Guía de soldadura de tuberías de aleación de cobre y níquel de diámetro pequeño: soluciones para tuberías

Este artículo examina el defecto de soldadura que crea fácilmente poros al soldar aleaciones de cobre y níquel. tubería de diámetro pequeño y las analiza punto por punto desde la perspectiva del equipo de automatización, el diámetro del alambre de soldadura, el gas de protección de soldadura, el entorno de soldadura, los parámetros del proceso de soldadura, las habilidades del operador del soldador, etc., juzga las razones principales que afectan su tasa de calificación y formula Mejoran las contramedidas para mejorar la tasa de calificación de las tuberías de cobre y níquel de paredes delgadas.

0. Introducción

En el trineo compresor de gas natural de la plataforma de producción costa afuera, el sistema de enfriamiento de agua de mar dentro del trineo utiliza una gran cantidad de tuberías de cobre y níquel de paredes delgadas con espesores de 19,05 mm, 12,7 mm y 2,5 mm y diámetro pequeño. Las aleaciones de cobre-níquel tienen propiedades físicas únicas y presentan dificultades técnicas en la soldadura, tales como: B. Dificultad en la fusión, deformación debido a altas tensiones de soldadura y fácil aparición de defectos como grietas y poros calientes. En el proyecto de producción actual, mediante el estudio y las estadísticas de los datos de la tasa de paso de la primera soldadura y de las placas RT, se encontró que los poros son el principal defecto de soldadura en tuberías de paredes delgadas y de pequeño diámetro. Según la norma, es necesario repararlo cuando el diámetro de los poros supera 1/3 del espesor del material base. Por lo tanto, para tuberías con un espesor de pared de 2,5 mm, el estándar se excede cuando el diámetro de los poros alcanza los 0,75 mm. Al soldar este tubo de pequeño diámetro, el ángulo de inclinación de la pistola de soldadura cambia mucho, lo que dificulta el control del proceso, lo que fácilmente puede provocar una mala protección del gas en el baño de soldadura y la formación de poros. Para resolver el problema técnico de soldar aleaciones de cobre y níquel de paredes delgadas y diámetro pequeño, el autor ha innovado y acumulado continuamente experiencia en diseño práctico en entornos de soldadura, ensamblaje previo a la soldadura, proceso de soldadura, control de deformación, etc., y resumió un conjunto completo de medidas de garantía. Se han llevado a cabo innovaciones tecnológicas, especialmente en las áreas de protección con gas y precalentamiento previo a la soldadura, para garantizar eficazmente la tasa de primera pasada de soldadura.

1. Almacenamiento de materiales de aleación de cobre y níquel (accesorios para tubos, tuberías) y materiales de soldadura.

Los materiales metálicos deben colocarse en áreas designadas lejos del área de pulido para evitar la contaminación y almacenarse sobre caucho o patines como se muestra en la Figura 1. Los soldadores deben usar los materiales de soldadura adecuadamente de acuerdo con los requisitos de las regulaciones del proceso de soldadura, y los materiales de soldadura deben ser obtenido del almacén. Está estrictamente prohibido almacenar materiales de soldadura sin autorización.

Figura 1 Aislamiento y colocación de materiales de aleación de cobre-níquel.

De acuerdo con las características de soldadura de los materiales de aleación de cobre y níquel, el método de soldadura debe ser la soldadura por arco de argón, con calor de arco concentrado y alta calidad de soldadura. La Tabla 1 muestra los parámetros del proceso de soldadura recomendados (para cada capa de material de soldadura, se utiliza alambre de soldadura LNTCuNi30 de 2,0 mm y la polaridad de potencia es DCSP).

Tabla 1 Parámetros del proceso de soldadura

3. Requisitos ambientales de soldadura

• (1) Controlar la velocidad del viento por debajo de 2 m/s y tomar medidas de protección contra el viento.
• (2) Controlar la humedad relativa por debajo del 85%.
• (3) El área de soldadura está limpia y libre de polvo, y el personal de soldadura está equipado con cubrezapatos.
• (4) El área del sitio de construcción debe estar bien ventilada debido a la liberación de gas argón durante la soldadura.

