تصميم لحام TIG + MAG لأنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 304

بالمقارنة مع جميع اللحام بالأرجون ولحام الأرغون بالكهرباء ، تم تحسين كفاءة الإنتاج وجودة اللحام لأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ TIG + MAG ، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في لحام خطوط أنابيب محطة الطاقة. يتم استخدام المفصل الأفقي الثابت لجميع المواضع من الأنابيب ذات القطر الكبير من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 بشكل أساسي في خط أنابيب زيت التشحيم لمحطة الطاقة. من الصعب اللحام ويتطلب جودة لحام أعلى وتشكيل سطح داخلي. مطلوب فحص PT و RT بعد اللحام.

يتميز لحام TIG أو اللحام بالقوس اليدوي بكفاءة منخفضة ولا يمكن ضمان جودة اللحام الرديئة. نحن نستخدم الطبقة السفلية لسلك اللحام الداخلي والخارجي TIG ، وملء اللحام MAG وطبقة سطح الغطاء للحصول على وصلات لحام جيدة. بالمقارنة مع الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك ، فإن معدل التمدد الحراري والتوصيل للفولاذ المقاوم للصدأ TP304 أكبر ، وتدفق المسبح والتشكيل ضعيف خاصة في اللحام بجميع المواضع. في عملية اللحام MAG ، يجب أن يكون طول امتداد سلك اللحام أقل من 10 مم ، ويجب الحفاظ على سعة تأرجح شعلة اللحام المناسبة والتردد والسرعة ووقت الاحتفاظ بالحافة. يجب ضبط زاوية شعلة اللحام في أي وقت لجعل حافة سطح اللحام تلتحم بدقة ، وتشكيل جيد لضمان جودة طبقة التعبئة والغطاء.

تم استخدام عينة أنبوب فولاذي TP304 بحجم 530 مم * 11 مم ، دعامة لحام بقوس التنغستن الأرجون اليدوي ، تعبئة اللحام بالغاز المختلط (CO2 + Ar) ولحام الغطاء ، اللحام الأفقي الثابت لجميع المواضع. قبل اللحام يجب القيام ببعض مشاريع التحضير:

1. تنظيف الأوساخ مثل الزيت والصدأ ، وتلميع الأخدود ونطاق 10 مم المحيط ؛

2. التجميع وفقًا للحجم ، لحام تحديد المواقع باستخدام الأرضية الثابتة (2 ، 7 ، 11 نقطة لكتلة تحديد المواقع الثابتة) ، يمكن أيضًا استخدام اللحام الصلب بنقطة الأخدود ؛

3. الأنبوب محمي بغاز الأرجون.

عملية اللحام TIG

معلمات اللحام

يتم استخدام قطب التنغستن 2.5 مم WCE-20. يمتد قطب التنغستن من 4 إلى 6 مم بدون التسخين المسبق ، وقطر الفوهة 12 مم

سلك لحامODاللحام الحالي I / Aجهد القوس U / Vتدفق الغاز لتر / دقيقةع النقاء ،٪قطبية
TIG-ER3082.580-9012-14إيجابي 9-12 دعم 9-399.99DCSP

سير العملية

  • اللحام الأفقي الثابت لجميع المواضع صعب. من أجل منع الترهل الداخلي لدرزة اللحام ، يتم استخدام جزء اللحام في الموضع العلوي (60 درجة على كلا الجانبين من ست نقاط) لملء السلك ، ويتم استخدام أجزاء اللحام الرأسية والأفقية لملء السلك كدعم اللحام.
  • قبل بدء القوس ، يجب ملء الأنبوب بغاز الأرجون لتنظيف الهواء. في عملية اللحام ، يجب ألا يتلامس سلك اللحام مع قطب التنغستن أو أن ينتقل مباشرة إلى منطقة عمود القوس بالقوس ، وإلا فإن إدراج التنغستن سوف يعلق في خط اللحام ويتلف ثبات القوس.
  • ابدأ اللحام من ما يقرب من 6 نقاط لجعل قطب التنغستن دائمًا عموديًا على محور الأنبوب الفولاذي ، والذي يمكنه التحكم بشكل أفضل في حجم البركة المنصهرة ، وجعل الفوهة تحمي البركة المنصهرة بالتساوي من الأكسدة.
  • يقع الجزء الأقصى من التنجستن على بعد حوالي 2 مم من قطعة اللحام ، ويجب إرسال سلك اللحام إلى الطرف الأمامي لحوض اللحام على طول الأخدود. يتم تسخين القوس مسبقًا في أحد طرفي الأخدود بعد الإشعال ، ويتم إرسال أول قطرة من سلك اللحام على الفور لصهر المعدن بعد صهر المعدن ، ثم يتم إرسال القطرة الثانية من سلك اللحام لإذابة المعدن في الطرف الآخر نهاية الأخدود ، ثم يتأرجح القوس بشكل جانبي ويبقى على كلا الجانبين لفترة من الوقت بحيث يتم إرسال سلك اللحام بالتساوي وبشكل متقطع إلى البركة المنصهرة. عند 12 نقطة ، يتم تلميع النهاية في منحدر ، ويتم تعليق السلك عند اللحام بالمنحدر ، ويتم صهره في فتحة إغلاق بقوس. يجب الانتباه لتقليل تدفق الغاز الواقي الداخلي إلى 3 لتر / دقيقة في نهاية اللحام لمنع اللحام من التقعر بسبب ضغط الهواء الزائد.

