חומרים מתכלים לריתוך עבור מפרקי סגסוגת ניקל לא דומים: מטריצת בחירת מתכת מילוי

עבור רוב חיבורי סגסוגת ניקל השונה, ERNiCrMo-3 (AWS A5.14, משווק כחומר מילוי Inconel 625) הוא מתכת המילוי המוגדרת כברירת מחדל, מכיוון שתכולת הניקל, הכרום והמוליבדן הגבוהה שלה סובלת דילול מפלדת פחמן,נירוסטה, או מתכת בסיס דופלקס מבלי לאבד עמידות בפני סדקים או ביצועי קורוזיה.

חומרי מילוי מסגסוגת- גבוהים יותר כגון ERNiCrMo-4 או ERNiCrMo-14 שמורים למפרקים הכוללים סגסוגות מוליבדן גבוה כמו Hastelloy C-276 או C-22, שבהם נדרשת עמידות מתאימה בפני קורוזיה ולא רק סובלנות לסדקים. הבחירה הנכונה תלויה תמיד בחישוב דילול עם דיאגרמת Schaeffler או WRC-1992, לא בהתאמת המתכת הבסיסית היקרה יותר לפי השם בלבד.

באיזו מתכת מילוי כדאי להשתמש עבור מפרקי סגסוגת ניקל לא דומים?

ERNiCrMo-3 (חומר מילוי מסוג Inconel 625-) הוא ברירת המחדל הבטוחה עבור הרוב המכריע של חיבורי סגסוגת ניקל שאינם דומים, מכיוון שהוא מדולל בחן עם פלדת פחמן, נירוסטה, דופלקס ורוב סגסוגות הניקל האחרות תוך שמירה על משקע עמיד בפני סדקים ועמיד בפני קורוזיה.

ריתוך מתכת שונה, המחבר שתי סגסוגות שונות במפרק אחד, נפוץ בייצור סגסוגת ניקל: פיית כור בציפוי 625- מרותכת למעטפת פלדת פחמן, צינור Hastelloy מרותך לתוך יריעת צינורות נירוסטה, או גוף שסתום מונל מרותך לצינור נחושת ניקל. בכל מקרה, מתכת המילוי נבחרת כדי להתאים לכימיה של בריכת הריתוך הנובעת מערבוב שתי המתכות הבסיסיות, ולא רק כדי להתאים לאחת מהן.

ERNiCrMo-3 הפך לברירת המחדל מכיוון שלכימיה הבסיסית שלו, בערך 62% ניקל, 21.5% כרום, 9% מוליבדן ו-3.6% ניוביום, יש מספיק ניקל כדי להישאר רקיע ועמיד בפני סדקים גם כאשר הוא קולט ברזל ממתכת בסיס פחמן או פלדה בסיס מפלדת אל חלד מפלדת בסיס ופלדת אל חלד. עמידות בפני קורוזיה לאחר דילול. הניוביום גם מדכא סדקים חמים במהלך התמצקות, דבר שהוא קריטי בעת ריתוך חיבורים לא דומים מאוד.

מדוע בקרת דילול חשובה יותר בריתכות סגסוגת ניקל לא דומות?

דילול קובע את הכימיה הסופית של מתכת הריתוך, ובחיבורים שונים הוא יכול למשוך את המשקע אל מחוץ לטווח ההרכב הבטוח שלו, ולגרום לסדיקה חמה או להיווצרות מרטנזיט, אלא אם כן מתכת המילוי נבחרה לחצץ כנגד המעבר הזה.

דילול הוא האחוז של מתכת הריתוך המוגמרת שמגיעה ממתכת בסיס מותכת ולא מחוט המילוי או האלקטרודה. במפרק מתכת דומה, דילול בקושי משנה את התוצאה מכיוון ששני הצדדים חולקים את אותה כימיה. במפרק לא דומה, דילול יכול למשוך את מתכת הריתוך למרחק ניכר על פני דיאגרמת פאזה.