4. Preparación antes de soldar

4.1 Ranura y montaje

• (1) La forma de la ranura debe cumplir con los requisitos del plano o reglamento de diseño, y el procesamiento de la ranura debe realizarse mecánicamente o con una rectificadora de acero inoxidable.
• (2) Antes de soldar, las superficies internas y externas deben limpiarse manual o mecánicamente. La escoria, las incrustaciones de óxido, las manchas de aceite u otros contaminantes deben eliminarse con cuidado de ambos lados de la ranura. Utilice una muela abrasiva de acero inoxidable para pulir la ranura y una cabeza de hongo de acero inoxidable para pulir el interior. Antes de soldar, limpiar la ranura del punto de soldadura con un cepillo de acero inoxidable y luego con acetona.
• (3) La holgura de montaje debe controlarse por encima de 3 mm y la desalineación debe ser inferior a 1 mm. Si el espacio local de la junta es demasiado grande, se deben hacer esfuerzos para acortarlo al tamaño especificado y está estrictamente prohibido agregar rellenos dentro del espacio.
• (4) La correspondencia de grupo se realizará en un formulario adecuado al efecto, protegido con goma o materiales similares.
• (5) La desalineación de la pared interior de la tubería debe ser ≤ 0,5 mm y la desalineación de la pared exterior debe ser ≤ 1 mm.

4.2 Precalentamiento

• (1) Se debe utilizar un calentador eléctrico como se muestra en la Figura 2. No se permite el calentamiento con llama para evitar la contaminación de la soldadura causada por el calentamiento con llama, y ​​la temperatura de precalentamiento debe ser superior a 20 °C.

Figura 2 Precalentamiento con cinta calefactora eléctrica

• (2) El área de precalentamiento es de al menos 75 mm alrededor de la ranura. Después del precalentamiento, mida la temperatura con un termómetro. La soldadura sólo se puede realizar después de alcanzar la temperatura de precalentamiento requerida o más.
• (3) Al reparar, la temperatura de precalentamiento debe ser 50 °C más alta que la temperatura de precalentamiento al soldar la soldadura original.

5. Soldadura

5.1 Soldadura por puntos

• (1) Las costuras de soldadura en soldadura posicional deben ser realizadas por soldadores cualificados.
• (2) Los mismos materiales de soldadura y parámetros de proceso se aplican a la soldadura posicional y a los requisitos de soldadura formal.
• (3) 20 mm para posicionamiento de soldadura × placa de aleación de cobre y níquel de 10 mm; Al soldar por puntos y retirar cordones de soldadura por puntos, no se debe dañar el material base.
• (4) Para reducir el tiempo de almacenamiento después del ensamblaje, la soldadura debe realizarse dentro de las 4 horas siguientes para evitar la contaminación por oxidación en la superficie del material base.

5.2 Vertedero de argón

• (1) Utilice papel soluble en agua o esponja en cada borde cercano a la soldadura, manteniendo una distancia mínima de 150 mm desde el borde de la soldadura.
• (2) Se debe mantener una presión de gas suficiente dentro del tubo para permitir que el oxígeno se libere desde el exterior. La presión dentro del tubo debe mantenerse por encima de la presión atmosférica externa.
• (3) El suministro de gas de protección solo se puede detener después de soldar la segunda capa, y el espesor de la capa de soldadura es 1/4 del espesor de la pared de la tubería.
• (4) Durante el proceso de soldadura, el contenido de oxígeno en la línea debe verificarse utilizando un dispositivo de medición de oxígeno. El nivel de oxígeno debe estar por debajo de 70 × 10-6.
• (5) El flujo de gas protector debe aumentarse gradualmente del 35 % al 70 % del volumen de la cámara en 5 minutos para evitar la formación de una cámara de aire.
• (6) Pruebe la pureza del argón para garantizar una pureza del 99,99 %.

