علل رایج شکست در جوشکاری میله آلیاژ پایه نیکل

خرابی‌های حین سرویس نیازمند بررسی دقیق‌تر محیط هستند. جوشی که در سرویس خشک با دمای بالا عملکرد خوبی دارد، ممکن است در برابر جریان شیمیایی مخلوط همراه با چرخه‌های دمایی و میعان هنگام توقف دوام نیاورد. یکی از اشتباهات رایج در فرایندهای شیمیایی، انتخاب فلز پرکننده بر اساس استحکام یا خانواده اسمی آلیاژ، بدون توجه کافی به نوع خوردگی است. خوردگی حفره‌ای، خوردگی شکافی و حمله در محیط‌های اسیدی کاهنده یا اکسیدکننده می‌توانند انتخاب مناسب را تغییر دهند. به همین دلیل، مهندسانی که با محیط‌های خورنده سروکار دارند، اغلب تصمیم‌های مربوط به جوش‌پذیری را با مواد مقاوم به خوردگی مجاور که در بخش‌های دیگر سیستم استفاده شده‌اند، از جمله نوار، ورق و قطعات لاینینگ، مقایسه می‌کنند. در برخی ساختارها، نوارهای آلیاژ هستلوی برای مقاطع شکل‌دهی‌شده، گذارهای روکش‌کاری یا مجموعه‌های مقاوم به خوردگی استفاده می‌شوند؛ در مواردی که هم جوش‌پذیری و هم کنترل ابعادی پس از ساخت اهمیت دارد. منظور این نیست که محصولات نواری جایگزین انتخاب فلز پرکننده می‌شوند، بلکه محیط سرویس یکسان معمولاً بررسی گسترده‌تری برای سازگاری مواد ایجاب می‌کند.

کیفیت جوش معمولاً از کجا شروع به افت می‌کند

مشکل اغلب پیش از خود فرایند جوشکاری آغاز می‌شود. وضعیت ماده، کل عملیات را تحت تأثیر قرار می‌دهد. قطعات آلیاژ نیکل که به‌شدت کارسرد شده‌اند، به‌طور نامناسب نگهداری شده‌اند یا در تعمیرات قبلی چندین بار حرارت دیده‌اند، ممکن است رفتاری متفاوت از مواد اولیه تازه داشته باشند. رنگ اکسید سطح می‌تواند اپراتورها را گمراه کند و باعث شود تصور کنند فلز فقط به برس‌کاری سبک نیاز دارد، در حالی که لایه اکسیدی ممکن است آن‌قدر پایدار شده باشد که در ترشوندگی و ذوب اختلال ایجاد کند. در مقاطع نازک، کنترل تغییرشکل نیز بخشی از پیشگیری از عیب است. جوشکاری که برای صاف نگه‌داشتن پنل حرارت را بیش از حد کاهش می‌دهد، ممکن است در دیواره جانبی باعث ذوب ناقص شود. از سوی دیگر، جوشکاری که می‌خواهد از عدم ذوب جلوگیری کند، ممکن است بیش از حد جبران کرده و اتصال را بیش‌ازاندازه گرم کند. هیچ‌یک از این مشکلات غیرمعمول نیست.

نکته دیگری که معمولاً دست‌کم گرفته می‌شود، تفاوت میان شرایط احراز صلاحیت دستورالعمل و شرایط واقعی کارخانه است. یک دستورالعمل ممکن است در کارگاه، با دمای محیط پایدار، آماده‌سازی کنترل‌شده و دسترسی ایده‌آل، به‌خوبی اجرا شود. همان میله آلیاژ پایه نیکل ممکن است در یک تعمیر هنگام توقف تولید، که جوشکار در وضعیت بالاسری کار می‌کند، قطعه به‌دلیل تجهیزات مجاور از قبل گرم شده و دسترسی، زاویه‌های کوتاه‌تر مشعل را تحمیل می‌کند، رفتار متفاوتی داشته باشد. بسیاری از مشکلات تکرارشونده جوش در همین فاصله میان شرایط احراز صلاحیت‌شده و شرایط محل اجرا شکل می‌گیرند. به همین دلیل، سرپرستان باتجربه به میزان ارتباط ماک‌آپ با شرایط واقعی توجه می‌کنند، نه فقط به کامل بودن مستندات.

