วิธีที่ดีที่สุดในการควบคุมปัญหาไฮโดรเจนในการเชื่อมคืออะไร?

ไฮโดรเจนเป็นภัยคุกคามที่เงียบในการเชื่อม: แม้แต่จำนวนเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดปัญหาภัยพิบัติเช่นความพรุนการแคร็กเย็นและความแข็งแรงของข้อต่อลดลง ปัญหาเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่ออะตอมไฮโดรเจนที่นำมาใช้ในระหว่างการเชื่อมติดอยู่ในโลหะเชื่อมหรือความร้อน - โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) เมื่อโลหะเย็นลง การควบคุมไฮโดรเจนต้องใช้วิธีการเชิงรุกเพื่อลดการแนะนำและส่งเสริมการหลบหนีก่อนที่จะก่อให้เกิดความเสียหาย นี่คือขั้นตอน - โดย - คู่มือขั้นตอนไปยังวิธีการที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด

1. ลดแหล่งไฮโดรเจนให้น้อยที่สุด: เริ่มต้นด้วยวัสดุที่สะอาด

ไฮโดรเจนในรอยเชื่อมมักมาจากความชื้นไฮโดรคาร์บอนหรือสารปนเปื้อนบนโลหะฐานวัสดุฟิลเลอร์หรือสภาพแวดล้อมการเชื่อม บรรทัดแรกของการป้องกันคือการกำจัดแหล่งข้อมูลเหล่านี้:

ทำความสะอาดโลหะฐานให้สะอาด: กำจัดสนิมน้ำมันจาระบีสีและความชื้นจากพื้นที่เชื่อม (อย่างน้อย 1-2 นิ้วทั้งสองข้างของข้อต่อ) ใช้แปรงลวดเครื่องบดหรือตัวทำละลาย (เช่นอะซิโตน) เพื่อกำจัดไฮโดรคาร์บอน (น้ำมัน/จาระบี) ซึ่งสลายตัวเป็นไฮโดรเจนในระหว่างการเชื่อม สำหรับสนิม (ซึ่งมีน้ำ) การทำความสะอาดเชิงกล (การบด) นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการทางเคมีเนื่องจากจะช่วยขจัดความชื้น - ชั้นที่เต็มไปด้วยภาระทั้งหมด

หลีกเลี่ยงการเชื่อมในสภาวะที่ชื้น: ความชื้นสูงแนะนำไอน้ำเข้าสู่ส่วนโค้งซึ่งแยกออกเป็นไฮโดรเจน หากการเชื่อมกลางแจ้งให้ใช้เต็นท์หรือที่พักพิงเพื่อป้องกันพื้นที่จากฝนหมอกหรือน้ำค้าง ในการประชุมเชิงปฏิบัติการการควบคุมความชื้นด้วยเครื่องลดความชื้น (เล็งไปที่<60% relative humidity). For critical work (e.g., pressure vessels), consider preheating the base metal to 200–300°F to evaporate surface moisture.​

เลือกวัสดุฟิลเลอร์ไฮโดรเจนต่ำ - วัสดุเติมไฮโดรเจน: สายฟิลเลอร์หรืออิเล็กโทรดเป็นแหล่งไฮโดรเจนที่สำคัญหากมีการปนเปื้อน ใช้อิเล็กโทรดไฮโดรเจน (LH) ต่ำ - (เช่น 7018) แทนที่จะเป็นอิเล็กโทรดเซลลูโลส (เช่น 6011) ซึ่งดูดซับความชื้นมากขึ้น สำหรับการเชื่อม MIG ให้เลือกสายทึบที่มีองค์ประกอบ deoxidizing (เช่น ER70S - 6) และหลีกเลี่ยงสายไฟฟลักซ์ที่เก็บไว้ในสภาพชื้นเนื่องจากฟลักซ์ดูดซับความชื้น

2. จัดเก็บและจัดการกับอิเล็กโทรด/วัสดุฟิลเลอร์อย่างถูกต้อง

ต่ำ - อิเล็กโทรดไฮโดรเจนและฟลักซ์ - สาย cored นั้นมีความร้อนสูง - พวกเขาดูดซับความชื้นจากอากาศซึ่งปล่อยไฮโดรเจนในระหว่างการเชื่อม การจัดเก็บและการจัดการที่เข้มงวดไม่ใช่ - ต่อรองได้:

จัดเก็บต่ำ - อิเล็กโทรดไฮโดรเจนในเตาอบแห้ง: หลังจากซื้อให้เก็บอิเล็กโทรดในเตาอบที่เก็บความร้อนไว้ที่ 250–300 องศา F (สำหรับ 7018) เพื่อป้องกันการดูดซึมความชื้น อย่าปล่อยให้พวกเขาสัมผัสกับอากาศโดยรอบเป็นเวลานานกว่า 1-2 ชั่วโมง แม้แต่การเปิดรับแสงสั้น ๆ ก็สามารถแนะนำความชื้นที่เป็นอันตรายได้

re - อิเล็กโทรดแห้งหากสัมผัสกับความชื้น: หากอิเล็กโทรดถูกทิ้งไว้โดยไม่ตั้งใจหรือแสดงสัญญาณของความชื้น (เช่นการเคลือบแป้งสีขาว), re - แห้งในเตาอบที่ 500–800 องศา F เป็นเวลา 1-2 ชั่วโมง (ปฏิบัติตามแนวทางของผู้ผลิต) สิ่งนี้ขับเคลื่อนความชื้นที่ดูดซึมก่อนใช้งาน

ใช้ตัวยึดอิเล็กโทรดแบบพกพาสำหรับการทำงานภาคสนาม: เมื่อเชื่อมต่อไปจากเตาอบที่เก็บของให้พกพาขั้วไฟฟ้าใน "กล่องร้อน" หรือเตาอบแบบพกพาที่ตั้งไว้ที่ 250 องศา F เพื่อรักษาความแห้งกร้าน

3. เพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การเชื่อมเพื่อส่งเสริมการหลบหนีของไฮโดรเจน

พารามิเตอร์การเชื่อมส่งผลโดยตรงต่อจำนวนไฮโดรเจนที่ติดอยู่ในการเชื่อม เป้าหมายคือการทำให้สระว่ายน้ำเชื่อมร้อนพอที่ไฮโดรเจนจะหลบหนีเป็นก๊าซ (แทนที่จะละลายเป็นโลหะ) ในขณะที่หลีกเลี่ยงความร้อนที่มากเกินไปซึ่งทำให้ HAZ อ่อนแอลง

การควบคุมความเร็วในการเดินทางและการป้อนความร้อน: ความเร็วในการเดินทางที่ช้าลง (ภายในเหตุผล) ช่วยให้สระว่ายน้ำเชื่อมได้นานขึ้นทำให้เวลาไฮโดรเจนกระจายออกไป อย่างไรก็ตามความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชดังนั้นความสมดุลจึงเป็นกุญแจสำคัญ สำหรับวัสดุหนาให้ใช้หลายผ่านด้วยอินพุตความร้อนปานกลางมากกว่าความร้อนสูงเพียงครั้งเดียว - ผ่านความร้อน

หลีกเลี่ยงสภาพการเชื่อมเย็น: การเชื่อมที่มีแอมแปร์ต่ำเกินไปหรือเร็วเกินไปความเร็วในการเดินทางจะสร้างสระว่ายน้ำ "เย็น" ที่แข็งตัวอย่างรวดเร็ว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแอมแปร์และแรงดันไฟฟ้าได้รับการปรับเทียบกับความหนาของวัสดุ (เช่นเหล็ก 1/4-inch ต้องใช้ ~ 140–180 แอมป์สำหรับอิเล็กโทรด 7018)

ใช้ขั้วที่ถูกต้อง: สำหรับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนต่ำ - เช่น 7018, DC Reverse Polarity (DCRP) ทำให้ส่วนโค้งและลดความกระวนกระวายใจซึ่งช่วยลดความปั่นป่วนในสระเชื่อม -

4. โพสต์ - การรักษาความร้อนเชื่อม: "อบออก" ไฮโดรเจนที่ติดอยู่

แม้จะมีการเตรียมการอย่างรอบคอบไฮโดรเจนบางอย่างอาจยังคงอยู่ในรอยเชื่อม โพสต์ - การรักษาความร้อนเชื่อม (PWHT) สามารถ "ขับออก" ไฮโดรเจนที่เหลือนี้ก่อนที่จะทำให้เกิดการแตกร้าว

ใช้การรักษาด้วยไฮโดรเจน - ออก ": ความร้อนข้อต่อเชื่อมถึง 300–400 องศา F ภายใน 1 ชั่วโมงของการเชื่อมและถือไว้ที่อุณหภูมินั้นเป็นเวลา 2-4 ชั่วโมง (ขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ) อุณหภูมินี้สูงพอที่จะอนุญาตให้ไฮโดรเจนกระจายออกจากโลหะ แต่ต่ำพอที่จะหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติเชิงกลของการเชื่อม

Use post-weld stress relief for thick or high-strength steels: For materials prone to cold cracking (e.g., high-strength low-alloy (HSLA) steel or thick sections >1/2 นิ้ว) การหลอมบรรเทาความเครียด (การให้ความร้อนถึง 1100–1200 องศา F) ไม่เพียง แต่ช่วยลดความเครียดที่เหลืออยู่เท่านั้น แต่ยังช่วยให้ไฮโดรเจนหลบหนีได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเชื่อมโครงสร้างในสะพานเรือความดันหรือเครื่องจักรกลหนัก

5. เลือกกระบวนการเชื่อมที่เหมาะสมและฟิลเลอร์

กระบวนการเชื่อมและฟิลเลอร์บางอย่างแนะนำไฮโดรเจนน้อยกว่าอื่น ๆ :

จัดลำดับความสำคัญต่ำ - กระบวนการไฮโดรเจน: การเชื่อมอาร์คโลหะแก๊ส (GMAW/MIG) ด้วยลวดแข็งและอาร์กอน/CO₂แก๊สป้องกันหรือการเชื่อมอาร์คทังสเตนแก๊ส (GTAW/TIG) แนะนำไฮโดรเจนน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับการเชื่อมติดกับเซลลูโลสอิเล็กโทรด สำหรับการเชื่อมติดให้ใช้อิเล็กโทรดไฮโดรเจนต่ำ - (E7018, E8018) แทนเซลลูโลส -

หลีกเลี่ยงฟลักซ์ - สาย cored ในสภาวะที่ชื้น: ในขณะที่ฟลักซ์ - การเชื่อม cored นั้นสะดวกสำหรับการใช้งานกลางแจ้งฟลักซ์ดูดซับความชื้นได้อย่างง่ายดาย หากใช้ฟลักซ์ - สาย cored ให้เลือกตัวแปร "ต่ำ - ไฮโดรเจน" และเก็บไว้ในภาชนะบรรจุที่ปิดผนึกด้วยสารตกค้าง

6. ตรวจสอบและทดสอบไฮโดรเจน - ข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้อง

แม้จะมีข้อควรระวังปัญหาไฮโดรเจนก็สามารถเกิดขึ้นได้ การตรวจจับก่อนช่วยป้องกันความล้มเหลว:

การตรวจสอบด้วยภาพ: มองหารูพรุนพื้นผิว (รูเล็ก ๆ ) หรือการแตกร้าว underbead (มองเห็นได้ในส่วนข้าม -) ความพรุนมักจะบ่งบอกถึงการกักเก็บไฮโดรเจนในระหว่างการทำให้แข็งตัว

ไม่ใช่ - การทดสอบการทำลายล้าง (NDT): ใช้การทดสอบอัลตราโซนิก (UT) หรือการทดสอบด้วยรังสี (RT) เพื่อตรวจจับรอยแตกใต้ผิวดินหรือรูพรุนในการเชื่อมที่สำคัญ สำหรับการใช้งานที่มีความเสี่ยงสูง - (เช่นท่อส่งน้ำมัน) การทดสอบปริมาณไฮโดรเจน (โดยใช้เครื่องวิเคราะห์ไฮโดรเจน) สามารถวัดระดับที่เหลือได้

ประเด็นสำคัญ: วิธีการแบบองค์รวม

การควบคุมไฮโดรเจนในรอยเชื่อมไม่ใช่ขั้นตอนเดียว แต่เป็นการรวมกันของการป้องกันการควบคุมกระบวนการและโพสต์ - การดูแลเชื่อม:

เริ่มต้นด้วยการกำจัดความชื้นและสารปนเปื้อนออกจากวัสดุและอิเล็กโทรด

ใช้ฟิลเลอร์และกระบวนการไฮโดรเจนต่ำ - และจัดการเพื่อหลีกเลี่ยงการดูดซับความชื้น

เพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การเชื่อมเพื่อให้ไฮโดรเจนหลบหนีในระหว่างการระบายความร้อน

ใช้โพสต์ - การรักษาความร้อนเชื่อมสำหรับข้อต่อที่มีความเสี่ยงสูง -

โดยการจัดการไฮโดรเจนในทุกขั้นตอน - จาก pre - การเตรียมการเชื่อมเพื่อโพสต์ - การตรวจสอบเชื่อม - คุณสามารถมั่นใจได้ว่าแข็งแกร่ง