Kiểm tra điện trở mối hàn cố định trong ống

Sử dụng kính hiển vi để nghiên cứu đặc điểm mối hàn

Một cuộc kiểm tra chuyên sâu về cốm hàn hàn điện trở (ERW) như một bước kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất ống và ống có độ bền cao được sử dụng cho các ứng dụng chịu áp lực đã là một quy trình độc quyền của một số nhà sản xuất trong vài năm.

Các loại ống và ống ứng dụng áp lực là đường ống xuyên quốc gia, chẳng hạn như cấp API 5L để truyền dầu và khí đốt; vỏ lỗ xuống cho giếng dầu và khí đốt; và đường ống được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu khí.

Bài viết này tập trung vào các bước cơ bản cần thiết cho bất kỳ nhà sản xuất nào để phát triển một quy trình như vậy.

Bất kể tần số của nguồn điện được sử dụng để tạo các mối hàn giáp mép dọc trong ống và ống dẫn, dấu hiệu hình dạng đồng hồ cát có thể nhận thấy được sẽ xuất hiện khi quy trình ERW được sử dụng.

Chữ ký hoặc hoa văn hình đồng hồ cát này là kết quả của dòng điện chạy trong và xung quanh các cạnh của vật liệu trong quá trình xử lý. Độ sâu của nhiệt vào các cạnh được kiểm soát bởi tần số nguồn điện (xem Hình 1 ).

Ngành công nghiệp ống và ống ERW thường tách các nguồn năng lượng có sẵn thành dải tần số thấp (điện cực quay) và dải tần số cao (cuộn dây cảm ứng hoặc tiếp điểm trượt).

Sự thâm nhập nhiệt vào các cạnh của vật liệu đang trong quá trình–thường là thép cán nóng–có thể sâu tới 0,375 inch khi hàn bằng nguồn điện tần số thấp. Việc sử dụng máy hàn tần số thấp để sản xuất ống và ống áp lực không còn được chấp nhận đối với hầu hết các thông số kỹ thuật và yêu cầu của khách hàng.

So với nguồn điện tần số thấp, sự thâm nhập nhiệt do nguồn điện tần số cao tạo ra vào các cạnh của vật liệu đang xử lý sẽ lớn hơn ở các góc trên cùng và dưới cùng và ít hơn ở thành giữa. Tần số đầu ra càng thấp (60 đến 1.000 chu kỳ), nhiệt độ thâm nhập càng sâu.

Tần số cao hơn (450.000 chu kỳ/giây hoặc 450 megahertz) dẫn đến khả năng thâm nhập ít hơn. Mức thâm nhập nhiệt trung bình đối với nguồn năng lượng 450 megahertz là khoảng 0,030 inch vào mỗi cạnh.

Làm nóng ống và các cạnh ống bằng nguồn năng lượng tần số cao cung cấp một số hoạt động điều hòa bề mặt để giúp đạt được mối hàn ERW chấp nhận được. Điều hòa bề mặt xảy ra khi các cạnh được mang lại với nhau và lực nén của các cuộn hàn được áp dụng để đạt được biến dạng.

Sự đùn kim loại có thể xảy ra ở bề mặt bên trong và bên ngoài của vật liệu hàn. Sự đùn này tạo thành một mối hàn ERW điển hình. Sự đảo lộn xảy ra do lực tác động lên cuộn hàn quá mức, điều này là cần thiết.

Một số thông số kỹ thuật quốc gia và quốc tế yêu cầu gia nhiệt lại mối hàn dọc ERW của ống hoặc ống đến nhiệt độ cần thiết để loại bỏ cấu trúc mactenxit không được tôi luyện hình thành do làm lạnh nhanh vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp (HAZ). Quá trình hâm nóng này được gọi là hoạt động bình thường hóa.

Mactenxit chưa tôi luyện là một nguyên tố cứng được hình thành khi một cục hàn được nung nóng đi qua chu trình làm nguội quá nhanh. Nếu không được nung nóng lại và để nguội từ từ, nó sẽ đọng lại, làm giảm độ dẻo của vùng hàn. Nếu martensite không được xử lý vẫn còn trong khu vực mối hàn, nó sẽ gây ra sự ăn mòn do ứng suất trong khu vực.

Lấy mẫu mối hàn

Hình 2 Mẫu đứt gãy tiết lộ cấu trúc dọc của khu vực mối hàn.