عملية اللحام MAG

معلمات اللحام

قطر الفوهة 20 مم ، المسافة بين الفوهة والعينة 6 ~ 8 مم ، درجة الحرارة بين الطبقات أقل من 150 ℃ ، وسمك اللحام 11 مم.

إن خلط الغاز الواقي مع نسبة Ar80٪ + CO2 20٪ (الحجم) يجعل قوس AR مستقرًا ، ودفقة صغيرة ، ويسهل الحصول على انتقال نفاث محوري. تتغلب أكسدة القوس على عيوب اللحام بالأرجون ، مثل التوتر السطحي العالي ، والمعادن السائلة السميكة ، والانحراف السهل لبقع الكاثود ، وتحسن عمق تغلغل اللحام.

سلك لحامODاللحام الحالي I / Aجهد القوس U / Vغاز التدريعتدفق الغاز لتر / دقيقةقطبية
E-308L1.0100-11017-19إيجابي 80٪ Ar + 20٪ CO2، Backing Ar9-12,3DCEP

عملية التشغيل

  • الفحص قبل اللحام: افحص الفوهة وتنظيف الفوهة الموصلة وتدفق الغاز وضرب السطح السفلي ودرجة الحرارة بين الطبقات.
  • عند اللحام بالغاز في الحشوة ، طبقة سطح الغطاء ، سيؤثر طول سلك اللحام الممتد على استقرار عملية اللحام. سيؤدي طول التمديد الطويل جدًا إلى زيادة قيمة مقاومة السلك وارتفاع درجة حرارة السلك ، مما يتسبب في تناثر السوائل وتشكيل اللحام الضعيف ؛ سيؤدي طول الامتداد القصير جدًا إلى زيادة التيار ، ويتم تقصير المسافة بين الفوهة وقطعة العمل لتسبب ارتفاع درجة الحرارة ، مما قد يتسبب في تناثر البقع لإغلاق الفوهة ، مما يؤثر على تدفق الغاز وتشكيل حبة اللحام.
  • أثناء اللحام ، تكون زاوية مسدس اللحام متعامدة مع محور الأنبوب لتجنب المسام وإدراج الخبث في خط اللحام. تأرجح السعة الصغيرة ، يظل كلا الجانبين أسرع قليلاً في السرعة المتوسطة ، مما يمكن أن يتجنب التماس اللحام المحدب وغير المستوي ؛ في عملية اللحام ، يجب استخدام سعة التأرجح المنتظمة والمناسبة وتردد شعلة اللحام للتأكد من أن حجم سطح اللحام وحافة طبقة الغطاء مدمجة بشكل صحيح.

الفولاذ المقاوم للصدأ 316L مقابل 2205 مزدوج في مجالات الطب الحيوي

تتطلب صناعة الأدوية والتكنولوجيا الحيوية متطلبات عالية نسبيًا بشأن المواد الفولاذية المستخدمة في معالجة السفن ونظام خطوط الأنابيب ، والتي يجب أن تتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل والنظافة لضمان نقاء وجودة المنتج الدوائي ، كما يجب أن تكون قادرة على تحمل بيئة الإنتاج وعمليات التطهير والتنظيف لدرجة الحرارة والضغط والتآكل ، لها أيضًا قابلية لحام جيدة ويمكن أن تلبي متطلبات صناعة تشطيب الأسطح.