ריתוך סגסוגת ניקל לפלדת פחמן:איסוף ברזל מצד פלדת הפחמן מדלל את תכולת הניקל של בריכת הריתוך. אם חומר המילוי אינו נושא מספיק ניקל כדי לפצות, המשקע המתקבל עלול ליצור מרטנזיט שביר באזור ההיתוך.

ריתוך סגסוגת ניקל לנירוסטה אוסטניטית:הדילול מתון יותר, אך רמות הכרום והמוליבדן עדיין יכולות לרדת מתחת לסף הדרוש לעמידות מלאה בפני קורוזיה בסביבת השירות.

ריתוך סגסוגת ניקל לפלדת אל חלד דופלקס: דילול עלול להפריע לאיזון הפריט-אוסטניט באזור ההיתוך, ולכן בחירת חומרי המילוי חייבת לקחת בחשבון גם את כימיית הדילול וגם את איזון הפאזות, ולא את העמידות בפני קורוזיה בלבד.

מהנדסי ריתוך חוזים תוצאה זו באמצעות דיאגרמת Schaeffler או, ליתר דיוק עבור חומרי מילוי גבוהים של-ניקל, תרשים WRC-1992, אשר משרטט שווה ערך לכרום מול שווה ערך לניקל כדי לאשר את מרבצי הריתוך המדולל נוחת באזור עמיד בפני סדקים, לפני תחילת הריתוך.

מהי מטריצת בחירת מתכת מילוי עבור מפרקים נפוצים שונים?

ERNiCrMo-3 מכסה את רוב המפרקים השונים הכוללים את Inconel 625, 718 או 825; ERNiCrMo-4 או ERNiCrMo-14 נדרשים כאשר מתכת הבסיס Hastelloy C-276 או C-22 חייבת לשמור על עמידות מלאה בפני קורוזיה על פני המפרק.

מטריצה ​​זו היא נקודת התחלה, לא תחליף ל-WPS/PQR מוסמך. בחירת חומר מילוי בפועל חייבת תמיד להיות מאושרת מול הסמכת ASME Section IX, עובי מתכת הבסיס הספציפית וסביבת השירות, שכן גורמים כמו תכולת גז חמוץ או חשיפה קריוגנית יכולים לעקוף את ההמלצה הכללית.

מדוע ERNiCrMo-3 היא בחירת ברירת המחדל עבור רוב מפרקי ניקל שונים?

ERNiCrMo-3 סובל טווח דילול רחב יותר מכמעט כל חומר מילוי ניקל אחר, בעודו עדיין נוחת באזור ה-עמיד בפני סדק ועמיד בפני קורוזיה של דיאגרמת WRC-1992, מה שהופך אותו לברירת המחדל בעלת הסיכון הנמוך ביותר בשילובי פלדת פחמן, נירוסטה ודופלקס.

שלושה מאפיינים מסבירים את הדומיננטיות שלה ביישומים משותפים לא דומים:

סובלנות רחבה לדילול:מכיוון שהרכב הבסיס שלו כבר נושא ניקל גבוה וכרום ומוליבדן בינוני, הוא יכול לספוג דילול של 20 עד 30 אחוז ממתכות מבוססות ברזל ועדיין לשמור על גמישות ועמידות בפני קורוזיה מקובלים.

עמידות לסדקים חמים{{0} מניוביום:הניוביום יוצר קרבידים יציבים ושלב לאבס שקוטעים את נתיב הסדק במהלך התמצקות, מה שחשוב ביותר במפרקים לא דומים מאופקים מאוד, שבהם הלחץ השיורי מוגבר.

קבלת קוד רחבה:ERNiCrMo-3 (GTAW/GMAW) ו-ENiCrMo-3 (SMAW) מוסמכים לפי ASME Section IX, AWS A5.14 ו-A5.11, והם מאושרים מראש באופן נרחב במפרטי ריתוך EPC, מה שמקצר את זמן ההסמכה של ההליך וזמן ההובלה לרכש.

