لحام Inconel 625: أفضل الممارسات لـ GTAW وGMAW وSMAW

إنكونيل 625 (UNS N06625)عبارة عن سبيكة فائقة من النيكل-الكروم-الموليبدينوم-النيوبيوم مشهورة بمزيجها الاستثنائي من قوة درجات الحرارة العالية-، والمقاومة المتميزة للتآكل في كل من بيئات الأكسدة والاختزال، وقابلية اللحام الممتازة. إنها من بين سبائك النيكل الأكثر قابلية للحام في الاستخدام التجاري - ولكن كلمة "قابلة للحام" لا تعني "سهلة اللحام". يؤدي لحام Inconel 625 دون الالتزام بضوابط إجرائية محددة بشكل روتيني إلى التشقق الساخن، والمسامية، ونقص الانصهار، وحساسية المنطقة المتأثرة بالحرارة -(HAZ) -، وكل ذلك يمكن أن يتسبب في فشل مبكر في الخدمة-في التطبيقات كثيرة المتطلبات.

يوفر هذا الدليل مرجعًا فنيًا محددًا لمستوى المعلمات -لحام Inconel 625 باستخدام العمليات الثلاث الأكثر أهمية: اللحام بقوس الغاز التنغستن (GTAW / TIG)، واللحام بالقوس المعدني بالغاز (GMAW / MIG)، واللحام بالقوس المعدني المحمي (SMAW / Stick). ويغطي اختيار معادن الحشو، -جداول المعلمات المحددة، والتحضير المشترك، وأسباب العيوب وعلاجاتها، وجميع معايير التأهيل الدولية ذات الصلة. تم تصميم كل قسم لتقديم استنتاجات مباشرة يمكن الاستشهاد بها.

ERNiCrMo-3 (AWS A5.14) هو معدن الحشو الصحيح والمحدد عالميًا لـ GTAW وGMAW لـ Inconel 625. ENiCrMo-3 (AWS A5.11) هو قطب SMAW المقابل. يعد استخدام أي معدن حشو آخر - بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ ER316L أو حشوات الفولاذ الكربوني - غير صحيح من الناحية الفنية وسينتج مفاصل ذات مقاومة أقل للتآكل وأداء في درجات الحرارة العالية.

خاصية اللحام إنكونيل 625

يحتوي الإنكونيل 625 على حوالي 61% نيكل، و21.5% كروم، و9% موليبدينوم، و3.65% نيوبيوم (كولومبيوم). تمنح هذه العناصر خصائص متميزة، ولكنها أيضًا تخلق تحديات لحام محددة تختلف تمامًا عن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ العادي أو الفولاذ الكربوني.

لماذا يتصرف Inconel 625 بشكل مختلف عن الفولاذ المقاوم للصدأ في اللحام

أربع خصائص معدنية لـ Inconel 625 تجعله يتصرف بشكل مختلف عن الفولاذ المقاوم للصدأ أثناء اللحام:

الموصلية الحرارية المنخفضة (9.8 واط/م · كلفن عند 20 درجة مقابل . 16 واط/م · كلفن لـ 316L SS): تتركز الحرارة بالقرب من اللحام بدلاً من تشتيتها في المعدن الأساسي. وهذا يعني أن حوض اللحام يظل ساخنًا وسائلًا لفترة أطول، ويكون التدرج الحراري للمنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) أكثر انحدارًا. والنتيجة العملية هي تشويه أكبر وزيادة خطر التحسس ما لم يتم التحكم بشكل صارم في مدخلات الحرارة.

معامل التمدد الحراري العالي (13.1 × 10-6/ درجة عند 20-315 درجة): يتمدد إنكونيل 625 وينكمش بشكل ملحوظ أكثر من الفولاذ الكربوني (12.0 × 10-6/ درجة) عند تسخينه وتبريده. وهذا يجعل إدارة التشوه أثناء اللحام مهمة هندسية بالغة الأهمية، وتتطلب التثبيت وتسلسل اللحام المتوازن وتباعد اللحام بمقدار 50-75 مم كحد أقصى.

حوض اللحام البطيء واللزج: المحتوى العالي من النيكل يجعل حوض اللحام Inconel 625 أكثر لزوجة بشكل ملحوظ ("بطيء") من حوض اللحام المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ الكربوني. يمكن أن يؤدي هذا إلى عملية ترطيب سيئة عند أصابع اللحام - مما يزيد من خطر نقص الدمج والتقويض إذا لم يتم ضبط التيار وسرعة السير بشكل صحيح.

القابلية للتكسير الساخن في حالة التلوث: تتسبب كميات ضئيلة من الكبريت أو الفوسفور أو الرصاص أو البزموت - حتى من بصمات الأصابع أو أقلام التحديد أو سوائل القطع المتبقية - في حدوث أغشية سائلة بين الحبيبات تتكسر أثناء تصلب اللحام. التنظيف ليس اختياريًا: إنه شرط أساسي لجودة اللحام.

