיוון שתכולת הניקל הגבוהה שלהן מתנגדת להפרדה בין-דנדריטית של מוליבדן שיכולה להתרחש עם התאמה של חומרי מילוי אוסטניטיים, ובדרך כלל מספקת עמידות גבוהה יותר לריתוך מתכת.

השוואה בין אפשרויות מתכת המילוי הנפוצות-הפשרות שלהן:

טבלה 1. השוואה בין אפשרויות מתכת מילוי נפוצות לריתוך 254SMO. יש לאשר תמיד בחירת חומר מילוי ספציפי מול מפרט נוהל ריתוך מוסמך (WPS) והקוד הרלוונטי, מכיוון שהדרישות משתנות בהתאם ליישום, לקוד ולמפרט-משתמש הקצה.

ההיגיון מאחורי העדפת חומר מילוי על בסיס-ניקל קשור ישירות למטלורגיית התמצקות: סגסוגות על בסיס ניקל-כמו סגסוגת 625 מתמצקות עם חלוקה נוחה יותר והומוגנית יותר של מוליבדן מאשר חומר מילוי סופר-אוסטניטי תואם, מה שמפחית את הסיכון של אזור מוליבדן פגיע יותר-. לקורוזיה מקומית.

חומר מילוי תואם נותר אופציה ומשמש ביישומים מסוימים, אך בדרך כלל הוא טומן בחובו סיכון גדול יותר להשפעת ההפרדה הזו, וזו הסיבה שמפרטי הליכי ריתוך רבים ותקני{0}}משתמשי קצה ברירת המחדל לחומר מילוי מבוסס ניקל- עבור 254SMO, במיוחד עבור שירותים שבהם הריתוך חייב לספק עמידות בפני קורוזיה שווה ערך למתכת הבסיסית.

מדוע בקרת כניסת חום היא קריטית בעת ריתוך 254SMO?

קלט חום שולט ישירות כמה זמן הריתוך והחום-המושפעים נשארים בטווח הטמפרטורות שבו יכולים להיווצר שלבים בין-מתכתיים ושם הפרדת הסגסוגת בולטת ביותר, כך ששמירה על קלט חום בטווח מוסמך ומבוקר - בדרך כלל נמוך יותר מהנוהג הרגיל של 316L - הוא אחד המשתנים החשובים ביותר ב-254SMO מוצלח.

קלט חום גבוה יותר פירושו קירור איטי יותר וזמן שהייה ארוך יותר בטווח הטמפרטורות הגבוה שבו שלבים בין-מתכתיים של סיגמא וצ'י יכולים לזרז בסגסוגות סופר-אוסטניטיות מוליבדן 6%; שלבים אלה אינם רק שבירים, מפחיתים את הקשיחות, אלא גם קשורים לדלדול מקומי של כרום ומוליבדן במטריקס שמסביב, ופוגעים ישירות בעמידות הקורוזיה שהסגסוגת צוינה עבורה מלכתחילה. קלט חום גבוה יותר גם מגדיל בדרך כלל את מידת הדילול ויכול להחמיר את ההפרדה הבין-דנדרטית בבריכת הריתוך.

זו הסיבה שהליכי ריתוך 254SMO מציינים בדרך כלל מגבלות כניסת חום שמרניות הרבה יותר ממה שהיה מקובל עבור 316L סטנדרטי, ומדוע רתכים ומהנדסים מוסמכים מתייחסים לקלט החום כמשתנה תהליך ראשוני לניטור ובקרה לאורך ריתוך 254SMO, ולא תוצר לוואי מקרי של הזרם ומהירות הנסיעה שנבחרו.

אילו מגבלות טמפרטורת Interpass חלות על ריתוך 254SMO?

טמפרטורת מעבר ל-254SMO מוגבלת בדרך כלל למקסימום של 100-150 מעלות (212-300 מעלות פרנהייט) בפרקטיקה המצוינת בתעשייה, שליטה הדוקה משמעותית ממה שדרישות דרגות אוסטניטיות סטנדרטיות רבות, מכיוון שהאפשרות לריתוך ולמתכת הבסיסית שמסביב לצבור חום מוגזם על פני מספר מעברים מגדילה את החשיפה הבין מתכתית{6}לטווח{5}מצטבר{5}.

