5 mẹo để hàn ống thép không gỉ

Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ làm cho nó trở thành một sự lựa chọn hấp dẫn cho nhiều ứng dụng ống và ống quan trọng, bao gồm thực phẩm và đồ uống có độ tinh khiết cao, dược phẩm, bình chịu áp lực và hóa dầu. Tuy nhiên, vật liệu này không tản nhiệt tốt như thép hoặc nhôm nhẹ, và thực hành hàn kém có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn của nó. Áp dụng quá nhiều nhiệt đầu vào và sử dụng sai kim loại độn là hai thủ phạm.

Thép không gỉ không phải lúc nào cũng khó gia công, nhưng việc hàn đòi hỏi sự chú ý cẩn thận đến từng chi tiết. Nó không tản nhiệt tốt như thép hoặc nhôm nhẹ, và nó có thể mất một phần khả năng chống ăn mòn nếu đưa quá nhiều nhiệt vào đó. Các phương pháp hay nhất có thể góp phần duy trì khả năng chống ăn mòn của nó

Làm theo một số thực hành tốt nhất cho hàn thép không gỉ có thể giúp cải thiện kết quả và đảm bảo rằng kim loại duy trì khả năng chống ăn mòn. Hơn nữa, nâng cấp quy trình hàn có thể mang lại lợi ích về năng suất mà không ảnh hưởng đến chất lượng.

Mẹo 1: Chọn kim loại độn carbon thấp

Trong hàn thép không gỉ, việc lựa chọn kim loại phụ là rất quan trọng để kiểm soát mức cacbon. Kim loại phụ được sử dụng để hàn ống và ống thép không gỉ nên tăng cường các đặc tính của mối hàn và đáp ứng các yêu cầu ứng dụng.

Tìm kiếm kim loại phụ có ký hiệu “L”, chẳng hạn như ER308L, vì những kim loại này cung cấp hàm lượng carbon tối đa thấp hơn, giúp duy trì khả năng chống ăn mòn trong hợp kim không gỉ carbon thấp. Hàn vật liệu cơ bản có hàm lượng cacbon thấp với kim loại phụ tiêu chuẩn có thể làm tăng hàm lượng cacbon của mối hàn và do đó làm tăng nguy cơ ăn mòn. Tránh kim loại phụ có ký hiệu “H”, vì chúng cung cấp hàm lượng carbon cao hơn được thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao hơn ở nhiệt độ cao.

Khi hàn thép không gỉ, điều quan trọng là phải chọn kim loại phụ có các nguyên tố ít vết (còn gọi là chất bẩn ). Đây là những nguyên tố còn sót lại — bao gồm antimon, asen, phốt pho và lưu huỳnh — trong nguyên liệu thô được sử dụng để sản xuất kim loại phụ. Chúng có thể ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chống ăn mòn của vật liệu.

Mẹo 2: Chú ý đến việc chuẩn bị mối hàn và lắp đặt phù hợp

Bởi vì thép không gỉ rất nhạy cảm với nhiệt đầu vào, việc chuẩn bị chung và lắp đặt phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát nhiệt để duy trì các đặc tính của vật liệu. Với những khoảng trống hoặc sự lắp khít không đồng đều giữa các bộ phận, mỏ hàn phải ở tại một vị trí lâu hơn và cần nhiều kim loại phụ hơn để lấp đầy những khoảng trống đó. Điều này dẫn đến sự tích tụ nhiệt ở khu vực bị ảnh hưởng, có thể làm bộ phận này quá nóng. Sự phù hợp kém cũng có thể khiến việc hàn nối các khe hở trở nên khó khăn hơn và có được độ xuyên thấu cần thiết của mối hàn. Hãy cẩn thận để đảm bảo việc lắp ráp các bộ phận càng gần với mức hoàn hảo càng tốt bằng thép không gỉ.

Độ sạch cũng rất quan trọng với vật liệu này. Một lượng rất nhỏ chất bẩn hoặc chất bẩn trong mối hàn có thể gây ra các khuyết tật làm giảm độ bền và khả năng chống ăn mòn trong sản phẩm cuối cùng. Để làm sạch vật liệu nền trước khi hàn, sử dụng bàn chải chuyên dụng dành riêng cho thép không gỉ chưa được sử dụng trên thép cacbon hoặc nhôm.

Mẹo 3: Kiểm soát độ nhạy bằng nhiệt độ và kim loại độn

Trong thép không gỉ, nhạy cảm là nguyên nhân chính làm mất khả năng chống ăn mòn. Nó có thể xảy ra khi nhiệt độ mối hàn và tốc độ làm nguội dao động quá nhiều, làm thay đổi cấu trúc vi mô của vật liệu.

Ngăn ngừa sự nhạy cảm phụ thuộc vào việc lựa chọn kim loại độn và kiểm soát nhiệt đầu vào. Như đã nêu trước đây, điều quan trọng là phải chọn kim loại phụ có hàm lượng carbon thấp để hàn thép không gỉ. Tuy nhiên, đôi khi carbon là cần thiết để cung cấp sức mạnh cho các ứng dụng nhất định. Khi không thể chọn kim loại phụ có hàm lượng carbon thấp, việc kiểm soát nhiệt là đặc biệt quan trọng.

Giảm thiểu thời gian mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt được giữ ở nhiệt độ cao – thường được coi là 950 đến 1.500 độ F (500 đến 800 độ C). Càng ít thời gian mối hàn trong phạm vi này, nhiệt có thể tích tụ càng ít. Luôn kiểm tra và tuân thủ nhiệt độ giữa các khe trong quy trình hàn cho ứng dụng.

Một lựa chọn khác là sử dụng kim loại phụ được thiết kế với các thành phần hợp kim như titan và niobi để ngăn chặn sự hình thành cacbua crom. Bởi vì những thành phần này cũng ảnh hưởng đến sức mạnh và độ dẻo dai, những kim loại phụ này không thể được sử dụng trong tất cả các ứng dụng.

Mẹo 4: Hiểu khí che chắn tác động như thế nào đến khả năng chống ăn mòn

Sử dụng hàn hồ quang vonfram khí (GTAW) cho đường ống gốc là phương pháp truyền thống để hàn ống và ống thép không gỉ. Điều này thường đòi hỏi phải khử khí argon ở mặt sau để giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa ở mặt sau của mối hàn. Tuy nhiên, sử dụng quy trình hàn dây đang trở nên phổ biến hơn với ống thép không gỉ và ống. Trong các ứng dụng này, điều quan trọng là phải hiểu các loại khí che chắn khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến khả năng chống ăn mòn của vật liệu.

Hỗn hợp argon và carbon dioxide, argon và oxy, hoặc hỗn hợp ba khí (heli, argon và carbon dioxide) thường được sử dụng khi hàn thép không gỉ bằng quy trình hàn hồ quang kim loại khí (GMAW). Thông thường, những hỗn hợp này chứa chủ yếu là argon hoặc heli và ít hơn 5% carbon dioxide vì carbon dioxide có thể đóng góp carbon vào vũng hàn và làm tăng nguy cơ nhạy cảm. Argon tinh khiết không được khuyến nghị cho GMAW trên không gỉ.

Dây thép không gỉ được thiết kế để chạy bằng hỗn hợp truyền thống của 75% argon và 25% carbon dioxide. Chất trợ dung chứa các thành phần được thiết kế để ngăn không cho cacbon trong khí che chắn nhiễm vào mối hàn.

Mẹo 5: Xem xét các quy trình và dạng sóng khác nhau

Khi các quy trình GMAW đã phát triển, chúng đã đơn giản hóa việc hàn ống và ống thép không gỉ. Trong khi một số ứng dụng vẫn có thể yêu cầu quy trình GTAW, quy trình dây tiên tiến có thể mang lại chất lượng tương tự và năng suất tốt hơn nhiều trong nhiều ứng dụng không gỉ.

 

   Sử dụng quy trình GMAW ngắn mạch đã được sửa đổi, chẳng hạn như Sự lắng đọng kim loại được điều chỉnh (RMD) từ Miller để xử lý gốc giúp loại bỏ quá trình tẩy rửa phía sau trong các ứng dụng thép không gỉ Austenit nhất định. Sau khi vượt qua gốc RMD có thể được theo sau bằng GMAW xung hoặc đường nạp và nắp hàn hồ quang cored – một sự thay đổi giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc so với việc sử dụng GTAW có thanh lọc phía sau, đặc biệt là trên các đường ống lớn hơn.

RMD sử dụng quá trình truyền kim loại ngắn mạch được kiểm soát chính xác để tạo ra hồ quang và vũng hàn ổn định, ổn định. Điều này giúp ít xảy ra hiện tượng nguội lòng hoặc thiếu hợp nhất, ít bắn ra hơn và dẫn chất lượng rễ cao hơn trên đường ống. Quá trình truyền kim loại được kiểm soát chính xác cũng cung cấp sự lắng đọng giọt đồng nhất và giúp kiểm soát vũng nước dễ dàng hơn và do đó, nhiệt đầu vào và tốc độ hàn.

Một quy trình độc đáo có thể làm tăng năng suất hàn. Khi sử dụng RMD, tốc độ hàn có thể từ 6 đến 12 in / phút. Bởi vì quá trình cho phép tăng năng suất mà không cần đưa thêm nhiệt vào bộ phận, nó giúp duy trì các đặc tính và khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ. Việc giảm nhiệt đầu vào của quá trình cũng giúp kiểm soát sự biến dạng của vật liệu cơ bản.

Quy trình GMAW xung này cung cấp chiều dài hồ quang ngắn hơn, hình nón hồ quang hẹp hơn và đầu vào ít nhiệt hơn so với truyền xung phun truyền thống. Vì quy trình này là vòng lặp khép kín, sự lang thang vòng cung và các biến thể trong khoảng cách từ đầu đến nơi làm việc hầu như bị loại bỏ. Điều này giúp kiểm soát vũng hàn dễ dàng hơn để hàn vào vị trí và hàn ra khỏi vị trí. Cuối cùng, khớp nối GMAW xung cho đường nạp và nắp với RMD cho đường dẫn gốc cho phép quy trình hàn với một dây và một khí, loại bỏ thời gian chuyển đổi quy trình.