Kaynak sıcak haddelenmiş çelik boruların yapısal bütünlüğü ve uzun ömürlülüğü sağlamak için özel prosedürlere sıkı sıkıya bağlı kalmayı gerektirir. Kaynaklı eklemlerin kalitesi, bu yüksek değerli endüstriyel bileşenlerin, özellikle petrol ve gaz taşımacılığı, basınç kapları ve yapısal destekler gibi kritik uygulamalarda genel performansını önemli ölçüde etkiler. Bu kapsamlı kılavuz, çelik borularla optimal kaynak sonuçlarına ulaşmak için kritik gereksinimleri özetlemektedir.
Önlük Öncesi Hazırlık Gereksinimleri
Uygun hazırlık, çelik boru için başarılı kaynak işlemlerinin temelidir. Herhangi bir kaynak başlamadan önce, birkaç önemli adım izlenmelidir:
Yüzey Hazırlama ve Temizlik
Sıcak haddelenmiş boru yüzeyleri, kaynak bütünlüğünü tehlikeye atabilecek tüm kirleticileri çıkarmak için iyice temizlenmelidir. Bu şunları içerir:
Yüzey pasını çıkarmak için tel fırçalar veya öğütücüler kullanarak mekanik temizlik
Yağları ve gresleri ortadan kaldırmak için kimyasal temizlik
Değirmen ölçeğinin kumlama veya turşu süreçleri yoluyla çıkarılması
Hidrojen kucaklamaya neden olabilecek herhangi bir nemin ortadan kaldırılması
Ön ısıtma protokolleri
Ön ısıtma, daha kalın duvarlı borular (tipik olarak 19 mm'nin üzerinde) ve daha yüksek karbon içeriği içeren alaşım çelik dereceler için gereklidir. Bu süreç:
Termal şoku azaltır ve soğuk çatlamayı önler
Isıdan etkilenen bölgedeki soğutma hızını azaltır (HAZ)
Deformasyona yol açabilecek artık gerilmeleri en aza indirir
Kaynak alanından hidrojen difüzyonunu sağlar
Ön ısıtma sıcaklıkları, malzeme spesifikasyonuna ve duvar kalınlığına bağlı olarak tipik olarak 100 ° C ila 300 ° C arasında değişir. Örneğin, API 5L X65 malzemesi genellikle 25 mm'yi aşan duvar kalınlıkları için 150 ° C'ye kadar önceden ısıtılmayı gerektirir.
Ortak Tasarım Konuları
Boru kaynak işlemleri için uygun eklem tasarımı kritiktir. Yapılandırma şunları hesaba katmalıdır:
Malzeme Kalınlığı ve Sınıf Özellikleri
Uygun oluk açıları (tipik olarak 60-75 °)
Kök yüz boyutları ve kök boşluğu ölçümleri
Kaynak ekipmanları için erişilebilirlik
Kaynak işlemi seçimi
Uygun kaynak yöntemini seçmek, son eklemin kalitesini ve dayanıklılığını doğrudan etkiler. Sıcak haddelenmiş boru için çeşitli işlemler uygundur:
Çelik boru için yaygın kaynak yöntemleri
Smaw (korumalı metal ark kaynağı) : saha uygulamaları için çok yönlü ancak daha düşük biriktirme oranları sunar
GTAW/TIG (Gaz Tungsten Ark Kaynağı) : Kök geçişleri ve ince duvarlı borular için hassasiyet sağlar
Gmaw/MIG (Gaz Metal Ark Kaynağı) : Daha kalın malzemeler için daha yüksek biriktirme oranları sunar
FCAW (akı çekirdeği ark kaynağı) : Daha yüksek biriktirme oranlarına sahip saha uygulamaları için uygun
Testere (batık ark kaynağı) : Daha büyük çaplı boruların mağaza üretimi için ideal
Kaynak parametre optimizasyonu
Kritik parametreler boru özelliklerine göre tam olarak kontrol edilmelidir:
Amper: Malzeme kalınlığı ve pozisyonu ile eşleşmelidir (Smaw için tipik olarak 80-250A)
Voltaj: ark uzunluğunu ve penetrasyonunu etkiler (genellikle Gmaw için 20-30V)
Seyahat hızı: Isı girişini ve kaynak profilini etkiler
Interpass Sıcaklığı: Tipik olarak 100-250 ° C arasında tutulur
Anlatılan ısı işlem gereksinimleri
Kaynak sonrası ısıl işlem genellikle zorunludur, özellikle ASME, API veya ISO standartlarına uygun yüksek basınçlı uygulamalar için:
Stres giderme prosedürleri
KAPALI ISI TESLİMİ (PWHT) birkaç kritik işlevi yerine getirir:
Stres korozyonunun çatlamasına yol açabilecek artık stresleri azaltır
Isıdan etkilenen bölgedeki potansiyel olarak kırılgan mikroyapılar
Kaynaklı eklemin sünekliğini ve tokluğunu iyileştirir
Yüksek sıcaklık hizmetinde boyutsal kararlılığı arttırır
Karbon çelik borular için (ASTM A106 derece B gibi), tipik stres giderme sıcaklıkları, malzeme kalınlığına (25 mm'de yaklaşık 1 saat) dayalı tutma süreleri ile 550 ° C ila 650 ° C arasında değişir.
