Submerged Arc Welding (SAW): Udstyr og applikationer

Efter at have læst denne artikel vil du lære om: - 1. Introduktion til sænket buesvejsning (SAW) 2. Udstyr og materialer til SAW 3. Elektrisk kredsløb og opsætning 4. Typer af fælles og kantforberedelse 5. Forberedelse 6. Anvendelser.

Introduktion til nedsænket buesvejsning (SAW):

Med accept af svejsning som en fabrikationsproces for store konstruktioner som skibe, broer og trykbeholdere, er behovet for at gøre det til en høj deponeringshastighedsmetode øget. Den primære svejseproces, der blev brugt på det tidspunkt, var skærmet metalbuesvejsning med næsten alle typer elektroder, der for tiden er tilgængelige, undtagen jernpulvertypen. Forsøg blev gjort for at bruge lange og tykke elektroder med tungere strømme, men det gjorde svejsepolens størrelse for stor til effektiv manipulation.

Reduktion i diameter førte til øget opvarmning på grund af joule effekt. Efter at have mislykkedes med lange og tykke elektroder blev der gjort forsøg på at mekanisere processen ved hjælp af et magasin af stokelektroder af normal størrelse for at matche dem mekanisk efter hinanden. Systemet fandt imidlertid ikke fordel med fabrikanterne på grund af mangel på elektrodemanipulation og sværhedsgraden ved bueinitiering hver gang en ny elektrode blev ført ind i leddet.

De endelige forsøg på brugen af ​​spolelektroder med løs flux hældt foran svejsepuljen til at dække svejsemetallet førte til den vellykkede udvikling af nedsænket lysbuesvejsning i 1930'erne næsten samtidigt, både i USSR og USA. Siden da har processen, både i sine automatiske og halvautomatiske versioner, fundet bred anvendelse i industrien. Submerged buesvejsning (SAW) kaldes også undertiden som "sub-bue" svejsning.

Udstyr og materialer til SAW:

Udstyr til SAW afhænger af, om processen er af den automatiske type eller den halvautomatiske type. Til automatisk SAW består det af en svejsestrømkilde, en ledningsføler og et styresystem, et automatisk svejsearme, en fluxbeholder med fluxforsyningsmekanisme, et fluxgendannelsessystem og en transportmekanisme, som normalt består af en transportvogn og skinnerne .

En strømkilde til automatisk SAW-proces skal vurderes til 100% arbejdscyklus, da svejsningen ofte tager mere end 10 minutter at fuldføre. Både AC og DC strømkilder anvendes, og de kan være af konstant strøm (CC) eller konstant spænding (CV) type. For enkeltbue er DC-strømkilde med CV næsten uafbrudt, mens vekselstrømkilder oftest anvendes til multi-elektrode SAW.

Generelt svejse ensretter anvendes som strømkilder for at få et aktuelt område på 50A til 2000A, men oftest SAW er lavet med et nuværende interval på 200 til 1200 ampere.

Svejsepistolen til automatisk SAW er fastgjort til trådmatemotoren og indeholder aktuelle pick-up-tip til at give den elektriske kontakt til ledningselektroden. Flusetanken er fastgjort til svejseproppen, og den kan være magnetisk betjent gennem ventiler, så de kan åbnes eller lukkes af styresystemet.

Til halvautomatisk SAW er udstyret anderledes end det, der anvendes til automatisk SAW, idet den har en strømkilde med lavere rating, og det automatiske svejseprojekt er udskiftet med en svejsepistol og kabelanordning med fluxbeholder fastgjort til den og det bruger ingen vogn eller skinner.

Strømkilden til halvautomatisk svejsning er af DC-type og kan have en lavere arbejdscyklus end 100%. Trækpistolen er forsynet med en kontakt for at starte eller stoppe svejsningen.

En sugetype fluxgenvindingsenhed anvendes til at samle den usmeltede flux i en beholder, hvorfra det kan henvises til tragten; alternativt kan den genvundne flux direkte tilføres til tragten, især i de kraftige SAW-systemer.

Et nedsænket buesvejsningssystem er undertiden lavet ret komplekst ved at inkorporere yderligere funktioner som søm tilhængere, vævere, arbejdsbevægelser osv. De vigtigste forbrugsmaterialer, der kræves til nedsænket buesvejsning, er ledningerne og fluxerne.

Elektrisk kredsløb og opsætning til SAW:

Fig. 8.1 viser det elektriske kredsløb for SAW, mens fig. 8.2 viser blokdiagrammet. En egentlig opsætning til automatisk nedsænket buesvejsning er vist i figur 8.3.

