वेल्डेड स्टील पाइप में अनुप्रस्थ क्रैकिंग: मूल कारण और रोकथाम

क्रैकिंग वेल्डेड पाइप उत्पादन में सामने आने वाले सबसे गंभीर दोषों में से एक है, और यह आयामी विचलन या सतह दोष के विपरीत सबसे कम क्षमाशील - में से एक है, वेल्ड सीम में दरार एक संरचनात्मक दोष है जो सेवा भार के तहत फैल सकता है और पूरी तरह से विफलता का कारण बन सकता है। वेल्डेड पाइप में दरारें आम तौर पर वेल्ड लाइन के सापेक्ष उनके अभिविन्यास के आधार पर दो श्रेणियों में वर्गीकृत की जाती हैं:अनुदैर्ध्य दरारें, जो वेल्ड सीम के समानांतर चलता है, औरअनुप्रस्थ दरारें, जो इसके पार चलते हैं। यह आलेख विशेष रूप से अनुप्रस्थ क्रैकिंग पर केंद्रित है - यह क्यों बनता है, और निर्माता को इसे रोकने के लिए क्या नियंत्रित करने की आवश्यकता है, सर्पिल पर विशेष ध्यान देने के साथ (सॉ) वेल्डेड पाइप, जहां पेचदार सीम की ज्यामिति शामिल सामान्य वेल्डिंग धातु विज्ञान में अपने स्वयं के विचार जोड़ती है।

वेल्डेड पाइप में अनुप्रस्थ दरारें आमतौर पर वेल्ड धातु के जमने और क्रिस्टलीकरण के दौरान ही बनती हैं, उसके बाद नहीं। जैसे ही पिघला हुआ वेल्ड पूल ठंडा होता है, यह पूल के बाहरी किनारों से अंदर की ओर केंद्र रेखा की ओर उत्तरोत्तर जम जाता है, जिसमें ताप प्रवाह की दिशा में दाने बढ़ते हैं। यह जमना वॉल्यूमेट्रिक सिकुड़न के साथ होता है - धातु तरल से ठोस में संक्रमण करते समय कम जगह घेरती है और कमरे के तापमान तक ठंडा होने पर सिकुड़ती रहती है।

वह संकोचन उत्पन्न करता हैतन्य तनाववेल्ड के साथ, और क्योंकि आस-पास की आधार धातु और पहले से ही ठोस वेल्ड धातु संकुचन का विरोध करती है, विकासशील तनाव वेल्ड की केंद्र रेखा पर सबसे अधिक केंद्रित होता है, जहां अंतिम तरल धातु जम जाती है और जहां पूल के दोनों ओर से अनाज की सीमाएं लगभग सिर पर मिलती हैं। यदि वह केंद्र रेखा क्षेत्र तन्य तनाव को समायोजित नहीं कर सकता है - क्योंकि अनाज की संरचना प्रतिकूल है, क्योंकि हानिकारक ट्रेस तत्वों ने अनाज की सीमाओं को कमजोर कर दिया है, या क्योंकि तनाव स्वयं खराब प्रक्रिया नियंत्रण के कारण आवश्यकता से अधिक है - तो वेल्ड दिशा के लंबवत एक दरार खुलती है। वह लंबवत अभिविन्यास ही इसे अनुदैर्ध्य के बजाय अनुप्रस्थ दरार बनाता है।

नीचे दिया गया चित्र इस तंत्र को दर्शाता है: वेल्डिंग टॉर्च के पीछे ठोसीकरण का अग्र भाग, पूल के ठंडा होने पर वेल्ड लाइन के पार सिकुड़न तनाव का खिंचाव, और केंद्र रेखा पर परिणामी दरार का खुलना जहां वह तनाव केंद्रित होता है।

ठोसीकरण संकोचन तनाव प्रत्येक वेल्ड की एक आधारभूत स्थिति है - इसे पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है, केवल प्रबंधित किया जा सकता है। लेकिन एक दूसरा कारक सामान्य संकोचन तनाव को कहीं अधिक आसानी से वास्तविक दरार में बदल देता है: वेल्ड धातु में कम पिघलने वाली बिंदु अशुद्धियों की उपस्थिति, और सर्पिल वेल्डेड पाइप उत्पादन में,तांबा सबसे आम अपराधी है.

तांबा एक अप्रत्याशित स्रोत से वेल्ड पूल में प्रवेश करता है: भंडारण के दौरान सतह की जंग को रोकने और वेल्डिंग उपकरण के माध्यम से विद्युत संपर्क और फीडिंग में सुधार करने के लिए वेल्डिंग तार पर पतली तांबे की कोटिंग लगाई जाती है। जैसे ही तार उच्च गति से संपर्क टिप के माध्यम से फ़ीड करता है, घर्षण धीरे-धीरे टिप के बोर को घिसता है, और तार कोटिंग से और तांबे के संपर्क टिप से घिसे-पिटे सिरे दोनों से बारीक तांबे के कण - निकल जाते हैं और फ्लक्स और चाप में चले जाते हैं, अंततः पिघले हुए वेल्ड पूल तक पहुंच जाते हैं।

