Bagaimana overlay kimpalan digunakan untuk membuat paip berpakaian keluli tahan karat?

Asas -asas pelapisan overlay kimpalan

Overlay kimpalan, juga dikenali sebagai pelapisan kimpalan atau permukaan, adalah proses pembuatan yang digunakan untuk membuat paip berpakaian keluli tahan karat dengan mendepositkan lapisan aloi tahan karat ke permukaan dalaman karbon yang lebih murah atau paip sokongan keluli rendah aloi. Tidak seperti kaedah terikat roll atau letupan, overlay kimpalan membina lapisan berpakaian logam melalui kimpalan fusion. Proses ini melibatkan menggunakan sistem kimpalan automatik untuk memohon manik kimpalan berturut -turut dan bertindih di sepanjang seluruh bahagian dalaman paip. Ini mewujudkan lapisan keluli tahan karat yang padat, homogen yang terikat secara terikat kepada bahan asas. Tujuan utama adalah untuk menggabungkan kekuatan mekanikal dan ekonomi keluli karbon dengan kakisan, hakisan, atau rintangan suhu tinggi aloi keluli tahan karat, mengakibatkan penyelesaian kos efektif untuk menuntut persekitaran perkhidmatan.

Proses kimpalan utama untuk aplikasi overlay

Penggunaan lapisan berpakaian dicapai melalui teknik kimpalan automatik, ketepatan yang memastikan konsistensi dan kualiti. Pilihan proses bergantung kepada faktor seperti saiz paip, ketebalan berpakaian yang dikehendaki, kadar pengeluaran, dan komposisi aloi.

Kimpalan arka tenggelam (saw)

Kimpalan arka tenggelam adalah kaedah yang lazim untuk pelapisan overlay kimpalan pada paip besar diameter. Arka dilanda di bawah selimut fluks fusible granular, yang menghalang pencemaran atmosfera, spatter, dan radiasi UV. SAW menawarkan kadar pemendapan yang tinggi dan penembusan yang mendalam, menjadikannya cekap untuk menggunakan lapisan berpakaian tebal. Ia biasanya digunakan dengan elektrod jalur (mis., Lebar 60mm) untuk produktiviti maksimum dan permukaan overlay yang licin dan cair.

Gas Tungsten Arc Welding (GTAW/TIG)

Kimpalan arka gas tungsten menggunakan elektrod tungsten yang tidak boleh dimakan dan gas perisai lengai. Dikenali dengan ketepatannya dan kawalan yang sangat baik ke atas input haba, GTAW menghasilkan deposit kimpalan yang tinggi dan rendah. Ini adalah kritikal apabila pelapisan dengan aloi berprestasi tinggi seperti Inconel atau Hastelloy, di mana meminimumkan pencampuran keluli karbon dari paip asas adalah penting untuk mengekalkan rintangan kakisan berpakaian. Ia sering digunakan untuk diameter yang lebih kecil atau pas akar kritikal.

Kimpalan arka logam gas (GMAW/MIG)

Kimpalan arka logam gas menggunakan elektrod dawai yang diberi makan secara berterusan dan gas perisai. Proses GMAW automatik moden, seperti pemindahan logam sejuk (CMT), sangat berkesan untuk pelapisan. CMT secara drastik mengurangkan input haba, meminimumkan pencairan dan penyelewengan sambil membenarkan pemendapan berkelajuan tinggi. Ini menjadikannya sesuai untuk pelbagai jenis saiz paip dan jenis aloi, yang menawarkan keseimbangan yang baik antara kualiti dan produktiviti.

Parameter dan kawalan proses utama

Overlay kimpalan yang berjaya menuntut kawalan ketat ke atas beberapa parameter untuk menjamin integriti dan prestasi lapisan berpakaian. Penyimpangan boleh menyebabkan kecacatan yang berkompromi dengan produk akhir.