انتخاب ماده بخشی از پیشگیری از خرابی است

همه کاربردهای آلیاژ نیکل صرفاً به دلایل مربوط به جوشکاری دچار خرابی نمی‌شوند. گاهی جوش، ناسازگاری عمیق‌تری میان انتخاب آلیاژ و شرایط سرویس را آشکار می‌کند. در تجهیزاتی که با جریان‌های اسیدی یا سیالات حاوی کلرید سروکار دارند، فلز جوش و ناحیه متأثر از حرارت مجاور ممکن است نخستین نقاط ضعف قابل‌مشاهده باشند، زیرا شدیدترین تغییرات متالورژیکی را تجربه می‌کنند. سیستم‌های موادی مبتنی بر شیمی نیکل-مولیبدن-کروم اغلب به همین دلیل انتخاب می‌شوند: این مواد در شرایط فرایندی دشوار، مقاومت به خوردگی را حفظ می‌کنند و در عین حال امکان ساخت در اشکال قابل‌استفاده را فراهم می‌سازند. برای مثال، گریدهای هستلوی مانند C-276، C-22 و B-2 معمولاً در مواردی ارزیابی می‌شوند که مقاومت به خوردگی و مقاومت به اکسیداسیون در دمای بالا باید در کنار الزامات شکل‌دهی و اتصال وجود داشته باشند. در شکل نواری، ضخامت‌های 0.1 mm تا 5 mm می‌توانند برای کانال‌ها، لاینرها، قطعات انتقالی و مجموعه‌های شکل‌دهی‌شده‌ای مناسب باشند که بعداً به جوشکاری دقیق نیاز دارند. استانداردهایی مانند ASTM B575 و AMS 5580 مراجع مرتبطی برای این اشکال محصول هستند، اما جایگزین بررسی دستورالعمل اتصال بر اساس محیط سرویس نمی‌شوند.

این موضوع در صنایعی مانند فرآوری شیمیایی، هوافضا و تولید برق اهمیت دارد؛ صنایعی که در آن‌ها یک خانواده آلیاژی یکسان ممکن است با محدودیت‌های کاملاً متفاوتی روبه‌رو شود. در ساخت قطعات هوافضا، دقت ابعادی، قرارگیری در معرض خستگی و انضباط کنترل فرایند ممکن است اولویت داشته باشند. در تولید برق، چرخه‌های حرارتی و مقاومت به اکسیداسیون می‌توانند در مرکز توجه قرار گیرند. سرویس‌های شیمیایی اغلب دشوارترین پرسش‌ها را ایجاد می‌کنند، زیرا ترکیب محیط، شرایط خارج از حالت عادی و فواصل تعمیر و نگهداری می‌توانند معیار قابل‌قبول بودن جوش را تغییر دهند. اتصالی که در بهره‌برداری عادی دوام می‌آورد، ممکن است در صورت نادیده گرفتن مواد شیمیایی شست‌وشو، میعانات هنگام راه‌اندازی یا شرایط راکد در زمان توقف، هنگام انتخاب فلز پرکننده دچار مشکل شود.

Shandong Titanium Nickel Special Steel Co., Ltd. در زمینه سیستم‌های آلیاژهای پایه نیکل، پایه آهن و سایر آلیاژهای ویژه فعالیت می‌کند؛ بنابراین یکی از درس‌های عملی حاصل از این پیشینه گسترده مواد آن است که تصمیم‌های مربوط به جوشکاری نباید جدا از سایر اجزای ساختار ساخته‌شده اتخاذ شوند. هنگامی که قطعات مجاور از نوار، لوله، میله یا ورق مقاوم به خوردگی از خانواده‌های آلیاژی مختلف استفاده می‌کنند، نواحی انتقالی به بررسی بیشتری نیاز دارند. این موضوع به‌ویژه زمانی اهمیت دارد که مجموعه شامل آلیاژهای دما بالا، مونل، INCONEL، INCOLOY، آلیاژهای تیتانیوم یا آلیاژهای زیرکونیوم در سیستم‌های سرویس مرتبط باشد، زیرا کنترل آلودگی و سازگاری فلز پرکننده نسبت به چیزی که یک برچسب ساده آلیاژی نشان می‌دهد، حساس‌تر می‌شود.

یک بررسی اصولی معمولاً به چند پرسش اساسی بازمی‌گردد: محیط واقعی سرویس، شامل شرایط توقف و شست‌وشو، چیست؟ اتصال در وضعیت ساخته‌شده چه میزان قیدشدگی دارد؟ آیا فلز پرکننده فقط بر اساس جوش‌پذیری انتخاب شده یا خوردگی و مواجهه بلندمدت با دما نیز در نظر گرفته شده است؟ و آیا فرضیات کارگاه هنگام انتقال عملیات به محل اجرا همچنان معتبر بوده‌اند؟ این بررسی‌ها بیش از هر پذیرش ظاهری پس از پایان جوشکاری، به پیشگیری از خرابی با میله آلیاژ پایه نیکل کمک می‌کنند.