شرح اللغة- البسيط: ما هو التكسير الساخن؟

تخيل أن قطعة الشوكولاتة تبرد بعد سكبها في القالب. إذا قمت بدفع القالب قبل أن يتصلب تمامًا، فإن الشوكولاتة السائلة-تتمزق داخليًا - وهذا مشابه للتكسير الساخن. في اللحام، عندما يتصلب المعدن المنصهر، فإنه ينكمش. إذا تراكمت ضغوط الانكماش بشكل أسرع من اكتساب المعدن للقوة (وهو ما يحدث في نطاق درجة الحرارة أسفل المادة الصلبة مباشرة)، فإن اللحام المتصلب جزئيًا يتمزق على طول حدود الحبوب. توجد أغشية ذات نقطة انصهار منخفضة -من - من الكبريتيدات أو الفوسفيدات - إذا كان المعدن ملوثًا - مما يجعل هذا التمزق أسهل. العلاج: القضاء على التلوث، والحد من مدخلات الحرارة، وملء الحفر بالكامل قبل إزالة القوس.

حشو ERNiCrMo-3 لجميع العمليات الثلاث

يعد اختيار معدن الحشو الخاطئ لـ Inconel 625 أحد أهم الأخطاء التي يمكن أن يرتكبها المصنع. يمكن للحشو الخاطئ أن يقلل من مقاومة التآكل، ويقلل من قوة درجة الحرارة العالية-، ويعرض قابلية التشقق - ولن يكون أي منها واضحًا حتى تفشل المعدات في الخدمة، وهو ما قد يؤدي إلى كارثة.

الجدول 1: مقارنة معادن الحشو للحام Inconel 625 (Ni + العناصر الرئيسية الأخرى، بالوزن%)

مصدر:AWS A5.14 "مواصفات النيكل والنيكل-أقطاب وقضبان اللحام العارية للسبائك" (الإصدار الحالي)؛ AWS A5.11 "مواصفات أقطاب لحام النيكل والنيكل-لحام القوس المعدني المحمي" (الإصدار الحالي)؛ منشور شركة Special Metals Corporation "INCONEL Alloy 625" SMC-027 Rev.2 (2018)؛ هاينز انترناشيونال H-3159.

لماذا يعد ERNiCrMo-3 هو الاختيار الصحيح: يحتوي ERNiCrMo-3 (المعروف أيضًا بالأسماء التجارية INCO-WELD 686 CPT أو Metrode Nimrod 625) على تركيبة مصممة خصيصًا لتتناسب مع كيمياء السبائك للمعدن الأساسي Inconel 625. يضمن المحتوى العالي من الكروم والموليبدينوم أن يكون لرواسب اللحام مقاومة تآكل مكافئة للمعدن الأساسي - وهو أمر بالغ الأهمية في تطبيقات مثل خطوط الأنابيب البحرية وأوعية المعالجة الكيميائية ومعدات إزالة الكبريت من غاز المداخن حيث يتعرض اللحام لنفس البيئة العدوانية مثل المعدن الأساسي.

لماذا يعتبر ER316L خطأ بالنسبة إلى -مفاصل Inconel 625 ذات السبائك العالية: ER316L (يُخلط أحيانًا بين ERNiCrMo-4 و316L) يحتوي فقط على 11-14% Ni و18-20% Cr - ما يقرب من ثلث محتوى النيكل والموليبدينوم في المعدن الأساسي. في الخدمة المسببة للتآكل، يؤدي هذا إلى إنشاء زوج كلفاني بين معدن اللحام والمعدن الأساسي الذي يمكن أن يسبب تآكل اللحام التفضيلي، مما يلغي كل الحماية من التآكل للمادة الأساسية Inconel 625.

ملاحظة هامة حول الشراء: يجب شراء سلك الحشو ERNiCrMo-3 مع تقارير اختبار مطحنة معتمدة تؤكد الكيمياء وفقًا لـ AWS A5.14. تم التعرف على أسلاك حشو سبائك النيكل المزيفة أو المصنفة بشكل غير صحيح في سلاسل التوريد العالمية. تتطلب إمكانية تتبع رقم الحرارة والتحقق الكيميائي من طرف ثالث للتطبيقات المهمة.

GTAW (TIG) لـ Inconel 625

لحام قوس غاز التنغستن (GTAW)، المعروف أيضًا باسم لحام TIG (غاز التنغستن الخامل)، هو العملية المفضلة للحام جذور أنابيب Inconel 625، وأنابيب الجدران الرفيعة-، والمكونات الدقيقة، وأي تطبيق تكون فيه جودة اللحام والسلامة الداخلية هي المعايير الأساسية. توفر GTAW أفضل تحكم في مدخلات الحرارة وخصائص القوس لأي عملية لحام انصهار، مما يجعلها معيارًا للممرات الجذرية لخطوط الأنابيب الفضائية والنووية والبحرية.

إعداد السطح هو الخطوة الحاسمة الأولى - لا تتجاوز ذلك أبدًا

قبل بدء أي عمل GTAW على Inconel 625، يجب إكمال تسلسل إعداد السطح التالي بالترتيب:

قم بإزالة الشحوم باستخدام الأسيتون أو ميثيل إيثيل كيتون (MEK) - على جانبي المفصل وعلى بعد 50 مم من خط اللحام.