Quy trình vận hành tiêu chuẩn (SOP) và sổ tay chất lượng quy định rằng các mẫu mối hàn ERW phải được lấy theo lịch trình thường xuyên. Các mẫu này được lấy tại các vị trí khác nhau dọc theo dây chuyền máy nghiền, từ đầu vào cuộn dây cho đến thành phẩm (xem Hình 2 ).

Một số mẫu hàn không được hàn; một số được hàn nhưng bị đùn hoặc lộn xộn không được loại bỏ hoặc chuẩn hóa; một số được chuẩn hóa và loại bỏ các rối loạn; và một số là mẫu một cạnh tại các vị trí khác nhau dọc theo dây chuyền máy nghiền (xem Hình 3 ).

Việc mô tả chính xác, sắc nét cấu trúc vi mô của mẫu mối hàn ERW trong các điều kiện khác nhau dọc theo dây chuyền quy trình là rất quan trọng để mô tả kích thước, hình dạng, thành phần và lỗi (nếu có) của mối hàn. Quang học cần thiết để kiểm tra macro mối hàn ERW không phải là một khoản đầu tư vốn lớn so với quang học cần thiết để kiểm tra vi mô mối hàn ERW.

Những mẫu này thường được kiểm tra bằng phương pháp luyện kim ở điều kiện vi mô hoặc vĩ mô. Các mẫu vi mô khác với các mẫu vĩ mô về lượng thời gian cần thiết để kiểm tra, số bước hoàn thiện (mài và đánh bóng) được thực hiện và mức độ phức tạp của kiểm tra. Thông thường, một mẫu được chuẩn bị trong điều kiện vĩ mô, khắc axit và được kiểm tra đầu tiên dưới kính hiển vi ở độ phóng đại khoảng 50 lần. Việc chuẩn bị và đánh giá mẫu mất từ ​​5 đến 10 phút.

Hình 3 Hình học mối hàn ống và ống ERW bình thường này đã loại bỏ mép hàn.

Nếu cần hoặc yêu cầu kiểm tra bổ sung, chẳng hạn như trong điều kiện vi mô, thì mẫu phải được gắn và hoàn thành.

Việc hoàn thiện một mẫu ở điều kiện vi mô mất khoảng một giờ. Tác giả không quen thuộc với bất kỳ thiết bị thương mại nào có thể gắn vào kính hiển vi để hỗ trợ đo các góc của dòng chảy. Tuy nhiên, có sẵn một thiết kế chung hoạt động tốt với một số kính hiển vi. Ngoài ra, có sẵn cách bố trí và danh sách các thiết bị được đề xuất cho trạm phòng thí nghiệm hàn.

Nhà sản xuất ống và ống dẫn được yêu cầu sản xuất sản phẩm theo thông số kỹ thuật hoặc yêu cầu của khách hàng, ví dụ, với kích thước hạt và số lượng hạt cụ thể, và không có mactenxit chưa được xử lý, phải được trang bị để thực hiện các quy trình lấy mẫu thích hợp.

Tiêu chí kiểm tra mối hàn

Góc đóng đĩa trên kính hiển vi đối với ống và ống có đường kính nhỏ lớn hơn so với ống có đường kính lớn. Khi các sợi của vật liệu trong quá trình được nối với nhau để tạo thành mối hàn ERW, chúng không song song, vì vậy chúng tạo thành một góc với nhau từ bên này sang bên kia. Các sợi tạo thành góc đóng tấm từ mỗi bên của vật liệu ở vị trí trục trung hòa.

Hình 4 Các dòng chảy khác nhau có thể nhìn thấy sau khi chuẩn bị và ăn mòn thích hợp.

Một số nhà sản xuất ống và ống ERW có các SOP để xác định sự thay đổi về độ rộng của đường liên kết màu trắng được ghi lại cho các lần sản xuất khác nhau của cùng một sản phẩm.

Khi kiểm tra một miếng hàn ERW được khắc, một tiêu chí để xác định xem hai cạnh đối diện có được hợp nhất (hàn) hay không là nếu đường liên kết màu trắng, có chiều rộng đồng đều và không có khoảng trống hoặc gián đoạn, kéo dài từ bề mặt bên ngoài của ống hoặc ống vào bề mặt bên trong.

Khi kiểm tra cố định mối hàn ERW với các chỗ lộn xộn còn nguyên vẹn, đường liên kết màu trắng sẽ kéo dài đến các chỗ lộn xộn, trên và dưới. Đường liên kết màu trắng thẳng đứng lượn sóng biểu thị chuyển động của vật liệu trong vùng hàn. Một số nguyên nhân gây ra chuyển động này có thể là do vật liệu bị khum, xoắn, vênh hoặc các cạnh vẫy ra khỏi giá đỡ có vây.