316L (UNS S31603، EN 1.4404) الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ هو المادة الرئيسية للمعدات في تصنيع الصناعات الدوائية والتكنولوجيا الحيوية. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 316L بمقاومة ممتازة للتآكل ، وقابلية اللحام ، وخصائص التلميع بالكهرباء ، مما يجعله مادة مثالية لمعظم التطبيقات الصيدلانية. على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ 316L يعمل بشكل جيد في العديد من بيئات العمليات ، إلا أن العملاء يواصلون تحسين أداء الفولاذ المقاوم للصدأ 316L من خلال الاختيار الدقيق لتركيبة كيميائية محددة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L واستخدام عمليات إنتاج محسنة مثل إعادة الصهر الكهربائي (ESR).

بالنسبة للوسائط عالية التآكل ، يمكن للعملاء الذين يمكنهم قبول تكاليف الصيانة المتزايدة الاستمرار في استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L ، أو اختيار استخدام 6٪ من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الموليبدينوم مع تركيبة سبائك أعلى ، مثل AL-6XN® (UNS N08367) أو 254 SMO (UNS S31254 ، EN 1.4547). حاليًا ، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور 2205 (UNS S32205 ، EN 1.4462) أيضًا في تصنيع معدات المعالجة في هذه الصناعة.

تشتمل البنية المجهرية لصلب الفولاذ المقاوم للصدأ 316L على مرحلة الأوستينيت وكمية صغيرة جدًا من طور الفريت ، والذي يتكون أساسًا من خلال إضافة كمية كافية من النيكل إلى السبيكة لتحقيق الاستقرار في مرحلة الأوستينيت. محتوى النيكل في الفولاذ المقاوم للصدأ 316L هو بشكل عام 10-11٪. يتم تشكيل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 عن طريق تقليل محتوى النيكل إلى حوالي 5٪ وضبط المنجنيز والنيتروجين المضافين لتكوين حوالي 40-50٪ من الفريت ويحتوي تقريبًا على نفس الكمية من طور الفريت والبنية المجهرية لطور الأوستينيت ، مع تآكل كبير إلى كبير مقاومة. زيادة محتوى النيتروجين والبنية الدقيقة للحبوب الدقيقة للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 تجعله يتمتع بقوة أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الشائع مثل 304 لتر و 316 لتر. في ظل ظروف التلدين ، تكون مقاومة الخضوع للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 حوالي ضعف مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. نظرًا لهذه القوة العالية ، يمكن أن يكون الضغط المسموح به من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أعلى بكثير ، اعتمادًا على مواصفات التصميم لمعدات عملية التصنيع. يمكن أن تقلل من سمك الجدار والتكلفة في العديد من التطبيقات. دعونا نرى مقارنة التركيب الكيميائي والخصائص الميكانيكية بين 316L و 2205 (محدد في ASTM A240)

درجاتUNSCMnPSSiCrNiMoN
316LS316030.032.00.0450.030.7516.0-18.010.0-14.02.0-3.00.1
2205S322050.032.00.030.021.022.0-23.04.5-6.53.0-3.50.14-0.2
درجاتقوة الشد ، Mpa (ksi)قوة العائد Mpa (ksi)استطالةصلابة ، HRB (HRC)
316 / 316L515 (75)205 (30)40%217 (95)
2205655 (95)450 (65)25%29331 ()

أداء التآكل

تأليب مقاومة التآكل

في تطبيقات المستحضرات الصيدلانية والتكنولوجيا الحيوية ، يكون التآكل الأكثر شيوعًا للفولاذ المقاوم للصدأ هو التنقر في وسط الكلوريد. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين 2205 على نسبة أعلى من الكروم والموليبدينوم والنيتروجين ، وهو أفضل بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L في التنقر ومقاومة الصدوع. يمكن تحديد مقاومة التآكل النسبية للفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق قياس درجة الحرارة (درجة حرارة التآكل الحرجة) المطلوبة للتأليب في محلول اختبار قياسي بنسبة 6٪ كلوريد الحديديك. درجة حرارة التآكل الحرجة (CPT) للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين 2205 ما بين الفولاذ المقاوم للصدأ 316L و 6٪ من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الموليبدينوم الفائق. وتجدر الإشارة إلى أن بيانات CPT المقاسة في محلول كلوريد الحديديك هي تصنيف موثوق به لمقاومة تأليب أيون الكلوريد ولا ينبغي استخدامها للتنبؤ بدرجة حرارة التآكل الحرجة للمادة في بيئات الكلوريد الأخرى.