فرشاة سلكية بفرشاة مخصصة من الفولاذ المقاوم للصدأ (ليست من الفولاذ الكربوني، ولا تتم مشاركتها مع مواد أخرى) لإزالة طبقة الأكسيد.

إعادة-إزالة الشحوم بعد تنظيف الأسنان بالفرشاة - يمكن أن تؤدي عملية التنظيف بالفرشاة إلى تشويه بقايا الزيت على السطح.

افحص تحت الضوء الساطع أو الأشعة فوق البنفسجية بحثًا عن الأفلام الزيتية أو الطلاء أو علامات قلم التحديد أو أي تلوث آخر.

اللحام خلال 4 ساعات من التحضير؛ إذا تأخرت، كرر إزالة الشحوم.

تعتبر عبارة "فرشاة مخصصة من الفولاذ المقاوم للصدأ" أمرًا بالغ الأهمية. سيؤدي استخدام الفرشاة المستخدمة مسبقًا على الفولاذ الكربوني إلى دمج جزيئات الحديد في سطح Inconel 625. ستتسبب هذه الجزيئات الحديدية بعد ذلك في حدوث تآكل كلفاني موضعي في التصنيع النهائي - تمامًا مثل نوع التلوث-الفشل الناجم عن الفشل الذي يجعل مصنعي سبائك النيكل ذوي الخبرة يصرون على استخدام أدوات مخصصة.

الجدول 2: معلمات لحام GTAW لـ Inconel 625 (UNS N06625)

مصدر:AWS A5.14 (تصنيف ERNiCrMo-3)؛ منتجات لحام المعادن الخاصة 'INCO-WELD A Electrode وINCONEL الحشو المعدني 82' (SMC-043)؛ Haynes International "تصنيع سبائك النيكل ذات القاعدة Hastelloy" (H-2010C، مُكيَّفة لتناسب 625 معدنًا أساسيًا)؛ لينكولن إلكتريك "دليل إجراءات اللحام بالقوس الكهربائي" (الطبعة الرابعة عشرة)؛ "إرشادات ميلر إلكتريك للحام بقوس غاز التنغستن (GTAW)" (2022).

رجوع-التطهير ليس اختياريًا - إنه إلزامي لجودة الجذر

يعد التطهير الخلفي-من - غاز الأرجون المتدفق بشكل مستمر على الجانب الجذري لمفصل اللحام أثناء اللحام - واحدًا من أكثر المتطلبات التي لا تحظى بالتقدير والأقل من-المتطلبات المطبقة في لحام أنابيب سبائك النيكل. بدون التطهير الخلفي-، يتعرض اللحام الجذري الموجود داخل الأنبوب أو الوعاء للأكسجين الجوي عند درجات حرارة حيث يتأكسد Inconel 625 بسرعة، مما يشكل سطحًا خشنًا ومساميًا وقابلاً للتآكل بشكل مزمن يسمى عادةً "السكر".

مستوى الأكسجين المستهدف على الجانب الخلفي-من التطهير أقل من 20 جزء في المليون (جزء في المليون) - أي ما يعادل أقل من 0.002% من الأكسجين. وهذا يتطلب تدفق الأرجون لفترة كافية لتطهير الهواء من داخل الأنبوب قبل بدء اللحام (عملية تسمى "وقت المكوث")، والحفاظ على التدفق عبر ممر الجذر وعلى الأقل ممر التعبئة الأول. يوصى بشدة باستخدام محلل الأكسجين المضمن في خط العادم للتطبيقات المهمة.

GMAW (MIG) لبطاقات التعبئة والغطاء Inconel 625

يتم استخدام لحام القوس المعدني بالغاز (GMAW)، المعروف أيضًا باسم لحام MIG (الغاز الخامل المعدني)، على نطاق واسع في عمليات التعبئة والغطاء Inconel 625، وتصنيع الأقسام الثقيلة-، وبيئات الإنتاج التي تكون فيها الإنتاجية مهمة. يحقق GMAW مع النقل النبضي معدلات ترسيب أعلى 3-4 مرات من GTAW مع الحفاظ على التحكم الكافي في مدخلات الحرارة - مما يجعله الاختيار القياسي لأوعية الضغط ذات الجدران السميكة والمشعبات البحرية وتصنيع اللحام الهيكلي.

لماذا يجب عدم استخدام نقل الدائرة القصيرة أبدًا في Inconel 625

يعد نقل الدائرة القصيرة- (الوضع الذي يتصل فيه السلك فعليًا بحوض اللحام ثم يتقوس مرة أخرى بشكل متكرر عند 20-200 هرتز) أمرًا شائعًا في لحام GMAW من الفولاذ الكربوني. يجب ألا يتم استخدامه مطلقًا مع Inconel 625. والسبب هو تجمع اللحام اللزج للسبائك: في وضع الدائرة القصيرة-، تكون الطاقة المقدمة لكل دورة غير كافية لدمج تجمع لحام سبائك النيكل اللزج- بشكل صحيح في الجدران الجانبية للمفصل، مما يؤدي إلى نقص منهجي- في عيوب الاندماج التي قد لا يمكن اكتشافها عن طريق اختبار التصوير الشعاعي القياسي ولكنها ستتسبب في تشقق الكلال أثناء الخدمة.

وضع النقل الصحيح هو نقل الرش (أعلى من تيار انتقال الرش، عادةً 170-180 أمبير لسلك ERNiCrMo-3 بطول 1.2 مم) أو نقل الرش النبضي. يوفر الرذاذ النبضي نقلًا معدنيًا في وضع الرش مع متوسط ​​إدخال الحرارة لإعداد تيار أقل - مما يجعله مثاليًا لـ Inconel 625 حيث يتطلب كل من الانصهار الجيد وإدخال الحرارة المتحكم فيه في نفس الوقت.

الجدول 3: معلمات لحام GMAW لـ Inconel 625 (UNS N06625)

مصدر:AWS A5.14 (ERNiCrMo-3 تصنيف الأسلاك)؛ "دليل لحام سبائك النيكل" من لينكولن إلكتريك NI-1 (2021)؛ مذكرة تطبيق "GMAW النبضي لسبائك النيكل" من شركة Miller Electric رقم 278 (2020)؛ النشرة الفنية لمنتجات لحام المعادن الخاصة W-3165 (GMAW of Inconel 625)؛ Eutectic Corporation "دليل لحام سبائك النيكل MIG" NI-MIG-7 (2019).

اختيار غاز التدريع: لا يُسمح بإضافات ثاني أكسيد الكربون

بالنسبة لـ GMAW من الفولاذ الكربوني، تعتبر مخاليط غاز التدريع التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون (مثل 75% Ar + 25% CO2 - والتي يطلق عليها عادةً "C25") قياسية لأن ثاني أكسيد الكربون يعمل على تحسين استقرار القوس واختراق اللحام. لا يجوز أبدًا استخدام مخاليط الغاز هذه في لحام Inconel 625. تتفاعل إضافات ثاني أكسيد الكربون والأكسجين في غاز التدريع مع حوض اللحام عالي الكروم لتكوين أكسيد الكروم، الذي: (1) يستنزف الكروم من معدن اللحام، مما يقلل من مقاومة التآكل؛ (2) تشكل شوائب أكسيد صلبة في اللحام؛ و(3) ينشئ سطحًا خرزيًا باهتًا ومؤكسدًا يتداخل مع اندماج التمريرات البينية.

غاز الحماية الصحيح هو الأرجون النقي (99.99% كحد أدنى للنقاء) أو خليط الأرجون-الهيليوم. تعمل إضافات الهيليوم (15-50%) على زيادة جهد القوس وإدخال الحرارة بنفس سرعة تغذية السلك، مما يحسن الاختراق في المقاطع السميكة ويقلل "أصابع القدم الباردة" (أصابع اللحام غير المصهورة) التي تعد عيبًا شائعًا في سبائك النيكل GMAW.

SMAW (عصا) للإصلاح الميداني ولحام Inconel 625 عن بعد

يستخدم اللحام بالقوس المعدني المحمي (SMAW)، والذي يُطلق عليه أيضًا اللحام بالعصا أو اللحام بالقوس المعدني اليدوي (MMA)، قطبًا كهربيًا مغطى - وهو قضيب معدني مطلي بتدفق - بدلاً من غاز حماية منفصل. وهذا يجعل SMAW الأكثر قابلية للحمل والأكثر -مقاومة للعوامل الجوية من بين العمليات الثلاث،-مناسب تمامًا للإصلاح الميداني لمعدات Inconel 625، ولحام الصيانة في الأماكن الضيقة، والبناء في المواقع التي لا يمكن فيها نشر أسطوانات الغاز عمليًا.

ENiCrMo-3 يعد التعامل مع القطب الكهربائي أمرًا بالغ الأهمية - فالرطوبة تسبب المسامية

يعتبر القطب الكهربائي المغطى لـ SMAW من Inconel 625 - ENiCrMo-3 لكل AWS A5.11 - حساسًا للرطوبة-. على عكس أقطاب الفولاذ الكربوني، التي قد تتحمل التعرض القصير للهواء الرطب دون تأثير كبير على الجودة، تمتص أقطاب سبائك النيكل-الرطوبة من الجو خلال ساعات من إزالتها من العبوة محكمة الغلق. تتحلل الرطوبة الممتصة إلى هيدروجين عند درجات حرارة اللحام، مما يسبب مسامية الهيدروجين - فراغات غازية كروية موزعة عبر معدن اللحام مما يقلل من القوة الميكانيكية وعمر الكلال.

بروتوكول التعامل مع القطب الإلزامي هو: (1) تخزينه مغلقًا في العبوة الأصلية حتى يصبح جاهزًا للاستخدام؛ (2) اخبزيها على حرارة 120-200 درجة لمدة 1-2 ساعة في فرن كهربائي مخصص قبل الاستخدام؛ (3) النقل إلى فرن قضيبي محمول (يتم الحفاظ عليه عند درجة حرارة 80-120 درجة) لاستخدامه في موقع العمل؛ (4) تخلص من أي أقطاب كهربائية تم تركها في الهواء الطلق لأكثر من 4 ساعات بدون فرن قضيب.

الجدول 4: معلمات اللحام SMAW لـ Inconel 625 (UNS N06625)

مصدر:AWS A5.11 (ENiCrMo-3 تصنيف القطب الكهربائي)؛ دليل تطبيق "سبائك النيكل اللحام بالعصا" من Lincoln Electric NI-SMAW-1 (2022)؛ منتجات لحام المعادن الخاصة "ورقة بيانات القطب الكهربائي ENiCrMo-3" W-4175؛ مستهلكات اللحام من Metrode "ورقة بيانات Ni60 ENiCrMo-3" (2021)؛ تكنولوجيا مواد Sandvik "لحام سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل عالية الجودة" (مُكيفة لـ Inconel 625 SMAW).

لماذا يجب أن يكون التيار أقل بالنسبة لـ Inconel 625 مقارنة بالفولاذ الكربوني

عادةً ما يتم تشغيل القطب الكهربائي E7018 المصنوع من الفولاذ الكربوني مقاس 3.2 مم عند 90-130 أمبير. ويجب تشغيل القطب الكهربائي ENiCrMo-3 مقاس 3.2 مم لـ Inconel 625 عند 75-110 أمبير - فقط أقل بنسبة 15-20% تقريبًا. السبب هو المقاومة الكهربائية العالية لـ Inconel 625 (1.29 ميكرو أوم متر مقابل . 0.10 للفولاذ الكربوني): تتبدد نسبة أعلى من الطاقة الكهربائية كحرارة داخل كعب القطب الكهربائي بدلاً من تبديدها في القوس. يؤدي تشغيل تيار كهربائي عالي جدًا إلى ارتفاع درجة حرارة القطب الكهربائي، وانهيار التدفق، والتناثر المفرط، وفقدان وظيفة التدريع - مما يؤدي إلى المسامية ومعدن اللحام المؤكسد.

GTAW، GMAW، SMAW - حدد حسب التطبيق

لا توجد عملية لحام واحدة مثالية لجميع تطبيقات Inconel 625. يقارن الجدول التالي بشكل مباشر GTAW وGMAW وSMAW عبر جميع المعايير ذات الصلة بتصنيع Inconel 625 الصناعي، مما يوفر دليل اختيار محدد.

الجدول 5: مقارنة العملية - GTAW مقابل GMAW مقابل SMAW لـ Inconel 625 (UNS N06625)

مصدر:دليل اللحام AWS، المجلد 2 (الإصدار التاسع، الفصل 7: لحام سبائك النيكل والكوبالت)؛ "الدليل الكامل لشركة Lincoln Electric لحماية الغازات المستخدمة في لحام MIG" (2022)؛ مذكرة تطبيق "GTAW vs GMAW vs SMAW" الخاصة بشركة Miller Electric رقم 190؛ بيانات التجميع ASME IX QW-432؛ معايير إنتاجية الصناعة من Haynes International H-3092B (مقتبسة لبيانات Inconel 625).

القاعدة الأساسية لاختيار العملية: استخدم GTAW لتمريرات الجذر والمواد الرقيقة حيث تكون الجودة ذات أهمية قصوى؛ استخدم تمريرات التعبئة/الغطاء GMAW لزيادة الإنتاجية إلى أقصى حد في الأقسام التي يزيد طولها عن 4 مم؛ استخدم SMAW للحام الميداني أو المواقع النائية أو الإصلاحات التي يكون فيها إمداد الغاز غير عملي. إن الجمع بين جذر GTAW + تعبئة GMAW هو الإجراء القياسي الصناعي لمعظم تصنيع الأنابيب والأوعية من نوع Inconel 625.

ثمانية لحام في تصنيع Inconel 625

يسرد الجدول التالي العيوب الأكثر شيوعًا عند لحام Inconel 625 عبر العمليات الثلاث وأسبابها الجذرية واستراتيجيات الوقاية وطرق الكشف. هذا الجدول هو نتيجة للخبرة المجمعة من أدبيات هندسة اللحام والتعليقات الميدانية لتصنيع المعدات الأصلية على مدى عقود متعددة من تصنيع Inconel 625.

الجدول 6: عيوب اللحام الشائعة في تصنيع Inconel 625 - الأسباب والوقاية والكشف

مصدر:ASM International Handbook Vol. 6 "اللحام والنحاس واللحام" (الفصل: لحام سبائك النيكل)؛ ASME القسم التاسع QW-143 (متطلبات تجربة الاقتراب من الموت)؛ Cary, HB and Helzer, SC "تكنولوجيا اللحام الحديثة" (الطبعة السادسة، بيرسون، 2005)؛ Dunkerton, SB TWI "لحام سبائك النيكل" (معهد اللحام، أبينجتون، المملكة المتحدة، سلسلة المعرفة التقنية 9)؛ NACE SP0170 "القياس الميداني لمعايير الحماية الكاثودية الكهروكيميائية" (مرجع لـ SCC في الخدمة)؛ ISO 5817 "اللحام - مستويات الجودة للعيوب".

المدخلات الحرارية هي المتغير الرئيسي - إدارتها تتحكم في ستة من ثمانية عيوب

يكشف فحص جدول العيوب أن الإفراط في إدخال الحرارة - سواء كان ذلك من-تيار كهربائي مرتفع جدًا، أو-سرعة سير بطيئة جدًا، أو تبريد بيني غير مناسب - هو إما سبب مباشر أو عامل مساهم في ستة من العيوب الثمانية المذكورة. وهذا ليس من قبيل الصدفة: فالإدخال الحراري هو متغير التحكم المعدني الأساسي في لحام Inconel 625.

الإدخال الحراري (بالكيلو جول/مم)=(الأمبير × فولت × 60) / (1000 × سرعة السفر بالملم/دقيقة). يجب حساب هذه الصيغة لكل تمريرة لحام باستخدام المعلمات الفعلية المسجلة في WPS (مواصفات إجراء اللحام). بالنسبة لـ GTAW، يكون الهدف أقل من 1.5 كيلو جول/مم لكل تمريرة. بالنسبة لـ GMAW، يكون الهدف أقل من 2.0 كيلوجول/مم لكل تمريرة. يعتبر أي نظام WPS لا يحدد حدود الإدخال الحراري لـ Inconel 625 ناقصًا تقنيًا لتطبيقات الخدمة المهمة.

هندسة التحضير المشترك لـ Inconel 625

نظرًا لأن حوض اللحام Inconel 625 أكثر لزوجة (بطيئة) من الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ، فإنه لا يتدفق إلى الأشكال الهندسية المفصلية الضيقة بسهولة. ستؤدي محاولة استخدام نفس زوايا الأخدود المستخدمة في الفولاذ الكربوني إلى نقص منهجي-في-الانصهار في الجدران الجانبية المفصلية - وهو عيب يصعب اكتشافه وكارثي في ​​خدمة احتواء الضغط-.

الجدول 7: هندسة التحضير المشترك لـ Inconel 625 حسب سماكة المادة

مصدر:ASME B16.25 "أطراف اللحام" (حواف الأنابيب)؛ AWS D1.6 "رمز اللحام الهيكلي - الفولاذ المقاوم للصدأ" (مبادئ الهندسة المشتركة، مُكيَّفة لسبائك النيكل)؛ ASME القسم التاسع QW-469 (وثائق التصميم المشترك)؛ منتجات لحام المعادن الخاصة "لحام سبائك INCONEL وINCOLOY" (SMC-029)؛ مستهلكات Metrode Welding "المواصفات الهندسية للحام أنابيب سبائك النيكل" (ME-NI-005, 2020).

مواصفات الزاوية المضمنة البالغة 75-80 درجة للأخدود الفردي - على شكل حرف V على الأقسام المتوسطة (4.8-12 مم) هي أعرض بمقدار 15-20 درجة من الأخدود على شكل حرف V النموذجي من الفولاذ الكربوني. يعد هذا العرض الإضافي ضروريًا: يوفر الأخدود الأوسع إمكانية الوصول إلى الجدار الجانبي اللازم لقضيب حشو GTAW للوصول بشكل صحيح إلى خط الدمج دون أن يضطر المشغل إلى الإمساك بالقطب الكهربائي بزاوية من شأنها أن تؤثر على تغطية غاز التدريع.

نظافة أسطح الوصلات المشطوفة أو الأرضية: بعد التحضير الميكانيكي (الطحن أو التصنيع أو القطع بالبلازما)، يجب تنظيف الأسطح المائلة وفقًا للإجراء الوارد في القسم 3.1. قد تحتوي الأسطح المقطوعة بالبلازما أو المقطوعة حراريًا على أكسيد الكروم على الوجه المشطوف مما يتسبب في نقص-الانصهار- إذا لم تتم إزالته عن طريق الطحن متبوعًا بإزالة الشحوم. إن عجلة الطحن المخصصة بحبيبات 80-120 لسبائك النيكل (غير المشتركة مع الفولاذ الكربوني) هي الأداة الصحيحة.

قواعد -اللحام المسبق واللاحق-لمعالجة اللحام لـ Inconel 625

يتطلب لحام الفولاذ الكربوني دائمًا تسخينًا مسبقًا - مما يؤدي إلى رفع درجة حرارة المعدن الأساسي قبل اللحام لمنع التشقق البارد الناتج عن الهيدروجين. بالنسبة لـ Inconel 625، لا يلزم التسخين المسبق ويجب عدم تطبيقه إلا إذا كانت درجة حرارة المعدن الأساسي أقل من 5 درجات (وفي هذه الحالة يكون التسخين المعتدل - حتى درجة حرارة الغرفة مقبولًا للتخلص من رطوبة التكثيف).

قد يؤدي تطبيق درجات حرارة التسخين المسبق من النوع -من الفولاذ الكربوني (100-300 درجة ) على Inconel 625 إلى نتائج عكسية: فهو يرفع درجة حرارة الممرات البينية فوق حد 100 درجة، مما يزيد من خطر إدخال الحرارة والحساسية. تختلف الأسباب المعدنية أيضًا: إنكونيل 625 هو أوستنيتي ولا يشكل مارتنسيت أو لديه نافذة حساسية للهيدروجين كما يفعل الكربون أو الفولاذ منخفض السبائك.

ما بعد-المعالجة الحرارية للحام (PWHT) - بشكل عام غير مطلوبة، ولكن مع استثناءات مهمة

بالنسبة لغالبية تطبيقات Inconel 625 - خدمة مقاومة للتآكل-، وخدمة درجة حرارة عالية-، والتصنيع الهيكلي - بعد-المعالجة الحرارية للحام (PWHT) ليست مطلوبة وليست مفيدة. تعتبر حالة اللحام-مقبولة تمامًا للخدمة، بشرط أن يتم تنفيذ إجراء اللحام بشكل صحيح مع التحكم في إدخال الحرارة ودرجات الحرارة البينية.

استثناءات مهمة حيث يمكن تحديد PWHT:

خدمة الغاز الحامض (بيئات H2S) وفقًا لمعيار NACE MR0175 / ISO 15156: قد تكون هناك حاجة إلى معالجة حرارية لتخفيف الضغط لتقليل ضغوط اللحام المتبقية والحفاظ على صلابة معدن اللحام أقل من HRC 40.

الخدمة المبردة (أقل من -100 درجة): قد تكون هناك حاجة إلى محلول التلدين عند 1150 درجة متبوعًا بالتبريد السريع لضمان الاستقرار الكامل والمتانة الأوستينيت في درجات حرارة منخفضة للغاية.

التقسية بالتعتيق (إذا تم استخدام Inconel 625 في الترسيب-بشكل مقسى وفقًا لمعيار AMS 5663 درجة 2): يتطلب دورة تعتيق محددة؛ راجع مواصفات المواد المعمول بها.

اللحامات المعدنية المتباينة (Inconel 625 إلى الفولاذ الكربوني): قد تتطلب تمريرات الزبد من Inconel 625 على جانب الفولاذ الكربوني PWHT وفقًا لمعيار ASME VIII أو B31.3 لتلبية متطلبات PWHT الخاصة بالفولاذ الكربوني -، وتطبيق PWHT قبل إجراء اللحام المختلف.

التخميل وما بعد-تنظيف اللحام

بعد اللحام، تمثل المنطقة الملونة بالحرارة -(المنطقة التي تغير لونها والمجاورة للحام) في Inconel 625 منطقة تم فيها تمزيق الطبقة السلبية لأكسيد الكروم وقد تحتوي على مناطق مستنفدة من الكروم-. بالنسبة إلى تطبيقات التآكل-الحرجة (على سبيل المثال، الأدوية، ومعالجة الأغذية، وخدمة مياه البحر)، يوصى بتخميل ما بعد-اللحام:

التنظيف الميكانيكي: فرشاة سلكية من الفولاذ المقاوم للصدأ (مخصصة لسبائك النيكل) يتبعها السفع الكاشطة باستخدام الخرز الزجاجي أو وسائط الألومينا.

التخميل الكيميائي: محلول حمض النيتريك 20% عند درجة حرارة 50-60 درجة لمدة 30 دقيقة، يليه الشطف والتجفيف الكامل بالماء. وبدلاً من ذلك، يتم تخميل حامض الستريك وفقًا لمعيار ASTM A967.

معجون التخليل: معجون تخليل حمض الهيدروفلوريك-يتم تطبيقه على مناطق الصبغة الحرارية؛ فعالة للغاية ولكنها تتطلب معدات الوقاية الشخصية الكاملة والتخلص منها الخاضع للرقابة.

الأسئلة المتداولة

ج: رقم ER308L (للفولاذ المقاوم للصدأ 304L) وER316L (للفولاذ المقاوم للصدأ 316L) يحتويان فقط على 10-14% Ni و18-20% Cr - غير مناسب تمامًا لمطابقة خصائص المعدن الأساسي Inconel 625. سيؤدي استخدام هذه الحشوات إلى إنتاج وصلة ذات مقاومة أقل للتآكل وقوة في درجات الحرارة العالية مقارنة بالمادة الأساسية، مما يؤدي إلى إنشاء منطقة تآكل أو فشل تفضيلية مضمونة عند كل عملية لحام. الحشو الصحيح هو ERNiCrMo-3 (GTAW/GMAW) أو ENiCrMo-3 (SMAW) لكل AWS A5.14 وA5.11 على التوالي. لا توجد بدائل مقبولة لهذه المعادن الحشو عند لحام الانكونيل 625 في حالة التآكل أو في درجات الحرارة المرتفعة.