Bất kỳ nhà sản xuất ống hoặc ống ERW nào sử dụng kính hiển vi để kiểm tra các mối hàn và các mẫu liên quan để kiểm soát nhà máy đều có thể ghi lại và phối hợp dữ liệu nhà máy và dữ liệu mẫu mối hàn với các biểu đồ kiểm soát quy trình thống kê.

Điều quan trọng trong sản xuất ống và ống dẫn là ngăn chặn việc đưa chữ V kép vào vùng hàn (xem Hình 4 ). Điều này được thực hiện bằng cách kiểm soát chiều cao của lon không hàn khi nó ra khỏi giá đỡ có vây cuối cùng. Tuy nhiên, trong thế giới thực, điều này không phải lúc nào cũng được thực hiện.

Khi thiết bị tăng cường cạnh không được sử dụng trong dây chuyền máy nghiền để cải thiện tình trạng cạnh cắt sau khi vật liệu đang trong quá trình được đưa vào máy nghiền, thì cạnh cắt phải nhẵn và rắn chắc khi vật liệu được chuyển đến máy nghiền để đạt được sự kết hợp chấp nhận được của hai cạnh.

Kiểm tra cạnh cắt của vật liệu trong quá trình từ hoạt động máy xén hoặc máy xén cạnh dây chuyền máy nghiền trong mẫu macro cho người vận hành biết tình trạng của các cạnh cắt đi vào dây chuyền máy nghiền.

Khi kim loại nóng được cán, rèn hoặc gia công nguội, mô hình dòng chảy có hướng được phát triển để thay đổi hình dạng ban đầu của nó. Mô hình dòng chảy này bao gồm các vệt và vân. Hướng của mẫu này, đối với bề mặt mới, cho biết hướng của dòng kim loại trong quá trình biến dạng.

Hình 5 Một mẫu dừng của thợ hàn cho thấy chữ V kép cùng với vị trí của nó ở bề mặt bên ngoài và bên trong cũng như cách xác định và đo lường sự khác biệt giữa hai loại này.

Các đường dòng chảy được hiển thị trong quá trình lấy mẫu vĩ mô vì độ giãn dài của các tạp chất và các nguyên tố khác bị thuốc thử ăn mòn axit tấn công có chọn lọc. Hiệu ứng của các dòng chảy được tạo ra bởi tác động hoặc lực của lưỡi cắt quay có thể rất khó hiểu đối với người kiểm tra vĩ mô mối hàn. Nếu phần tăng cường cạnh được lắp đặt trong dây chuyền máy nghiền và nó được người vận hành sử dụng đúng cách, thì các dây chuyền này có thể được gỡ bỏ (xem Hình 5 ).

Kiểm tra các yếu tố khác nhau của cốm hàn ERW và ghi lại các yếu tố này trên biểu đồ kiểm soát sẽ không giúp cải thiện chất lượng ngay lập tức. Cơ sở dữ liệu phải được phát triển theo thời gian để ghi lại tất cả các yếu tố cho tất cả các đường kính, độ dày thành và loại sản phẩm được sản xuất tại nhà máy.

Kết quả của các đợt sản xuất khác nhau phải được so sánh với các thành phần được ghi lại để xác định giới hạn kiểm soát trên và giới hạn kiểm soát dưới của từng thành phần. Sau đó, các quyết định có thể được đưa ra liên quan đến các điều chỉnh cần thiết đối với cài đặt máy nghiền và các thay đổi thiết kế đường viền cuộn có thể có để thay đổi các yếu tố và cải thiện chất lượng của sản phẩm.

Thông tin liên hệ tư vấn

Để biết thêm thông tin chi tiết và có giá tốt nhất, vui lòng liên hệ chúng tôi:

CÔNG TY CỔ PHẦN DIMEC

Hotline: 0966.92.0404

Email: info@dimec.vn

Website: dimec.vn

Trụ sở chính: Số 285 Phúc Lợi, P. Phúc Lợi, Q. Long Biên, TP. Hà Nội

CN Đà Nẵng: Lô 11, Khu A4, đường Nguyễn Sinh Sắc, P. Hòa Minh, Q. Liên Chiểu, TP. Đà Nẵng

CN Hồ Chí Minh: Số 84 đường 10, KĐT Vạn Phúc, P. Hiệp Bình Phước, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh