Пукотине остају један од најозбиљнијих недостатака који се срећу у производњи заварених цеви, а такође су и један од оних који најмање опраштају - за разлику од одступања димензија или површинске мрље, пукотина у завареном шаву је структурни дефект који се може ширити под оптерећењем и довести до потпуног квара. Пукотине у завареним цевима се генерално класификују према њиховој оријентацији у односу на линију завара у две категорије:уздужне пукотине, који иду паралелно са завареним шавом, ипопречне пукотине, који пролазе преко њега. Овај чланак се посебно фокусира на попречно пуцање - зашто се формира и шта произвођач треба да контролише да би га спречио, са посебном пажњом на спиралу (ССАВ) заварене цеви, где геометрија спиралног шава додаје своја разматрања општој металургији заваривања која је укључена.
Одакле заправо потичу попречне пукотине
Попречне пукотине у завареној цеви најчешће настају током очвршћавања и кристализације самог метала шава, а не касније. Како се растопљени заварени базен хлади, он се прогресивно учвршћује од спољних ивица базена према унутра према средишњој линији, при чему зрна расту у правцу топлотног тока. Ово очвршћавање је праћено волуметријским скупљањем - метал једноставно заузима мање простора док прелази из течног у чврсти и наставља да се скупља док се даље хлади ка собној температури.
То скупљање генеришезатезни напондуж шава, а пошто се околни основни метал и већ-очврснути метал шава одупиру контракцији, напон у развоју се највише концентрише на средишњу линију шава, где се последњи течни метал очвршћава и где се границе зрна са обе стране базена сусрећу скоро директно-. Ако тај регион средишње линије не може да прихвати затезни напон - зато што је структура зрна неповољна, јер су штетни елементи у траговима ослабили границе зрна или зато што је сам напон већи него што је потребно због лоше контроле процеса -, пукотина се отвара окомито на правац заваривања. Та окомита оријентација је управо оно што је чини попречном, а не уздужном пукотином.
Дијаграм испод илуструје овај механизам: предња страна очвршћавања која прати горионик за заваривање, напон скупљања који се повлачи преко линије заваривања док се базен хлади, и резултујући отвор пукотине на средишњој линији где се тај напон концентрише.
Металуршки џокер: контаминација бакром
Напон скупљања при очвршћавању је основно стање сваког завара - и не може се у потпуности елиминисати, само њиме се управља. Али други фактор много лакше претвара обичан напон скупљања у стварну пукотину: присуство нечистоћа ниске-тачке{3}}тачке{3}}у металу шава и у производњи спиралних-заварених цеви,бакар је најчешћи преступник.
Бакар улази у заварени базен из неочекиваног извора: танак бакарни премаз нанет на жицу за заваривање како би се спречила површинска рђа током складиштења и да би се побољшао електрични контакт и напајање кроз опрему за заваривање. Како жица пролази кроз контактни врх великом брзином, трење постепено хаба отвор врха, а фине честице бакра - и из жичане превлаке и, у истрошеним врховима, са самог бакарног контактног врха - се љуште и преносе се у флукс и лук, да би на крају достигле растопљену заварену базену.
Бакар се топи на далеко нижој температури од челика. Како се заварени базен стврдњава, било који присутни бакар се не стврдњава са масивном челичном матрицом -, већ дуже остаје течност и одваја се до граница зрна, где их влажи и слаби. Ово је обликтечни{0}}кртост метала: граница зрна, која је већ под затезним напрезањем услед нормалног скупљања при очвршћавању, сада има далеко мањи отпор том напрезању јер је бакар угрозио његову кохезију. Резултат је да се попречне пукотине појављују на границама{1}}контаминираним бакром на нивоима напрезања које би незагађени завар толерисао без проблема.
Превенција: Шта заправо смањује попречно пуцање
Спречавање попречних пукотина није питање ниједне појединачне поправке - већ захтева контролу и основног напона скупљања и металуршке контаминације која чини завар рањивим на њега. У пракси, ово се своди на пет области контроле процеса.
1. Избор потрошног материјала за заваривање
Полазна тачка је одабир жице за заваривање и флукса са хемијом која одговара основном материјалу и без сувишних штетних елемената у траговима. Пажљиво бирање потрошног материјала пре свега смањује основни ниво нечистоћа које улазе у заварени базен, што смањује вероватноћу попречног пуцања без обзира на то шта се још дешава низводно у процесу. Ово је одлука донета пре него што заваривање и почне, и она поставља горњу границу о томе колико чист метал заваривања може да буде - никаква контрола процеса у наставку не може у потпуности да надокнади лош избор потрошног материјала.
2. Дизајн косина и контрола пенетрације
Геометрија жлеба или косине на завареном споју директно утиче на то колико се метала шава депонује и како се развија образац очвршћавања. Општи принцип овде је да се смањи унутрашњи кос завара где је то могуће, без жртвовања дубине продирања која је стварно потребна. Мања унутрашња косина, у комбинацији са адекватним продирањем, резултира мањом запремином завареног базена и краћим путем очвршћавања, што смањује величину напона скупљања који настаје како се шав хлади. Постизање овог баланса захтева блиску координацију између дизајна косих косина и параметара заваривања (струја, напон, брзина кретања) који се стварно користе на линији, пошто се дизајн косине не може проценити изоловано од процеса са којим је упарен.
3. Прецизно обликовање и поравнање ролне
Конкретно код спирално{0}}заварених цеви, тачност процеса{1}}формирања ваљањем који обликује равну траку у тело спиралне цеви има директан утицај на заостали напон присутан на завареном споју пре него што заваривање чак и почне. Ако ивице траке нису доведене у прецизно поравнање - конзистентан зазор, конзистентна висина ивице, конзистентна закривљеност која одговара предвиђеном пречнику цеви -, завар мора да прихвати геометријску неусклађеност поред нормалног скупљања при очвршћавању. То додатно заостало напрезање смањује доступну маргину пре него што започне попречна пукотина. Прецизно обликовање, које се понекад назива "подешавањем облика" на производном поду, смањује овај преостали напон на извору уместо да покушава да га компензује касније у параметрима заваривања.
4. Контрола фактора облика заваривања
Тхефактор облика завара- однос ширине површине шава и дубине продирања - има директну и добро{2}}документовану везу са осетљивошћу на пуцање. Уски, дубоки заварени базен се учвршћује са зрнима која расту стрмо ка унутра са обе стране и састају се скоро директно-на средишњој линији, концентришући напон скупљања дуж уске траке. Шири, плићи заварени базен омогућава зрну да расте према центру под мањим углом, распоређујући исти укупни напон скупљања широм ширег региона уместо да га концентрише.
Као практичан циљ, фактор облика завара се генерално задржаваизнад 1(ширина зрна већа од дубине продирања) посебно да би се избегла ова концентрација напрезања. Ово се контролише првенствено кроз подешавања струје заваривања, напона и брзине кретања, и требало би да се верификује као део рутинске квалификације процеса, а не да се претпоставља само на основу подешавања номиналних параметара, пошто хабање електрода, стање флукса, па чак и температура околине могу померити стварну геометрију перле произведене датог дана.
5. Контактни врх и контрола контаминације бакром
Пошто је контаминација бакром тако несразмерно штетан фактор у односу на мале количине које су стварно укључене, она заслужује наменске контроле процеса уместо да се третира као нуспојава општег квалитета потрошног материјала. Ово укључује планирану инспекцију и замену контактних врхова пре него што хабање отвора постане значајно, праћење додавања жице ради видљивог љуштења или деградације премаза, и у неким случајевима одређивање жице са лакшим или алтернативним површинским третманом где је подизање бакра био проблем који се понавља. Пошто је овај пут контаминације углавном невидљив у готовом завару све док се пукотина заправо не појави, то је једна од области где је дисциплина превентивног одржавања важнија од реактивног решавања проблема.
Водич за куповину: Процена праксе превенције напрслина добављача заварених цеви{0}}
За купца који набавља ССАВ или другу заварену цев, попречне пукотине су углавном невидљиве у стандардном сертификату за млевење, осим ако већ нису напредовале до уочљивог дефекта уоченог не-деструктивним испитивањем - до када је дужина већ одбијена или поправљена, додајући ризик од трошкова и распореда наруџбини. Поузданији приступ је да се процени да ли контроле процеса добављача чине попречне пукотине мало вероватним. Следеће тачке вреди потврдити пре него што наручите, посебно за веће или веће{4}}пројекте са спецификацијама:
- Питајте како се прати фактор облика завара, а не само поставља.Добављач који може да опише како се однос ширине зрна-према-дубини заправо мери и верификује током производње - уместо да једноставно цитира циљну листу параметара -, демонстрира стварну контролу процеса, а не спецификацију папира.
- Питајте о интервалима замене контактних врхова и пракси руковања жицом.Снабдевач са дефинисаним планом превентивног-одржавања контактних врхова и контролисаним складиштењем/руковањем жицом за заваривање како би се избегло оштећење премаза, проактивно се бави путевима контаминације бакром, а не само реагује на дефекте након што се појаве.
- Потврдите које се толеранције обликовања/поравнања одржавају пре заваривања, посебно за спирално{0}}заварене цеви, пошто поравнање ивица траке пре пролаза завара има директан утицај на заостало напрезање на споју.
- Затражите стварну покривеност без{0}}разарајућим испитивањем примењену на заварени шав- тестирање пуне дужине открива проблеме које режим инспекције узорка може пропустити, а ово је важније за дефекте типа пукотине- него за већину других карактеристика квалитета, пошто пукотина која избегне детекцију може да се шири под оптерећењем дуго након што цев напусти млин.
- Питајте да ли су параметри заваривања квалификовани по производном циклусу или су претпостављени статични.Пошто геометрија зрна и квалитет шава могу да се мењају са хабањем електроде, стањем флукса и другим променљивим током времена, добављач који периодично преквалификације параметара - уместо да третира почетну квалификацију поступка као трајну - нуди доследнију отпорност на пуцање у целој поруџбини, а не само у првих неколико произведених дужина.
- Тамо где то дозвољава спецификација пројекта, затражите производне податке или примере из претходних поруџбина сличног пречника и дебљине зида, пошто на осетљивост на пукотине утичу геометрија цеви као и параметри процеса, а искуство добављача у упоредивим величинама је директнији показатељ од општих тврдњи о системима квалитета.
Попречно пуцање је на крају дефект који се може контролисати, а не инхерентни ризик процеса заваривања -, али његово контролисање захтева пажњу на детаље који се не појављују на стандардној спецификацији: геометрија зрна, стање контактног врха и прецизност формирања, а све то ради заједно са избором доброг потрошног материјала. Купци који питају о овим специфичностима у фази квалификације, уместо да се ослањају само на резултате хемијских и механичких тестова, су у много јачој позицији да избегну распоред и утицај на цену одбацивања везаног за црацк- касније током пројекта.
