Sveising av bestemte materialer

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om sveiseprosessen for bestemte materialer: - 1. Sveising av spesifikke stål 2. Sveising av belagt stål 3. Sveising av kledestål 4. Sveising av plast 5. Sveising av kompositter.

Sveising av spesifikke stål:

Det er et stort antall stål brukt som byggemateriale i ulike ingeniørindustrier.

Sveiseprosedyrer for noen av de spesifikke stålene som trengs for bruk i kraftverk, petroleum og kjemisk industri, kryogen fartøyer; fly, rakett og missil deler er beskrevet nedenfor:

1. Krympebestandige stål:

Disse stålene er populære for bruk i kraftverkskonstruksjon for damptrommer og hoveddampelinjer.

Noen av de kjente komposisjonene er:

(i) 1% Cr, ½% Mo stål brukt til damprør for driftstemperatur opp til 500 ° C.

(ii) ½% Cr, ½% Mo ¼% V eller 2 ¼% Cr, 1% Mo stål brukes også til damprør for driftstemperatur på 500-600 ° C.

(iii) Austenitisk Cr-Ni-stål brukes til damprør for service temperaturer over 600 ° C.

(iv) ½% Mo stål ble tidligere brukt til damprør for service temperaturer rundt 500 ° C. Bruken av dette stålet har nå blitt avbrudd på grunn av forekomsten av alvorlige feil på grunn av grafatisering i HAZ. Dette stålet er imidlertid fortsatt brukt for raffinaderi og petrokjemisk rørledning, der det ikke er rapportert om graderingsgrader.

Forvarme og Postweld Behandlinger :

Disse behandlingene er gitt til krypebestandige stål for å unngå sprekkdannelse og for å utvikle optimale fellesegenskaper. Forvarmingstemperaturene varierer mellom 150 og 250 ° C. Postweld behandling er gitt for å oppnå optimal krypestyrke i leddet. Postweld varmebehandling (PWHT) temperatur for subkritisk glødning varierer fra 600 til 750 ° C bortsett fra elektroslag sveiser som normaliseres ved 900-925 ° C.

2. Petroleum og kjemisk industri Stål :

Strekkstål som 1% Cr, ½% Mo og 2½ Cr og 1% Mo brukes ofte til kraftverk og raffinaderier. Cr-Mo og ½% Mo stål brukes i petroleum og kjemisk industri for korrosjonsbestandighet mot hydrogen og svovelbærende hydrokarboner. ½% Mo stålene er litt vanskeligere å sveise enn karbonstålene; Forvarming og PWHT er kun nødvendig for sveising i tykke deler. Rutil- eller cellulosetypelektroder er normalt funnet tilfredsstillende for sveising ½% Mo stål.

For sveising Cr-Mo stål brukes hydrogenelektroder unntatt tynne deler av 1% Cr, ½ Mo stål, disse stålene forvarmes til 150-250 ° C og PWHT-ansatt er vanligvis den underkritiske glødemiddel.

Stål som inneholder 2-9% Cr får normalt ikke avkjøles umiddelbart etter sveising. Tykkveggede trykkbeholdere laget av disse stålene kan trenge mellomspenningsavlastning etter at ½ eller ⅓ av sveisen er ferdig. Stressavlastning av slike trykkbeholdere utføres ved 650 ° C og underkritisk glødemiddel ved behov, utføres ved 650 - 750 ° C avhengig av legeringsinnholdet.

Tynne ark med 13% Cr stål brukes til skuffer og korrosjonsbestandig foring for destillasjonstårn i oljeraffinaderier. Elektroder som brukes til sveising av disse stålene er av 25% Cr, 20% Ni-type. Ingen forvarming eller PWHT er nødvendig for slike sveiser. Disse stålene inneholder vanligvis 0-2% aluminium som reduserer HAZ-tendensen til herding.

Plateseksjoner i 13% Cr-stål brukes sjelden, men ved behov blir disse stålene sveiset ved å bruke 13% Cr stålelektroder.

3. Stål for lavtemperatur applikasjoner:

Stål med Ni-innhold på mer enn 3-5% er vanskelig å sveise bortsett fra elektroder av Ni-base legeringer. Når det er mindre kostbart 25% Cr, brukes 20% Ni austenitiske elektroder, sveiseprodusert har lavere styrke enn basismateriale. Hvis slike sveiser varmebehandles i spenningsavlastningsområdet, blir de sprunglet på grunn av migrasjon av karbon inn i sveisemetallet. Ingen slike problemer oppstår for sveiser laget med Ni-base legeringselektroder.