5.3 Control del proceso de soldadura

• (1) Durante el proceso de soldadura, el extremo del alambre de soldadura no debe salir de la zona de protección de argón. El ángulo entre el alambre de soldadura y la superficie de soldadura debe ser de aproximadamente 15° cuando se inserta, y el ángulo entre la pistola de soldar y la superficie de soldadura debe mantenerse entre 80° y 90°.
• (2) El arco debe encenderse y extinguirse dentro de la ranura. Durante la extinción del arco, se debe suministrar gas argón al punto de extinción durante otros 10 segundos. La longitud del electrodo de tungsteno debe limitarse a menos de 5 mm para evitar un efecto deficiente de protección del gas.
• (3) Después de sellar la soldadura de raíz, verifique si está oxidada. Si es de color marrón claro, califica; si la superficie de la soldadura de raíz está oxidada, se considera no calificada. Si es gris azulado hay que volver a montarlo para soldarlo.
• (4) Para garantizar una buena penetración o fusión de la soldadura, se deben utilizar métodos de soldadura de baja corriente, arco corto, soldadura de alta velocidad y soldadura de múltiples pasadas. La temperatura entre capas debe mantenerse lo más baja posible, por debajo de 100 °C. Las capas de óxido, uniones de soldadura y otros defectos de soldadura entre capas deben limpiarse a fondo mecánicamente o con un cepillo de acero inoxidable.
• (5) Cuando se utiliza alambre de soldadura de aleación de cobre y níquel para soldar, el alambre de soldadura es fácil de oxidar después del calentamiento. Antes de volver a soldar, se debe cortar la parte oxidada del alambre de soldadura antes de continuar soldando.
• (6) Si se produce contacto de tungsteno durante la soldadura por arco de tungsteno, se debe detener la soldadura y se deben limpiar el electrodo de tungsteno, el alambre de soldadura y el cráter del arco antes de continuar con la soldadura. A medida que el arco se extingue, la pistola de soldar se levanta gradualmente de la pieza de trabajo y continúa alimentando alambre para llenar bien el arco. Luego, al baño fundido se le da forma de cola y se apaga el interruptor de operación de la pistola de soldar. Sin embargo, la pistola de soldar no puede evacuarse inmediatamente, sino que debe esperar a que se enfríe la zona de extinción del arco de soldadura antes de evacuarla, de modo que esta zona siga protegida por gas argón.
• (7) Después de soldar, limpie cuidadosamente la superficie de soldadura con un cepillo de acero inoxidable. Si hay defectos como falta de fusión o porosidad, volver a soldar.
• (8) La superficie de la costura de soldadura no debe ser más profunda que la superficie de la tubería.

5.4 Control de deformación

• (1) Asegúrese de que el espacio, el borde romo y el ángulo de la ranura de toda la ranura de soldadura sean casi iguales. Hasta cierto punto, asegúrese de que diferentes posiciones tengan la misma cantidad de relleno metálico, lo que reduce la deformación causada por diferentes cantidades de contracción.
• (2) Al soldar tuberías o accesorios de tuberías. Para garantizar una buena fijación, considere utilizar andamios estructurales como bloques de madera.
• (3) Para tuberías de gran masa y gran longitud, se deben aplicar al menos tres capas o 6 mm de relleno metálico antes de moverlas para evitar deformaciones por flexión causadas por la gravedad de la propia tubería.
• (4) Al soldar la soldadura de raíz, la soldadura se divide en cuatro partes, a partir de las 6-9 en punto, las 3-0 en punto, las 6-3 en punto y las 9-12 en punto. El autor suelda secuencialmente para controlar la deformación de la soldadura causada por la tensión de contracción de la soldadura de raíz.
• (5) Si la desviación de redondez de tuberías o accesorios de tuberías deformados excede el 8% del diámetro exterior, se deben utilizar métodos de ajuste mecánico. La soldadura debe retirarse y volverse a montar para soldar si no se puede restaurar. Antes de cortar la soldadura, se debe obtener permiso del propietario y seguir el procedimiento para reparar la soldadura.

5.5 Reparación de soldadura

• (1) Los defectos excesivos en la unión soldada se pueden reparar mediante reparación, pero el número de reparaciones en el mismo lugar no debe exceder de dos.
• (2) Los soldadores certificados y calificados deberán realizar reparaciones de soldadura para los proyectos calificados correspondientes.
• (3) Antes de las reparaciones, se debe analizar el tipo, la longitud y el ancho de los defectos y se debe confirmar la ubicación del defecto.
• (4) Al reparar, los defectos deben eliminarse por completo y la forma de la ranura debe ser lo más regular posible para evitar esquinas afiladas, cambios repentinos de contorno y rebabas en el fondo de la ranura.
• (5) El proceso de soldadura utilizado para la reparación debe estar de acuerdo con el proceso de soldadura formal. La temperatura de precalentamiento durante la reparación debe establecerse en el límite superior de la temperatura de precalentamiento y el rango de calentamiento también debe ampliarse en consecuencia.
• (6) La superficie de la soldadura de reparación debe repararse y pulirse para garantizar que su apariencia sea consistente con la soldadura original.
• (7) Al finalizar la reparación, el área de soldadura reparada deberá inspeccionarse según un estándar de calidad no inferior al de la soldadura original. Si se encuentran defectos inaceptables, deberán repararse nuevamente.
• (8) Para defectos que no se pueden reparar mediante soldadura de reparación por puntos, se puede cortar la junta soldada y volver a trabajar la ranura antes de soldar.

6. Conclusión