تكسير التآكل الناتج عن الإجهاد

عندما تكون درجات الحرارة أعلى من 150 درجة فهرنهايت (60 درجة مئوية) ، يكون الفولاذ المقاوم للصدأ 316L عرضة للتصدع تحت تأثير إجهاد الشد وأيونات الكلوريد ، ويعرف هذا التآكل الكارثي باسم تكسير إجهاد الكلوريد (SCC). عند اختيار المواد في ظروف السوائل الساخنة ، يجب تجنب الفولاذ المقاوم للصدأ 316 في وجود أيونات الكلوريد ودرجات حرارة تبلغ 150 درجة فهرنهايت (60 درجة مئوية) أو أعلى. كما هو مبين في الشكل أدناه ، يمكن أن يتحمل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 درجة حرارة لا تقل عن 250 درجة فهرنهايت (120 درجة مئوية) في محلول ملح بسيط.

خصائص المعالجة

يشبه تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين 2205 نوع 316L من نواح كثيرة ، ولكن لا تزال هناك بعض الاختلافات. يجب أن تأخذ معالجة التشكيل على البارد في الاعتبار القوة العالية وخصائص تصلب العمل للفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور ، وقد تكون المعدات مطلوبة للحصول على سعة تحميل أعلى ، وفي التشغيل ، سيُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 مرونة أعلى من درجات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي القياسي. تجعل القوة العالية للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين 2205 من الصعب قطعها أكثر من 316L.

يمكن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين 2205 بنفس طريقة لحام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. ومع ذلك ، يجب التحكم بشكل صارم في مدخلات الحرارة ودرجة حرارة interlaminar للحفاظ على نسبة طور الأوستينيت والفريت المتوقعة ولتجنب ترسيب الأطوار المعدنية الضارة. يحتوي غاز اللحام على كمية قليلة من النيتروجين لتجنب هذه المشاكل. في تأهيل اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين ، تتمثل الطريقة الشائعة الاستخدام في تقييم نسبة الأوستينيت-الفريت عن طريق اختبار الفريت أو الفحص المعدني. تُستخدم طريقة اختبار ASTM A 923 عادةً للتحقق من وجود أطوار بين المعادن الضارة. معدن الحشو الموصى به للحام هو ER2209 (UNSS39209 ، EN 1600). يوصى باستخدام اللحام بالانصهار الذاتي فقط إذا كان من الممكن إجراء معالجة التلدين بمحلول اللحام بعد اللحام لاستعادة مقاومة التآكل. لا يستخدم حشو المعدن. لإجراء التلدين بالمحلول ، يتم تسخين المكونات إلى درجة حرارة لا تقل عن 1900 درجة فهرنهايت (1040 درجة مئوية) ثم تبريدها بسرعة.

الاختراق والسيولة في الفولاذ المقاوم للصدأ Duplex 2205 ضعيفان من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L ، وبالتالي فإن سرعة اللحام أبطأ وشكل المفصل بحاجة إلى تعديل. يتطلب 2205 الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين زاوية أخدود أوسع ، ومساحة أكبر للجذر وحافة حادة أصغر من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L من أجل الحصول على لحام كامل الانصهار. إذا كانت معدات اللحام تسمح باستخدام سلك حشو ، فإن 2209 سلك حشو يستخدم للتعامل مع مسار اللحام لأنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 ، أو يمكن استخدام سلك الحشو بدلاً من إدخال السبائك القابل للاستهلاك المناسب.

تلميع كهربائيا

تتطلب العديد من تطبيقات المستحضرات الصيدلانية والتكنولوجيا الحيوية أن يكون السطح الملامس للمنتج مصقولًا كهربائياً ، لذا فإن الأسطح المصقولة كهربائياً عالية الجودة هي خاصية مهمة للمواد. 2205 يمكن صقل الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين كهربائياً حتى 15 ميكرو بوصة (0.38 ميكرون) أو أعلى ، وهو ما يتجاوز معيار ASME BPE لإنهاء الأسطح المصقولة كهربائياً ، لكن سطح الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 المصقول كهربائياً ليس ساطعاً مثل 316L غير القابل للصدأ سطح صلب. يرجع هذا الاختلاف إلى قابلية ذوبان معدن الفريت المرتفع قليلاً مقارنة بالأوستينيت أثناء عملية التلميع الكهربائي.