س: هل التسخين المسبق مطلوب قبل لحام الانكونيل 625؟

ج: لا يلزم التسخين المسبق - لـ Inconel 625 ويجب عدم تطبيقه. على عكس الكربون أو الفولاذ منخفض السبائك-، فإن Inconel 625 عبارة عن سبيكة أوستنيتي لا تحتوي على تقصف الهيدروجين أو مشاكل تحويل المارتنسيت التي تتطلب تسخينًا مسبقًا. إذا كانت درجة حرارة المعدن الأساسي أقل من 5 درجات (على سبيل المثال، من التخزين البارد أو الظروف الخارجية)، فإن التسخين المعتدل -حتى درجة الحرارة المحيطة (الحد الأقصى 20 درجة ) مقبول لإزالة رطوبة التكثيف. أي تسخين مسبق فوق درجة حرارة الغرفة يؤدي إلى نتائج عكسية: فهو يزيد من مدخلات الحرارة ويرفع درجة حرارة الممرات البينية فوق الحد الأقصى البالغ 100 درجة، مما يزيد من التحسس وخطر التشقق الساخن.

س: ما الذي يسبب المسامية في لحامات Inconel 625 GTAW، وكيف يمكنني إصلاحها؟

ج: تكون المسامية في لحامات Inconel 625 GTAW دائمًا تقريبًا ناتجة عن أحد المصادر الثلاثة: (1) تلوث السطح - بالزيت أو الرطوبة أو الأكسيد على المعدن الأساسي أو سلك الحشو؛ نظيفة وفقا للبروتوكول في القسم 3.1. (2) حماية جودة الغاز - الأرجون بدرجة نقاء أقل من 99.99% أو خط غاز ملوث؛ استبدال الغاز وتفجير الخطوط قبل اللحام. (3) طول القوس طويل جدًا - أقواس أطول من 4 مم تسحب غازات الغلاف الجوي؛ تقصير القوس. تنجم المسامية الناتجة عن SMAW بشكل شائع عن -الأقطاب الكهربائية الممتصة للرطوبة؛ تُخبز الأقطاب الكهربائية على حرارة 150 درجة لمدة ساعتين وتُحفظ في فرن قضيب. يتم الإصلاح عن طريق طحن المنطقة المسامية بالكامل وإعادة اللحام-بإجراء مصحح.

س: ما هي طريقة تجربة الاقتراب من الموت الأفضل لفحص اللحامات Inconel 625؟

ج: يعتمد اختيار طريقة تجربة الاقتراب من الموت على نوع العيب محل الاهتمام والكود المطبق: (1) الاختبار الإشعاعي (RT) - الأفضل للعيوب الحجمية (المسامية، والشوائب، وعدم الاختراق في ممرات جذر الأنابيب). معيار الصناعة لـ ASME B31.3 خدمة السوائل العادية. (2) اختبار الموجات فوق الصوتية للمصفوفة المرحلية (PAUT) - يتفوق على RT التقليدي للعيوب المستوية (نقص الانصهار والشقوق الساخنة) وفحص القسم السميك-. يتم تحديده بشكل متزايد بدلاً من RT للتطبيقات البحرية والنووية. (3) اختبار اختراق السائل (PT / FPI) - طريقة فحص السطح الإلزامية؛ يكشف عن الشقوق السطحية-المتصلة والمسامية ونقص الانصهار عند ممر الغطاء. (4) الاختبار البصري (VT) - مطلوب لجميع اللحامات الإنتاجية بغض النظر عن تجربة الاقتراب من الموت الأخرى؛ يتحقق من شكل الخرزة والتقويض وحالة السطح. إن Inconel 625 غير-مغنطيسي، لذا فإن اختبار الجسيمات المغناطيسية (MT) غير قابل للتطبيق.

س: هل يمكن لحام مادة Inconel 625 بالفولاذ الكربوني، وما الإجراء المطلوب؟

ج: نعم، يتم لحام Inconel 625 بانتظام بالفولاذ الكربوني في تكوينات اللحام المعدني المتباين (DMW) - على سبيل المثال، عند الانتقال من أنابيب الفولاذ الكربوني إلى أنابيب Inconel 625 في المصانع الكيميائية. الإجراء الموصى به هو: (1) تطبيق طبقة "زبدة" من معدن الحشو ERNiCrMo-3 على جانب الفولاذ الكربوني، بسمك 3-6 مم عادةً، باستخدام GTAW. (2) قم بتطبيق PWHT على قطعة الفولاذ الكربوني (إذا كان ذلك مطلوبًا بموجب الكود المطبق لرقم P من الفولاذ الكربوني) قبل إجراء لحام الربط. (3) قم بطحن أو طحن طبقة الزبدة إلى سطح نظيف. (4) قم بعمل وصلة لحام بين الفولاذ الكربوني المدهون بالزبدة وInconel 625 باستخدام حشو ERNiCrMo-3. لا تقم بتطبيق PWHT بعد اللحام - فهذا من شأنه أن يؤدي إلى حساسية Inconel 625 HAZ. مطلوب WPS/PQR مخصص للتركيبة المتباينة بموجب القسم التاسع من ASME.