Fig. 8.1 Elektrisk kredsløbsdiagram for nedsænket lysbuesvejsning

Typer af fælles og kant forberedelse til SAW:

Hovedsageligt to typer svejsearbejde, f.eks. Rump og filet, er lavet af nedsænket buesvejsning. Imidlertid kan også perifere led i strudse-, filet-, hjørne- eller lapetyperne svejses med denne proces. Forskellige typer kantpræparation med detaljerne af sporvinklen, rodfladen, rodgapet (hvis nogen) og de tolerancer, der normalt er tilladt på dem, er angivet i figur 8.11.

Fig. 8.11 Typer af fælles forberedelse til nedsænket buesvejsning

Fællesforberedelsen varierer alt efter tykkelsen af ​​materialet, der skal svejses og kan omfatte flangede, firkantede, enkeltskråne og dobbelte skråkantstyper. Ifølge den fulgte procedure kan svejsninger laves enten fra den ene side eller fra begge sider.

Forberedelse af SAW:

Neddykket buesvejsning kræver mere grundig forberedelse og bedre tilpasning end afskærmet metalbuesvejsning. Dette skyldes, at der i SAW er dannet en stor smeltet metalbassin, så hvis opsætningen er dårlig, kan det smeltede metal og slaggen løbe ud gennem huller, hvilket påvirker svejsekvaliteten.

I SMAW, hvis afstanden ikke er ensartet, kan operatøren tage sig af det ved at ændre hastigheden og manipulationen af ​​elektrodbevægelsen; I SAW er processen imidlertid automatisk, og leddene er dækket af flux, så ingen sådanne kontroller kan påvirkes, og kvaliteten af ​​svejsningen er derfor alvorligt påvirket af sammenføjningen.

Fusionsfladerne og de tilstødende områder af emnerne skal rengøres af rust, olie, maling, fugt og andre fremmede materialer. Dårlig rengjorte flade ansigter kan resultere i porøsitet. Både rillefladerne og det tilstødende metal i en bredde på op til 50 mm skal rengøres grundigt. Det er bedre at rengøre og justere de dele, der skal svejses lige før svejsningen, da ellers rust kan dække dem igen på kort tid. Et tyndt lag af mølle skal dog ikke påvirke svejsens kvalitet.

Rengøring af fusionsfladerne efter samling af delene kan ikke producere det ønskede resultat, fordi rustflekker kan komme ind i hullerne mellem de tilstødende og overlappende kanter, hvilket fører til porøsitet i svejsninger.

Der skal lægges særlig vægt på afstanden mellem de dele, der skal svejses. Spaltet skal være ensartet og inden for de fastsatte grænser. Når backupplader, fluxmadrasser eller andre anordninger anvendes til at holde højsvæskemetallet og smeltet slagge tilbage, bør afstanden i en stødsammenføjning ikke overstige 2 mm for en metaltykkelse på op til 16 mm og 3 mm for en pladetykkelse på over 16 mm. Spalten i svejsefilet og lapskår, med en vippelektrode, må ikke overstige 1-5 til 2 mm.

Automatisk svejsningshoved begynder at bevæge sig langs leddet, så snart en bue er ramt. Derfor er der sandsynligvis mangel på fusion ved svejsens start, hvor metallet endnu ikke er tilstrækkeligt opvarmet. Ved afslutningen af ​​svejsningen kan porer eller krympeslanger dannes i det fyldte krater.

Derfor er det tilrådeligt at bruge indløbs- og udløbsfliker eller plader, som vist i figur 8.12. Indløbs- og udløbsplader og det samlede arbejde holdes sædvanligvis i position ved manuelt svejsede klibber. Tungbelagte elektroder bør anvendes til tacksvetsning, da bare eller let belagte elektroder kan producere klipsvejsninger med porer og hulrum.

Anvendelser af SAW:

Undervandsbuesvejsning anvendes hovedsageligt til svejsning af lavt kulstof og lavlegeringsstål, men med udvikling af egnede fluxer kan den anvendes med succes til svejsning af rustfrit stål, kobber, aluminium og titanbasislegeringer. SAW er også i stand til at svejses mellem kulstofstål, varmebestandige stål, korrosionsbestandige stål og mange højstyrkestål. Processen kan også tilpasses til svejsning af nikkel og monel (33/66 Cu-Ni) mv.

Denne proces anvendes hovedsageligt i downhand-svejsepositionen til pladetykkelser mellem 5 og 50 mm, især hvor svejsningerne er lige og lange. De maskiner, der anvendes til sådanne svejsninger, er bue af selvkørende traktortype. Ved mindre og cirkulære svejsninger kan emnerne omdannes til et stationært svejsehoved. SAW anvendes i vid udstrækning til stød- og filetsvejsninger i tunge industrier som skibsbyggeri, fremstilling af trykbeholdere, jernbanevognstanker, bygningsingeniør, rørsvejsning og lagertanke. Til svejsning af lagertanke på stedet er specielle selvdrevne maskiner med apparater til indsamling af spildflux brugt til at lave perifere sømsvejsninger.

Svejsninger fremstillet af SAW har høj styrke og duktilitet med lavt hydrogen- og nitrogenindhold.