Stål med 3-5% Ni er sveiset med matchende elektroder, men slike sveiser har lav slagstyrke ved -100 ° C; I den forbindelse er sveiser laget med 2½% Ni eller austenitiske elektroder mer tilfredsstillende.

PWHT er ikke avgjørende for sveiser laget i 3 5-9% Ni tynt delen basismateriale. For tykkere seksjoner blir spenningsavlastning gjort ved 560-600 ° C; men temperaturgrensen på 600 ° C må ikke overskrides fordi lavere kritisk temperatur reduseres ved tilsetning av nikkel.

4. High Strength Low Alloy (HSLA) Stål:

Viktige bruksområder av HSLA-stål inkluderer deler for fly og raketter, raketter og smiddeformer. Karboninnholdet i disse stålene ligger mellom 0-3-0-5% og de viktigste legeringselementene er Cr, Ni, Mo og V. Når de slokkes og tempereres, kan disse stålene oppnå en styrke på opptil 155 KN / cm. På grunn av innholdet i karbon og legering er disse stålene imidlertid følsomme overfor kald sprekker.

Tynne seksjoner (<3 mm) HSLA-stål krever ingen forvarming, men tykkere seksjoner forvarmes til en temperatur mellom Ms og _Mf og holdes ved denne temperaturen i en periode på 5-30 minutter etter sveising for å sikre fullstendig omdannelse av austenitt .

Sveiser laget i 5% Cr stål trenger underkritisk annealing ved 675 ° C før de avkjøles til romtemperatur. Dette forvandler strukturen til bainitt eller bainitt og temperert martensitt som ikke er utsatt for sprekkdannelse. For optimal resultater normaliseres og tempereres de fabrikerte komponentene etter sveising.

Sveising av belagt stål:

Stålplater og andre produkter er belagt med oksidasjonsbestandige eller korrosjonsbestandige materialer for å forlenge levetiden til produktet. Beleggsmateriale som oftest brukes er sink, men aluminium og bly-tinn legeringer brukes også til begrensede utgaver.

Disse belagte stålene finner stor bruk i produksjon av lastebiler, klimaanlegg, bearbeidingstanker, elektriske tårn osv. Sveising er ofte ansatt ved fremstilling av disse produktene.

1. Sveising av galvaniserte stål:

Sinkbelagte stål kan sveises vellykket dersom det tas spesielle forholdsregler for å kompensere for fordampning av sink fra sveisesonen. Sink fordampes under sveising fordi kokpunktet er 871 ° C mens smeltepunktet for stål er 1540 ° C. Dermed sinker sink og etterlater grunnmetallet ved siden av sveisen. Omfanget av det berørte området er avhengig av varmeinngangen til arbeidet. Derfor er sink-avbildet sone større i tregere sveiseprosesser som GTAW og oksy-acetylensveising.

Sveiseprosessene som brukes til sveising av galvanisert stål, inkluderer SMAW, GMAW, GTAW, FCAW, karbonbuesveising og motstandssveising.

De dekket elektrodene som brukes til sveising av galvanisert stålplate, er rutile og grunnleggende typer; Imidlertid brukes cellulosetypelektroder for sveising tykkere seksjoner og rør. Grunnbelagte elektroder kan også brukes til sveising tyngre tykkelser. Forhåndsveisingsteknikk er ansatt for å lette fordampningen av sink foran buen.

I GMAW av galvanisert stål brukes sterkt deoksiderte fine ledninger med kortslutningsteknikk med 100% CO eller argon + 25% CO2 som skjermgass. Mengden spatter er vanligvis høyere enn ved sveising av ubelagt stål. Dette krever hyppig rengjøring av pistolens dyse. Rustfritt stål eller bronse ledninger kan være "vant til å sette inn korrosjonsbestandig sveisemetall. Flukskjernebuesveising ved bruk av sterkt oksidert ledning kan brukes med resultater som ligner de som er oppnådd av GMAW.

GTAW-prosessen kan brukes, men å være en langsom prosess resulterer ikke bare i store sinkutarmede områder rundt sveisen, men fører også til forurensning av wolframelektrode. Elektrodeforurensning kan reduseres med høyere sperre av skjermgass, men det kan være dyrt.

Karbonbueprosess som benytter messing (60% Cu, 40% Zn) fillerråd har har blitt mye brukt til sveising av sinkbelagt stål, spesielt ved fremstilling av klimaanleggskanaler. Både enkelt- og dobbeltkull er fakler kan brukes like effektivt.