בריתוך רב-מעבר, טמפרטורת מעבר - לטמפרטורת הריתוך שהופקד קודם לכן והמתכת הבסיסית הסמוכה מיד לפני תחילת המעבר הבא - יש השפעה מצטברת: אם כל מעבר מתחיל מטמפרטורת התחלה גבוהה, הזמן הכולל שהמפרק מבלה בטווח הטמפרטורות הגבוה הקשור להיווצרות פאזות בין-מתכתיות גדל באופן משמעותי במהלך כל מעבר חום{3}. באופן נומינלי בגבולות.

אכיפת טמפרטורת מעבר מקסימלית, המאומתת בדרך כלל עם מגע מכויל או מדחום אינפרא אדום במרווחי זמן מוגדרים במהלך הריתוך, היא אפוא אמצעי בקרה ישיר ומעשי לניהול אפקט מצטבר זה, והוא מזוהה באופן עקבי כאחד הפרמטרים המרכזיים במפרטי נוהלי ריתוך 254SMO המתועדים.

האם נדרש חימום מוקדם לפני ריתוך 254SMO?

חימום מוקדם בדרך כלל אינו נדרש ואינו מומלץ בדרך כלל עבור 254SMO, מכיוון שכפלדת אל-חלד אוסטניטית מלאה היא אינה רגישה לפיצוח קר המושרה-מימן שהופך חימום מוקדם הכרחי בהרבה פלדות פחמן וסגסוגת, וחימום מוקדם מיותר רק יוסיף לתפוקת החום הכוללת שהמשותף חווה.

חימום מקדים משרת מטרה מתכתית ספציפית בפלדות מתקשות: האטת קצב הקירור כדי להפחית את הסיכון של מיקרו-מבנה מרטנסיטי קשה-רגיש שנוצר באזור-מושפע החום, במיוחד בנוכחות מימן. 254המבנה האוסטניטי של SMO לא עובר סוג זה של התקשות ספציפית, כך שפשוט לא חל טרנספורמציה קדם-התקשות זה.

מכיוון שהליכי ריתוך 254SMO מתמקדים במקום זאת במזעור החשיפה הכוללת לחום כדי לשלוט בהיווצרות פאזה בין-מתכתית, הוספת חימום מקדים יפעל ישירות כנגד מטרה זו על ידי העלאת טמפרטורת ההתחלה עבור כל מעבר - וזו הסיבה שהנוהג המקובל משמיט את החימום המוקדם לדרגה זו במקום לכלול אותו כאמצעי זהירות שגרתי כפי שהוא עשוי להיות עבור תהליכי ריתוך רבים של פלדת פחמן.

אילו דרישות גז מגן וטיהור חלות על ריתוך 254SMO?

ריתוך 254SMO משתמש בדרך כלל בגז מגן ארגון בטוהר- גבוה, לפעמים עם תוספת חנקן קטנה כדי לסייע בשמירה על תכולת החנקן של מתכת הריתוך, בשילוב עם טיהור חובה לגיבוי גז אינרטי על מעבר השורש כדי למנוע חמצון וגוון חום בצד התחתון של הריתוך.

גז מגן מגן על בריכת הריתוך המותכת מפני איסוף חמצן וחנקן באטמוספירה במהלך הריתוך, ועבור 254SMO ספציפית, לעיתים נעשה שימוש בתוספת חנקן קטנה לגז המגן כדי לסייע בקיזוז אובדן חנקן מבריכת הריתוך במהלך הריתוך, מאחר שחנקן הוא אחד המרכיבים התורמים להתנגדות המשתקפת בפורמולה של הסגסוגת.

טיהור גז גיבוי -בדרך שורש - בדרך כלל ארגון או תערובת ארגון/חנקן שזרמו דרך הצד האחורי של המפרק במהלך הריתוך - חיוני מכיוון שמעבר השורש חשוף אחרת לאוויר פתוח בצד התחתון שלו, וללא טיהור, משטח זה יתחמצן ויוצר גוון חום, שכבה בעלת התנגדות מופחתת בעליל{3} בהשוואה למתכת הריתוך המוגנת כהלכה שמסביב. זו אינה בעיה קוסמטית קלה ביישומי 254SMO -. כל המטרה של ציון הדרגה הזו היא בדרך כלל להשיג ביצועי קורוזיה שהתהליך אינו יכול להרשות לעצמו להתפשר בשורש כל ריתוך.

איזה פוסט-ניקוי וטיפול ריתוך דורש 254SMO?

ריתוך 254SMO דורשים ניקוי מכני יסודי וכבישה/פסיבציה כימית להסרת גוון חום ריתוך, ניתזים וכל זיהום פני השטח, ולמרות שחישול תמיסת ריתוך מלא לאחר-לא תמיד חובה כאשר כניסת החום וטמפרטורת המעבר נשלטו כראוי, ייתכן שיצוין עבור ביצועי קורוזיה- אחידים במפרק.

סיכום של הפרמטרים המרכזיים שנדונו לאורך מדריך זה:

טבלה 2. סיכום הפרמטרים הנפוצים של הליך ריתוך 254SMO. אלה משקפים פרקטיקה רחבה בתעשייה; יש לקבוע ולאמת את הגבולות האמיתיים באמצעות מפרט נוהל ריתוך מוסמך (WPS) לפי הקוד הרלוונטי (כגון ASME סעיף IX) וההנחיות הטכניות של יצרן החומר, לא מבוססות על ערכי ייחוס כלליים בלבד.

ניקוי לאחר-ריתוך חשוב מכיוון שאפילו ריתוך מבוקר היטב- מייצר גוון חום וחמצון פני השטח, ושכבת פני השטח - כרום-מתרוקנת ביחס לשכבה הפסיבית הבסיסית - תישרס בצורה מועדפת אם תישאר במקומה, ללא קשר למידת השליטה של ​​ריתוך המתכת הבסיסי. ניקוי מכני (שחזה או הברשה עם כלים המיועדים אך ורק לנירוסטה, לעולם לא משותפים לעבודות פלדת פחמן, כדי למנוע זיהום ברזל) ואחריו כבישה וחומצה פסיבציה הוא הרצף הסטנדרטי המשמש להסרת שכבת פני השטח שנפגעה זו ולהחזיר משטח פסיבי לחלוטין, עמיד בפני קורוזיה על פני כל אזור הריתוך והחום{7}}.

חישול פתרון מלא לאחר ריתוך הוא שלב מעורב יותר, שמור בדרך כלל ליישומים התובעניים ביותר או כאשר לא ניתן היה לשלוט בחוזקה על כניסת החום במהלך הייצור, מכיוון שהוא דורש גישה לתנור וקירור מהיר לאחר- החישול המסוגל להכיל את הרכיב המיוצר.

כיצד צריכים הליכי ריתוך להיות מוסמכים עבור 254SMO?

הליכי ריתוך 254SMO צריכים להיות מוסמכים רשמית לפי קוד הריתוך הרלוונטי - הנפוץ ASME Section IX או תקן מוכר שווה ערך - עם בדיקות מכניות, ועבור יישומים קריטיים של קורוזיה-, בדיקות קורוזיה משלימות בין-גרעיניות או בוררות על הריתוך המוסמך, במקום הכוונה להסתמך על פרויקט{4} כללי כתחליף ספציפי.

רשימת הסמכה מעשית:

1. לפתח ולהסמיך מפרט נוהל ריתוך כתוב (WPS)תיעוד מתכת המילוי הספציפית, טווח כניסת החום, מגבלת טמפרטורת המעבר וגז המיגון/טיהור שיש להשתמש בו, לפי הקוד הרלוונטי.

2. להסמיך רתכים ספציפית על 254SMO או בדרגה סופר-אוסטנית מקבילה של 6% Mo,מכיוון שההסמכה על תקן 316L לא בהכרח מעבירה את המשמעת הנדרשת לחומר התובעני יותר הזה.

3. כלול בחבילת ההסמכה בדיקות קורוזיה עבור יישומים קריטיים,כגון בדיקת קורוזיה בין-גרגירית (למשל, ASTM A262) או בדיקת קורוזיה של חריצים/חריצים על קופון מרותך מייצג, לא רק בדיקות מכניות סטנדרטיות.

4. עקוב אחר קלט חום וטמפרטורת מעבר במהלך ריתוך הייצור בפועל,לא רק במהלך הסמכת ההליך, מכיוון שתנאי הייצור-המציאותיים יכולים להיסחף מהפרמטרים המוסמכים ללא ניטור פעיל.

5. ציין ואמת במפורש את דרישות ניקוי ריתוך לאחר-במפרט הייצור, כולל שיטת הניקוי, תהליך הכבישה/הפסיביות וקריטריוני קבלה למשטח המוגמר.

שאלות נפוצות

האם ניתן לרתך את 254SMO בתהליך ריתוך בקשת מתכת מסוככת (SMAW/סטיק)?

כן, SMAW הוא תהליך בר קיימא עבור 254SMO באמצעות אלקטרודה מכוסה מתאימה (התאמת או מבוססת ניקל-), אם כי GTAW (TIG) מועדף בדרך כלל עבור מעברי שורשים ומפרקים קריטיים בשל השליטה המעולה שלו על כניסת החום וניקיון בריכת הריתוך, כאשר SMAW או GMAW משמשים לעתים למעברי מילוי בקטעים עבים יותר.

האם הריתוך מפחית את ערך ה-PREN של 254SMO במתכת הריתוך?

חישוב ה-PREN הנומינלי חל על הרכב בתפזורת, אבל עמידות הקורוזיה האפקטיבית והמעשית של ריתוך תלויה גם באיזו אחידה של הרכב זה מופץ לאחר התמצקות; ריתוך-מבוקר היטב עם מתכת מילוי מתאימה יכול להשיג ביצועי קורוזיה קרובים ל-PREN המחושב, בעוד שריתוך מבוקר גרוע יכול לבצע ביצועים גרועים יותר ממה שהחישוב לבדו מרמז, עקב הפרדה והשפעות פאזה בין-מתכתית.

האם נדרשת בדיקת קורוזיה לאחר-ריתוך עבור כל ריתוך 254SMO?

לא בהכרח עבור כל ריתוך ייצור, אבל בדיקת קורוזיה (כגון על קופון הסמכה להליך) היא דרישה נפוצה ולעתים קרובות מוגדרת עבור יישומים קריטיים, מכיוון שהיא מספקת הוכחה ישירה לכך שההליך המוסמך מייצר את ביצועי הקורוזיה המיועדים במקום להסתמך רק על קריטריונים חזותיים ומכאניים.

האם ניתן להשתמש בכלי וציוד ריתוך סטנדרטיים 316L עבור 254SMO?

ניתן להשתמש בציוד GTAW/GMAW למטרות כלליות-, אך כלים המתקשרים עם משטח החומר - מברשות תיל, דיסקיות שחיקה, מהדקים - צריכים להיות מוקדשים אך ורק לעבודות נירוסטה סגסוגת גבוהה- ולעולם לא לשתף אותם עם פלדת פחמן, מכיוון שאפילו זיהום ברזל קל עלול ליצור הכתמה מקומית של משטח הגימור החלודה ואתרי הכתמת חלודה.

מה קורה אם חורגים ממגבלות טמפרטורת המעבר במהלך ריתוך ייצור?

חריגה ממגבלות טמפרטורת מעבר מוסמכות פירושה שהריתוך נעשה מחוץ לפרמטרים שלפיהם ההליך הוסמכה, מה שעלול להגביר את הסיכון להיווצרות פאזה בין-מתכתית ולהפחתת עמידות בפני קורוזיה; בהתאם לקוד ולמפרט הרלוונטי, הדבר עשוי לחייב את הריתוך המושפע להערכת, בדיקה חוזרת או במקרים מסוימים דחיה ותיקון, כך שניטור טמפרטורה במהלך הייצור אינו רק פורמליות תיעודית.