Specifikke anvendelser af Wire and Flux Combinations of SAW:

Til forskel fra bred accept af standardspecifikationerne for belagte elektroder synes der ikke at være nogen konkret aftale blandt producenterne af SAW-fluxer for at blive enige om nogen fastsatte standarder. Følgelig varierer de efterfølgende standarder fra en fabrikation til en anden. Detaljer i denne sektion og baseret på dem, der er opnået hos en af ​​de største leverandører af SAW-ledninger og flusser, der fremstiller disse materialer under ledelse af en større multinationale inden for svejsning af forbrugsstoffer og udstyr.

Tre ledninger af ledninger og ni fluxegenskaber, i visse kombinationer, anvendes til nedsænket lysbuesvejsning af konstruktionsstål, mellemtrækstål, mikrolegerede eller HSLA-stål og rustfrit stål til at dække et bredt anvendelsesområde.

SAW-ledninger :

Ledninger til nedsænket lysbuesvejsning af små og mellemstore kulstål samt HSLA-stål er kategoriseret som klasse A, klasse C og klasse C-Mo med de kemiske sammensætninger som angivet i tabel 8.2.

SAW Fluxes:

Både agglomererede og smeltede fluxer er tilgængelige til brug med forskellige ledningsgrader.

Agglomererede fluxer frembringer svejsebestemmelser med bedre duktilitet og slagstyrke sammenlignet med smeltede fluxer. Alloyoverføringseffektivitet er også bedre i tilfælde af agglomererede fluxer, og derfor foretrækkes de, når høj procentdel af legeringsoverførsel fra fluxen er påkrævet. Agglomererede fluxer har lavere bulkdensitet og følgelig under identiske svejseparametre mindre flux smeltes for en given mængde svejsepåfyldning sammenlignet med smeltede strømninger.

Imidlertid reagerer agglomererede fluxer på fugt på samme måde som lavhydrogenelektroder, det vil sige, at de har tendens til at give svejsemetalporøsitet på selv lavt fugtindhold. Derfor kræver de mere grundig tørring før brug i forhold til smeltede fluxer.

Smeltede fluxer kan også afhente fugt, når de opbevares under fugtig atmosfære, men de kan tolerere en stor procentdel af fugtighed i forhold til svejsemetalporøsitet. Desuden kræver de mindre drastisk opvarmning for at fjerne den optagne fugt. Fusionerede fluxer er mere tolerante over for mølle skala, olie, fedt og snavs på arbejdsflader sammenlignet med agglomererede fluxer.

Fluxer, uanset om de er agglomererede eller smeltede, skal tørres grundigt inden brug. I stærkt begrænsede stål og mellemstål med høj træksikkerhed skaber fugtige strømninger brint i bågen, som kan føre til koldt revner i svejsemetallet eller HAZ.

Forskellige fluxer af disse to typer med nogle af deres egenskaber, der tilbydes af den nævnte fabrikant, er vist i tabel 8.3.

Specifikke anvendelser af visse kombinationer af SAW-ledningerne angivet i tabel 8.2 og SAW-fluxgrader givet i tabel 8.3 er beskrevet i tabel 8.4.

Stainless Steel Flux-I:

Denne flux anvendes med passende type rustfrit ståltråd. Strømmen er designet til at kompensere for tab af krom og nikkel over bue såvel som for at undgå kulstof og siliciumophæng.

Applikationer:

(i) For 18/8 Cr-Ni-stål skal fluxen anvendes med 18/8 (304 eller 304L) wire.

(ii) For 18/8 Mo stål skal fluxen anvendes med 18/8 Mo (316 eller 316L) wire.

(iii) For stål som 25/20 Cr-Ni (310) eller 25/12 Cr-Ni (309) skal fluxen anvendes med lidt overlegeret rustfrit ståltråd, det vil sige med højere niveauer af chrom og nikkel.

iv) For titanstabiliseret kvalitet af rustfrit stål skal fluxen anvendes med niobstabiliserede rustfrit ståltråde.

(v) Den kan bruges til strimlerklædning af rustfrit stål med passende kvaliteter af rustfrit ståltråde.

Rustfrit stål Flux-II:

Det adskiller sig fra rustfrit stålflux SS Flux-I, idet den kan overføre niob i svejseporten. Den skal bruges i kombination med passende type ustabiliseret rustfrit ståltråd for at opnå en niobstabiliseret svejsepåsætning. Strømmen er også designet til at kompensere for tab af krom og nikkel i buen og for at undgå kulstof og siliciumophæng.

Applikationer:

(i) For 18/8 Ti-stabiliserede stål skal fluxen anvendes med 18/8 u-stabiliseret wire.

(ii) For 18/8 titanstabiliserede Mo-stål skal fluxen anvendes med 18/8 Mo u-stabiliseret rustfrit ståltråd.