• Input haba: Kawalan tepat amperage, voltan, dan kelajuan perjalanan adalah yang paling utama. Input haba yang berlebihan meningkatkan pencairan (peratusan logam asas dicampur ke dalam kimpalan), yang dapat menurunkan kandungan kromium dan nikel dalam berpakaian, merendahkan rintangan kakisannya. Ia juga boleh menyebabkan gangguan penyimpangan dan sisa yang berlebihan.
• Kawalan Pencairan: Sasaran biasanya untuk mencapai tahap pencairan di bawah 10-15%. Teknik seperti menggunakan lapisan "buttering", mengoptimumkan parameter kimpalan, dan menggunakan kepala kimpalan berayun membantu meminimumkan pencampuran logam asas dan memastikan kimia berpakaian memenuhi spesifikasi.
• Suhu interpass: Menguruskan suhu antara pas kimpalan berturut -turut adalah penting untuk mencegah retak, terutamanya dengan keluli tahan karat austenit yang mudah terdedah kepada pemekaan (pemendakan kromium karbida).
• Penempatan dan pertindihan manik: Sistem automatik dengan teliti merancang laluan obor untuk memastikan geometri manik yang konsisten dan pertindihan yang mencukupi (biasanya 30-50%) antara manik bersebelahan. Ini menghilangkan kecacatan kekurangan dan mewujudkan lapisan berpakaian tebal seragam.

Pemilihan Bahan: Paip dan Paip Base

Pemilihan bahan habis kimpalan secara langsung mentakrifkan sifat lapisan berpakaian. Logam pengisi mesti dipilih berdasarkan rintangan kakisan perkhidmatan yang diperlukan, bukan hanya sepadan dengan aloi nominal.

Paip asas, atau keluli sokongan, biasanya keluli karbon (mis., ASTM A106 gr. B) atau keluli rendah aloi. Fungsi utamanya adalah untuk menyediakan kekuatan struktur dan penahanan tekanan. Permukaan mesti dibersihkan dengan teliti (dengan pengisaran atau pemesinan) dan diperiksa sebelum pelapisan untuk mengeluarkan sebarang oksida, skala, atau bahan cemar yang boleh menyebabkan kecacatan ikatan.

Pemprosesan dan Pemeriksaan Pasca Permohonan

Sebaik sahaja lapisan kimpalan digunakan, paip berpakaian mengalami beberapa langkah penamat dan pengesahan kritikal. Permukaan berpakaian dalaman sering dimesin atau tanah untuk mencapai toleransi dimensi akhir yang licin dan untuk menghapuskan sebarang penyelewengan permukaan yang boleh menjebak bahan cemar atau menghalang aliran. Paip itu kemudiannya tertakluk kepada bateri yang ketat bagi peperiksaan tidak merosakkan (NDE). Ujian penembusan pewarna (PT) atau ujian zarah magnet (MT) untuk retak permukaan. Ujian ultrasonik (UT) digunakan secara meluas untuk mengukur ketebalan berpakaian akhir secara seragam di sepanjang paip dan untuk mengesan sebarang kekurangan ikatan antara logam berpakaian dan asas. Akhirnya, paip itu dirawat haba jika diperlukan oleh spesifikasi (biasanya rawatan haba pasca kimpalan untuk melegakan tekanan) dan menjalani ujian hidrostatik untuk mengesahkan integriti tekanannya sebagai struktur komposit.

Kelebihan dan batasan kaedah overlay kimpalan

Memahami kebaikan dan keburukan kaedah ini adalah penting untuk pemilihan bahan yang betul dalam reka bentuk projek.

• Kelebihan: Menawarkan fleksibiliti reka bentuk yang luar biasa untuk pelapisan geometri kompleks seperti kelengkapan, injap, dan selekoh paip. Ia membolehkan penggunaan pelbagai gred aloi, termasuk superalloy berasaskan nikel dan berasaskan kobalt. Proses ini boleh membaiki komponen yang rosak dan membina permukaan yang dipakai. Ia membolehkan penciptaan "sendi peralihan" antara logam yang berbeza.
• Batasan: Secara amnya proses yang lebih perlahan dan lebih intensif buruh berbanding dengan ikatan roll untuk bahagian paip lurus yang panjang. Pemanasan dan penyejukan kitaran dapat memperkenalkan tegasan sisa yang signifikan. Mencapai pencairan yang sangat rendah memerlukan kawalan proses lanjutan. Terdapat risiko kecacatan seperti porositi, retak, atau gabungan tidak lengkap jika parameter tidak dikawal dengan sempurna.

Kesimpulannya, mewujudkan paip berpakaian keluli tahan karat melalui overlay kimpalan adalah proses kejuruteraan yang canggih yang mengubah paip keluli karbon ke dalam produk bimetallic. Melalui kawalan teliti kimpalan automatik, parameter, dan sains bahan, ia memberikan penyelesaian yang mantap dan ekonomik di mana rintangan kakisan dan kekuatan struktur adalah yang paling penting.