מתי כדאי להשתמש ב-ERNiCrMo-4 או ERNiCrMo-14 במקום ERNiCrMo-3?

השתמש ב-ERNiCrMo-4 או ERNiCrMo-14 כאשר המפרק כולל מתכת בסיס Hastelloy C-276 או C-22 וסביבת השירות מחייבת את המתכת הריתוך להתאים לעמידות המעולה של המתכת הבסיסית בפני פיתולים, קורוזיה של חריצים או חומצות חמצון/מצמצמות מעורבות, מכיוון ש-ERNiCrMo-3 אינו נושא מספיק דיבולו-3.

ERNiCrMo-4 (חומר מילוי Hastelloy C-276):נבחר כאשר המתכת הבסיסית היא C-276 והשירות, כגון גז חמוץ עם תכולת כלוריד גבוהה, דורש את המספר המקביל של עמידות ההתנגדות המלאה (PREN) של סגסוגת האם ולא את ה-PREN התחתון של משקע מדולל מסוג 625.

ERNiCrMo-14 (חומר מילוי Hastelloy C-22):נבחר עבור מתכת בסיס C-22 בסביבות חומצה מעורבות (שילובים חנקתיים, הידרוכלוריים, גופריתיים) כאשר ההתנגדות המאוזנת של C-22 לתנאי חמצון והפחתת חייבת להישמר בריתך.

בפועל, שימוש ב-ERNiCrMo-3 על מפרק C-276 הוא שגיאת מפרט נפוצה ויקרה: המפרק יעבור לרוב בדיקות מכניות סטנדרטיות, אך הוא עלול להיכשל בטרם עת בשירות אם הסביבה אגרסיבית מספיק כדי לנצל את תכולת המוליבדן הנמוכה יותר של מתכת הריתוך המדוללת. בחירת חומרי המילוי צריכה להיות מונעת תמיד על ידי הסביבה הקורוזיבית, לא רק על ידי יכולת הריתוך או העלות.

איך מרתכים סגסוגות ניקל לפחמן או פלדה מסגסוגת-נמוכה?

חיבורי ניקל-ל-פלדה דורשים שכבת חמאה של חומר מילוי מסגסוגת ניקל בצד הפלדה לפני ההרכבה הסופית, או מילוי ניקל גבוה-מיושם בטכניקת דילול- מבוקרת, נמוכה, כדי למנוע מאסוף ברזל ליצור מרטנזיט שביר באזור ההיתוך.

פלדות פחמן וסגסוגת-נמוכה תורמות כמויות גדולות של ברזל לבריכת הריתוך ביחס לעובי שלהן, ובניגוד מנירוסטה, הן לא נושאות כרום או ניקל כדי לרכך את האפקט הזה. שתי תרגולים שולטים בתוצאה:

חמאה:שכבה של ERNiCrMo-3 (או סגסוגת תואמת) מונחת על פני הפלדה ומאפשרים לה להתקרר, ואז טוחנים אותה בצורה שטוחה. לאחר מכן ריתוך המפרק הסופי נעשה בין שני משטחים עשירים בניקל-, למעשה הופך מפרק לא דומה למפרק כמעט דומה ומפחית באופן דרמטי את הסיכון לדילול.

קלט חום נמוך, טכניקת מחרוזת-חרוזים:כאשר החמאה אינה מעשית, מזעור כניסת החום ושימוש במספר מעברי stringer במקום מעבר אריגה גדול אחד מגבילים את עומק הפלדה נמס וכמה ברזל נכנס לבריכת הריתוך.

חמאה מועדפת מאוד עבור חיבורים עבים-, בלחץ- גבוה או- מחזורי, כגון חריר- של כור לריתוך-, מכיוון שהוא נותן דילול צפוי-כשיר ללא קשר למי שמבצע את ריתוך השדה הסופי.