Motstandssveising av sinkbelagte stål resulterer i mye mindre fordamping av sink enn i bueveiseprosesser. Men motstandssveising resulterer i sinkopptak av sveiselektrodspissen og senker gjeldende tetthet i sveisesonen som nødvendiggjør en progressiv økning i sveisestrømmen for å gi tilfredsstillende sveiser.

Sveisekvalitet:

Sveiser laget i sinkbelagte stål er utsatt for porøsitet og sprekker på grunn av innfangning av sinkdamp i sveisemetallet; Forsinket sprekking på grunn av stresskorrosjon kan også forekomme. Sprengning er forårsaket av intergranulær penetrering av sink inn i sveisemetallet og kalles noen ganger som "sinkpenetrasjonsspring" og forekommer oftest over halsen av en filettsveis, spesielt når belegget er tilstede ved roten av sveisen. Slike sprekk har en tendens til å være mindre utbredt med SMAW enn med GMAW på 6 mm eller tykkere plater. Sprengning kan styres ved å la sinkdampene flykte raskt foran sveisebassenget ved å holde store rotgap.

For å fremstille en korrosjonsbestandig skjøte, må sinkbelegget brukes på nytt i det sinkutarmede området. Dette kan gjøres ved å bruke sinkbaserte limpinner på oppvarmet grunnmetall. En annen metode for å påføre sinkbelegg er ved flammesprøyting ved bruk av et sinkfyllingsmateriale. Tykkelsen på nytt påført sinkbelegg bør være 2 til 3 ganger det opprinnelige belegget for å sikre riktig korrosjonsbeskyttelse.

2. Sveising av aluminisert stål og ternplate:

Aluminisert stål brukes også mye i rør og i bilindustrien, spesielt for eksosdempere. Både bue- og motstandsveiseprosesser brukes til sveising av aluminisert stål med nesten like gode resultater som for galvaniserte stål. Det er imidlertid vanskeligere å erstatte aluminiumsbelegget, og derfor blir det ofte brukt maleri.

Aluminisert stålrør produseres i rørfabrikker ved bruk av motstandsrørssveising med både lav og høyfrekvent strøm.

Stålplate belagt med bly-tinnlegering betegnes som ternplate. Det brukes ofte til å lage bensintanker til biler. Prosessen som generelt brukes for sveising av ternplate er motstandssveising. Hvis oksy-acetylen- eller bueveiseprosesser anvendes, blir belegget ødelagt ved fordampning, og det må erstattes av en prosess som ligner på. Sikkerhet: Positiv ventilasjon må tilveiebringes for å fjerne de skadelige røykene som produseres ved sveising av belagte stål. Dette innebærer vanligvis bruk av sugeslange i sveiseområdet. Spesielle pistoler utstyrt med sugemunnstykke kan brukes når GMAW og FCAW er ansatt. Coated stål må aldri sveises i begrensede rom.

Sveising av kledestål:

Kledestål brukes fordi de kombinerer egenskapene til korrosjon og slitestyrke med lave kostnader, gode mekaniske egenskaper og sveiseevne av ferritiske materialer. Stålene som brukes som bakmateriale er vanligvis C-½% Mo eller 1% Cr-½% Mo stål. Kledematerialene inkluderer kromstål (12-15% Cr) austenitisk rustfritt stål av typen 18/8 (Cr / Ni) eller 25/12 (Cr / Ni), nikkelbaserte legeringer som monel og inconel, Cu-Ni-legering, og kobber.

Kledning kan påføres ved varmrulling, eksplosiv sveising, overflatebehandling eller lodding. Tykkelsen på kledningen kan variere fra 5 til 50% av den totale tykkelsen, men generelt 10-20% for de fleste bruksområder. Minste kledd materiale tykkelse er 1, 5 mm.

Store anvendelser av kledestål inkluderer varmevekslere, tanker, bearbeidingsbeholdere, materialhåndteringsutstyr, lagringsutstyr og tankbiler. De fleste av disse produktene er laget av sveiset fabrikasjon.

Felles design:

Kantpreparasjon avhenger av tykkelsen på platen. Kvadratrute, singel og dobbelt V og enkelt U-typer kan benyttes som vist i figur 22.7. Kledningen er generelt maskinbearbeidet for å unngå fortynning av kledd metall med stålfyller, fordi det kan oppstå en fare for forurensning, selv om den kledde siden ikke sveises først som vist ved en feiljustert ledd i 22.8. God og dårlig utforming av kantpreparasjon er vist i Figur 22.9. Kantforberedelse for hjørnesamlinger med beleggmateriale innvendig og utvendig er vist i figur 22.10.

Sveiseprosedyre:

Den vanlige prosedyren for rumpesveising en kledd plate er å sveise rygg- eller stålsiden først ved å vedta sveiseprosedyre som er egnet for ryggmaterialet etterfulgt av sveising av kledd side med en prosedyre som passer for det materialet som vist i figur 22.11 ved forskjellige stadier for sveising firkantet rump og single-V type butt ledd.

Stålsiden skal sveises minst halvveis før du gjør sveis på kledd side. Hvis det ikke er et problem, kan stålsiden sveises ferdig før sveising er sortert på den kledde siden. Enhver sveiseledd laget på kledd materiale skal være en full gjennomtrengningssveis med roten i den kledd side av platen.

God sveisepraksis for kledd stål kan omfatte følgende trinn:

1. Bruk lavhydrogenelektroder til rotløpet for å unngå sprekker.

2. Bruk små diameter elektroder og stringer perle teknikk.

3. Legg inn sveisemetall i flere lag for å redusere fortynning.

4. Bruk mer legerte elektroder enn det kledde materialet for å gi fortynning.

5. Bruk så mulig dc med elektrod negativ ved bruk av backhand sveisingsteknikk.

Hvis kledematerialet har høyere smeltepunkt enn basismaterialet og de to materialene er metallurgisk inkompatibelt, anvendes en bånd av kledd materiale for å opprettholde effektiviteten av kledningen. Strimlen er filet sveiset til kledningen som vist i figur 22.12.

Hvis sveiseleddet skal gjøres uten adgang til den kledd side. Resten av sveisen er laget enten med samme elektrode som brukes til sveising av kledd side eller de første løpene er laget i kledd sammensetning og resten med en fyllerlegering som er kompatibel med både kledd og bakstål.

Når kledningen er av austenitisk rustfritt stål, sveises den kledd side av austenitiske elektroder for å bli etterfulgt av 76% Ni, 7% Fe, 16% Cr, type fyllstoff, spesielt hvis leddet skal underkastes høy temperatur service som kan forårsake termisk tretthet på grunn av differensial ekspansjon av underlag og austenitisk rustfritt stål sveiser.

I mange tilfeller er det mulig å bruke elektroder med høyere legeringsinnhold slik at dets korrosjonsbestandighet er høyere enn for kledningen selv når den er fortynnet. For eksempel er stål kledd med 12% Cr legering generelt sveiset med 25/20 (Cr / Ni) elektroder. På samme måte kan Mo-bærende austenitisk rustfritt stål sveises på den kledd side med et fyllstoff som har høyere Mo-innhold; a17% Cr 12% Ni2 ½% Mo legering med en elektrode som gir et ufortynnet depositum på 17% Cr 12% Ni 3¼% Mo. Et stål kledd med stabilisert 18/8 rustfritt stål kan sveises ved å gjøre første løp med 25% Cr 20% Ni-elektrode og de etterfølgende løpene med 18/8 rustfritt stål elektroder av stabilisert type.

For sveising av nikkel og Monel-clad stål er hele skjøten ofte sveiset med nikkel- eller monelfyller.

Prosessvalg:

Valg av sveiseprosess er basert på materialets type og tykkelse. SMAW brukes ganske ofte, men SAW er ansatt for sveising tykkveggede trykkbeholdere. GMAW-prosessen brukes til sveising av medium tykke plater; FCAW-prosessen brukes til stålsiden, og GTAW-brukes ofte til sveising av den kledde side. Prosessen som velges, skal være slik at man ikke unngår å trenge gjennom det ene materialet til det andre.

Hvis SAW-prosessen brukes til stålsiden, må forholdsregler tas for å unngå å trenge inn i det kledde metallet. På samme måte må det tas skritt når du bruker automatisk FCAW- eller GMAW-prosess. Denne kontrollen av rovpiralpenetrasjon blir vanligvis oppnådd ved å holde større rotfarge og ved å sikre meget nøyaktig oppstart.

Spesielle kvalitetskontrolltiltak er nødvendige for å bli tatt i sveisekledde stål for å unngå forekomst av undertrykk, ufullstendig penetrasjon og mangel på fusjon.

Sveising av plast:

Plast blir nå mye brukt som konstruksjonsmateriale i konstruksjon av deler til biler, fly, missiler, skip og generell ingeniørutstyr. Deler som friksjonslejer, gir, ormer, bremsebelegg turbine og pumpe deler, fjernsyn og elektroniske komponenter produseres i bulk for masseforbruk.