Sarf malzemesi seçim ve uyumluluk
Kaynak malzemeleri temel metal özellikleriyle dikkatlice eşleştirilmelidir:
Dolgu Metal Gereksinimleri
Seçim kriterleri şunları içerir:
Çelik boru malzemesi ile uyumlu kimyasal bileşim
Temel malzemeye kıyasla eşit veya daha büyük gerilme mukavemeti
Servis sıcaklığı için uygun darbe özellikleri
Korozyon Direnci Eşleştirme veya Bozluk Temel Malzeme (özellikle NACE MR0175 başına ekşi servis uygulamaları için)
Karbon çelik borular için yaygın dolgu metalleri, SMAW için E7018 ve Gmaw işlemleri için ER70S-6'yı içerir.
Koruyucu Gaz Seçimi
Harici gaz koruması gerektiren işlemler için:
Argon: GTAW için mükemmel ark stabilitesi sağlar
Argon/CO2 karışımları (tipik olarak%75/%25): karbon çeliğinin Gmaw için standart
Helyum/Argon Karışımları: Daha yüksek ısı girişi gerektiren özel uygulamalar için
Radyografik Test (RT) : API 1104 veya ASME B31.3 başına kritik eklemler için gerekli
Ultrasonik Test (UT) : Kalın duvarlı borular için tercih edilir
Manyetik Parçacık Denetimi (MPI) : Yüzey Çatlak Tespiti için
Sıvı Penetrant Testi (PT) : Magnetik olmayan malzemelerde yüzey kusurlarını tanımlamak için
Mekanik Test Gereksinimleri
Eklem bütünlüğünün doğrulanması tipik olarak şunları içerir:
Yeterli gücü doğrulamak için gerilme testi
Sünekliği doğrulamak için viraj testi
Düşük sıcaklık hizmeti olan uygulamalar için etki testi
Değerlerin kabul edilebilir aralıklar içinde kalmasını sağlamak için sertlik testi (ekşi serviste karbon çelik borusu için tipik olarak 250 HV'nin altında)
Deformasyon Kontrol Stratejileri
Kaynak sırasında bozulmayı en aza indirmek dikkatli bir planlama gerektirir:
Kaynak geçişlerinin stratejik sıralaması (tipik olarak dengeli kaynak desenleri kullanılarak)
Uygun sabitleştirme ve hizalama araçlarının uygulanması
Büyük montajlar için aralıklı kaynak teknikleri
Isı girişini daha eşit olarak dağıtmak için geri adım kaynak yöntemleri
Alaşımlı çelik borular için özel hususlar
Yüksek alaşımlı borular ek önlemler gerektirir:
Ön ısıtma ve geçiş sıcaklıklarının sıkı kontrolü
Düşük hidrojen kaynak işlemlerinin seçimi
Daha hassas anaçlı ısı işlem döngüleri
Kaynak sırasında atmosferik kontaminasyona karşı gelişmiş koruma
Temel malzemenin tam bileşimiyle eşleşen özel dolgu metalleri
Çözüm
Kaynak sıcak haddelenmiş çelik borular, hazırlık, süreç seçimi, malzeme uyumluluğu ve anlama sonrası tedaviye titiz bir dikkat gerektirir. Bu gereksinimlere bağlı kalmak, kritik endüstriyel uygulamalar için gerekli mukavemeti, korozyon direncini ve servis ömrünü verirken boru yapımının doğal avantajlarını koruyan eklemler sağlar. Belirli boru hattı uygulamaları için kaynak prosedürleri geliştirirken daima API 1104, ASME B31.3 veya ISO 15614 gibi geçerli kodlara danışın.