איך מרתכים סגסוגות ניקל לפלדת אל חלד דופלקס או סופר דופלקס?

ERNiCrMo-3 הוא גם חומר המילוי הסטנדרטי לחיבורי ניקל-מסגסוגת-ל-דופלקס מכיוון שהוא נמנע מהפרעה באיזון הפאזות הפריט-אוסטניט שבו תלויה פלדת אל-חלד דופלקסת ​​בשל חוזקה ועמידותה בפני קורוזיה.

פלדות אל-חלד דופלקס וסופר דופלקס מסתמכות על מיקרו-מבנה פריט-אוסטניט של בערך 50/50. ריתוך אותם לסגסוגות ניקל עם חומר מילוי תואם -דופלקס יכול לדחוף את אזור ההיתוך לכיוון עודף פריט, שכן דילול סגסוגת ניקל- משנה את האיזון באופן בלתי צפוי. שימוש בחומר מילוי אוסטניטי לחלוטין, גבוה-ניקל כגון ERNiCrMo-3 מונע בעיה זו: מתכת הריתוך המתקבלת היא אוסטניטית משני צידי גבול ההיתוך, עוקפת לחלוטין את שאלת בקרת הפריט, תוך שהיא מספקת עמידות בפני קורוזיה החורגת ממתכת הבסיס הדופלקסית ברוב השירותים.

איזה תפקיד משחקת החמאה בריתכות מתכת שונות?

חמאה מפרידה את ריתוך הייצור הסופי ממגע ישיר עם המתכת הבסיסית המועדת יותר לדילול-, ומאפשרת להכשיר ולרתך את המפרק בכימיה צפויה, נמוכה-לדילול ללא קשר לעובי החתך או תנאי השדה.

חמאה חשובה במיוחד בשלושה תרחישים: קטעי פלדת פחמן עבים שבהם הדילול יהיה חמור אחרת, חיבורי חנות ל-שדה שבו ניתן לבצע את החמאה בתנאי חנות מבוקרים וריתוך השדה הסופי מצטרף רק למשטחים עשירים בניקל- דומים, ותיקון ריתוך שבו הרכב מתכת הבסיס המקורי אינו ודאי. גם חיבור עם חמאה קל יותר להתאים תחת ASME סעיף IX, מכיוון שה-PQR יכול להתבסס על ריתוך סופי של ניקל-שאופיין היטב-ל- במקום ריתוך ישיר שונה יותר.

אילו קודים ותקנים שולטים בבחירת מתכת מילוי עבור מפרקי ניקל לא דומים?

AWS A5.11 ו-A5.14 מסווגים את מתכות המילוי עצמן, סעיף IX של ASME קובע את הסמכת הפרוצדורה עבור המפרק, ו-NACE MR0175/ISO 15156 מוסיף דרישות בדיקת קשיות וקורוזיה- כאשר השירות כרוך בתנאי חמוץ (H2S).

AWS A5.14 (מוטות ואלקטרודות לריתוך חשופים של ניקל וסגסוגת ניקל):מסווג חוטי מילוי GTAW ו-GMAW, כולל ERNiCrMo-3, ERNiCrMo-4 ו-ERNiCrMo-14, לפי הרכב כימי.

AWS A5.11 (אלקטרודות מכוסות ניקל וסגסוגת ניקל):מסווג אלקטרודות SMAW כגון ENiCrMo-3 ו-ENiCrMo-4 עבור אותן משפחות סגסוגות.

ASME סעיף IX:שולט בהסמכת WPS/PQR עבור המפרק השונה, ומתייחס לשינוי במתכת המילוי F-Number או A-Number, או שינוי במספר P- של מתכת בסיסית, כמשתנה חיוני הדורש הסמכה מחדש.

NACE MR0175 / ISO 15156:מוסיף מגבלות קשיות ודרישות בדיקת קורוזיה-(כגון ASTM G48) עבור ריתוכים שונים מסגסוגת ניקל המשמשים בשירותי נפט וגז חמוץ.