Bortsett fra å være lett i vekt, er plastik gode elektriske isolatorer, ta lett farge, kan lett smøres med vann og har lav kostnad. Selv om plast er normalt ugjennomsiktig som metaller, er det imidlertid også gjennomsiktig og gjennomsiktig plast.

Plast viser gode mekaniske egenskaper. For eksempel, når det gjelder forholdet mellom strekkfasthet og tetthet, er stive vyniler og polyetylen sammenlignbare med støpejern og bronse som vist i tabell 22.3.

Plast varierer imidlertid drastisk fra metaller i deres oppførsel når deformeres både ved rom og høye temperaturer. Stresstestforholdene ved romtemperatur for metaller, termosplastik og gummi er vist i figur 22.13, i hvilket punkt B markerer elastisitetsgrensen.

Avhengig av temperatur, men under konstant belastning, kan plastens fysiske tilstand være glassaktig, høyt elastisk og plastisk eller viskøs fluid, som vist ved temperatur versus belastningskurve i figur 22.14. Opp til forglasningstemperaturen, T _v, materialet forblir glassaktig, mellom T _v og flytemperaturen. T i plasten virker som elastisk gummiignende stoffer og dens deformasjon er elastisk; og over T _f materialet blir fluidisk. Under gjengivelsestemperaturen oppfører plasten seg som sprø materiale mens de er over T _f de oppfører seg som svært viskøse væsker.

En plast endrer seg fra en tilstand til en annen gradvis, derfor bør både vitrifiseringspunktet og flytpunktet visualiseres som temperaturintervaller, slik det fremgår av tabell 22.4 som viser T _y og T _f- punkter for noen av plastene.

Et lengre opphold ved forhøyet temperatur kan føre til at en plast bryter opp, men innen det sikre temperaturområdet kan plastene gjenoppvarmes mange ganger.

Klassifisering av plast:

Plast klassifiseres vanligvis på grunnlag av deres oppførsel ved oppvarming i to grupper, f.eks. Termohærdende plast og termoplastisk plast.

Termosettende plast kan varmes opp og formes kun en gang i løpet av fremstillingen. Ytterligere oppvarming har ingen myknende effekt, og materialet nedbrytes til slutt. Termosettende plast kan derfor ikke sveises. De er vanligvis tilgjengelige som halvfabrikata, som enten kan kobles mekanisk eller sementert sammen. Polyformaldehyd er et velkjent eksempel på en termohærdende plast.

Termoplastisk plast mykes av virkningen av varme. De kan gjentatte ganger passere inn i svært elastisk og deretter til plasttilstand uten å miste sine opprinnelige egenskaper ved avkjøling igjen. Dermed kan termoplastene lett sveises.

De er tilgjengelige i halvfabrikata som ark, barer, former, rør og rør. Disse kan fremstilles til ferdige artikler ved bøying, ekstrudering og sveising. Noen av de velkjente plastene som inngår i denne gruppen er polyetylen, polypropylen, PVC, polyamid, polyakrylat, polykarbonat, etc.

Sveising av kompositter:

Kompositter er kombinasjoner av to eller flere materialer, enten metalliske, organiske eller uorganiske som er i det vesentlige uoppløselige i hverandre. Hovedbestanddeler som brukes i komposittmaterialer er fibre, partikler, laminater eller lag, flak, fyllstoffer og matriser.

Matrisen er kroppsdeler som tjener til å legge inn sammensetningen og gi den sin bulkform, mens fibre, partikler, laminater, flak og fyllstoffer er de strukturelle bestanddelene som bestemmer bestanddelens indre struktur.

Avhengig av strukturelle bestanddeler kan komposittene klassifiseres i følgende fem klasser sammen med deres visuelle representasjoner som vist i figur 22.23:

1. Fiber kompositter,

2. Flake kompositter,

3. Partikkelkompositter,

4. Fylte eller skjelett kompositter, og

5. Laminar kompositter.

Disse komposittmaterialene er laget av forskjellige kombinasjoner som bor-aluminium (B-A1), titan-tungsten (Ti-W), titan-grafitt (Ti- Gr), aluminium-grafitt (Al-Gr), grafittpolysulfon Gr-Ps), og mange flere, og de finner omfattende bruk innen bil, luftfart og en rekke andre viktige byggebransjer.

For fremstilling av kompositter i de ønskede komponentene blir sveising i stadig større grad brukt. Prosessene som er funnet tilfredsstillende, inkluderer induksjons sveising, ultralydsveising, gasswolframbuesveising (GTAW), motstandssveising og fusjonsbinding.