שאלות נפוצות

האם אוכל להשתמש בחומר מילוי 309L אל חלד כדי לחבר את Inconel 625 לפלדת פחמן?

לא מומלץ. 309L חסרה את תכולת הניקל כדי לחסום בצורה מהימנה נגד דילול ברזל מחלקי פלדת פחמן עבים, והוא אינו נושא את המוליבדן או הניוביום הדרושים כדי להתאים את עמידות הקורוזיה של 625 או עמידות הסדקים החמים-. ERNiCrMo-3, באופן אידיאלי עם מפרק עם חמאה, היא הבחירה הנכונה.

האם חומר המילוי ERNiCrMo-3 זהה למתכת הבסיס של Inconel 625?

זה קשור הדוק אבל לא זהה. חוט המילוי ERNiCrMo-3 מנוסח עם תכולת ניוביום מעט גבוהה יותר ממתכת בסיס רגילה 625 במיוחד כדי לעמוד בפני פיצוח חם במהלך התמצקות, שכן מתכת ריתוך מתקררת ומתמצקת בצורה שונה ממתכת בסיס מחושלת או יצוקה.

האם אני צריך לחמם את שני הצדדים של מפרק שונה, או רק את צד הפלדה?

בדרך כלל רק צד הפחמן או הפלדה הסגסוגת-נמוכה זקוק לחמאה. לסגסוגת הניקל או הנירוסטה יש כבר כימיה תואמת ואינה מדללת משמעותית את בריכת הריתוך באלמנטים מזיקים.

מה קורה אם משתמשים במתכת מילוי שגויה על מפרק ניקל שונה?

המפרק עשוי לעבור בדיקות מכניות ראשוניות אך להיכשל בטרם עת בשימוש עקב סדקים חמים, היווצרות מרטנזיט או קורוזיה מקומית, מכיוון שבדיקות מתיחה וכיפוף סטנדרטיות לא תמיד חושפות כימיה של דילול שולית או רגישות לקורוזיה-לטווח ארוך.

האם בחירת מתכת מילוי נחשבת כמשתנה חיוני במסגרת ASME סעיף IX?

כֵּן. שינוי במתכת המילוי F-Number או A-Number הוא משתנה חיוני, כלומר כל שינוי מחייב את ה-WPS להיות מוסמך מחדש עם PQR חדש לפני שניתן יהיה להשתמש בו בייצור.

מַסְקָנָה

בחירת מתכת המילוי הנכונה עבור מפרק סגסוגת ניקל שונה פירושה חיזוי כימיה של הריתוך המדולל והתאמתה לסביבת השירות, לא רק בחירת חומר המילוי שחולק שם עם אחת ממתכות הבסיס.

חיבורי סגסוגת ניקל לא דומים יושבים בצומת של הנדסת מתכות והנדסת קורוזיה: מתכת המילוי חייבת לרתך בהצלחה, להתנגד להיסדק תחת דילול, ולספק ביצועי קורוזיה המתאימים לסביבת השירות בפועל, לפעמים עבור התובעניים יותר של שתי מתכות הבסיס.

יצרנים שמחשבים דילול עם דיאגרמות Schaeffler או WRC-1992, מציינים חמאה במידת הצורך, ומכשירים נהלים לפי ASME סעיף IX נמנעים בעקביות מהכשלים המוקדמים הנובעים מהתייחסות לבחירת מתכת מילוי כאל בדיקה פשוטה. עבור חיבורים קריטיים שאינם דומים במערכות Inconel, Hastelloy או Monel, עבודה עם ספק המחזיק במלאי את כל מגוון מתכות המילוי התואמות ויכול לתמוך בפיתוח WPS/PQR מפחיתה באופן מהותי הן את סיכון הייצור והן את עלות התחזוקה לטווח ארוך.