तांबा स्टील की तुलना में बहुत कम तापमान पर पिघलता है। जैसे ही वेल्ड पूल जम जाता है, कोई भी मौजूद तांबा बल्क स्टील मैट्रिक्स - के साथ जम नहीं पाता है, यह लंबे समय तक तरल रहता है और अनाज की सीमाओं से अलग हो जाता है, जहां यह उन्हें गीला और कमजोर कर देता है। यह का एक रूप हैतरल-धातु भंगुरता: अनाज की सीमा, पहले से ही सामान्य ठोसकरण संकोचन से तन्य तनाव के तहत, अब उस तनाव के प्रति बहुत कम प्रतिरोध है क्योंकि तांबे ने अपने सामंजस्य से समझौता कर लिया है। इसका परिणाम यह होता है कि तनाव के स्तर पर तांबे की दूषित सीमाओं पर अनुप्रस्थ दरारें दिखाई देती हैं जिन्हें एक असंदूषित वेल्ड बिना किसी समस्या के सहन कर सकता है।

अनुप्रस्थ दरार को रोकना किसी एक समाधान का मामला नहीं है - इसके लिए अंतर्निहित संकोचन तनाव और धातुकर्म संदूषण दोनों को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है जो वेल्ड को इसके प्रति संवेदनशील बनाता है। व्यवहार में, यह प्रक्रिया नियंत्रण के पाँच क्षेत्रों में आता है।

1. वेल्डिंग उपभोज्य चयन

प्रारंभिक बिंदु आधार सामग्री के अनुकूल और अत्यधिक हानिकारक ट्रेस तत्वों से मुक्त रसायन शास्त्र के साथ वेल्डिंग तार और फ्लक्स का चयन करना है। उपभोग्य सामग्रियों का सावधानी से चयन करने से सबसे पहले वेल्ड पूल में प्रवेश करने वाली अशुद्धियों का आधारभूत स्तर कम हो जाता है, जिससे प्रक्रिया में डाउनस्ट्रीम में और क्या होता है, इसकी परवाह किए बिना अनुप्रस्थ क्रैकिंग की संभावना कम हो जाती है। यह वेल्डिंग शुरू होने से पहले लिया गया एक निर्णय है, और यह इस बात की सीमा निर्धारित करता है कि वेल्ड धातु कितनी साफ हो सकती है - डाउनस्ट्रीम प्रक्रिया नियंत्रण की कोई भी मात्रा खराब उपभोग्य विकल्प के लिए पूरी तरह से क्षतिपूर्ति नहीं कर सकती है।

2. बेवल डिजाइन और प्रवेश नियंत्रण

वेल्ड जोड़ पर खांचे या बेवल ज्यामिति सीधे प्रभावित करती है कि वेल्ड धातु कितनी जमा है और जमने का पैटर्न कैसे विकसित होता है। यहां सामान्य सिद्धांत यह है कि जहां संभव हो, आंतरिक वेल्ड बेवल को कम किया जाए, बिना जोड़ की वास्तव में आवश्यक प्रवेश गहराई का त्याग किए बिना। एक छोटा आंतरिक बेवल, पर्याप्त पैठ के साथ मिलकर, एक छोटे वेल्ड पूल की मात्रा और एक छोटे ठोसकरण पथ में परिणत होता है, जो दोनों वेल्ड के ठंडा होने पर विकसित होने वाले संकोचन तनाव के परिमाण को कम करते हैं। इस संतुलन को सही करने के लिए बेवल डिज़ाइन और लाइन पर वास्तव में उपयोग किए जाने वाले वेल्डिंग मापदंडों (वर्तमान, वोल्टेज, यात्रा गति) के बीच घनिष्ठ समन्वय की आवश्यकता होती है, क्योंकि बेवल डिज़ाइन का मूल्यांकन उस प्रक्रिया से अलग करके नहीं किया जा सकता है जिसके साथ इसे जोड़ा जाता है।

3. परिशुद्धता निर्माण और रोल संरेखण

विशेष रूप से सर्पिल वेल्डेड पाइप में, रोल बनाने की प्रक्रिया की सटीकता, जो फ्लैट स्ट्रिप को हेलिकल पाइप बॉडी में आकार देती है, वेल्डिंग शुरू होने से पहले वेल्ड जोड़ पर मौजूद अवशिष्ट तनाव पर सीधा असर डालती है। यदि पट्टी के किनारों को सटीक संरेखण में नहीं लाया जाता है - लगातार अंतराल, लगातार किनारे की ऊंचाई, इच्छित पाइप व्यास से मेल खाती लगातार वक्रता - तो वेल्ड को सामान्य ठोसकरण संकोचन के अलावा एक ज्यामितीय बेमेल को समायोजित करना पड़ता है। वह अतिरिक्त अवशिष्ट तनाव अनुप्रस्थ दरार शुरू होने से पहले उपलब्ध मार्जिन को कम कर देता है। सटीक निर्माण, जिसे कभी-कभी उत्पादन तल पर "आकार ट्यूनिंग" के रूप में जाना जाता है, बाद में वेल्डिंग मापदंडों में इसकी भरपाई करने की कोशिश करने के बजाय स्रोत पर इस अवशिष्ट तनाव को कम कर देता है।

4. वेल्ड फॉर्म फैक्टर नियंत्रण

वेल्ड फॉर्म फैक्टर- वेल्ड बीड की सतह की चौड़ाई और उसकी प्रवेश गहराई के अनुपात - का क्रैकिंग संवेदनशीलता के साथ सीधा और अच्छी तरह से प्रलेखित संबंध है। एक संकीर्ण, गहरा वेल्ड पूल दोनों तरफ से तेजी से अंदर की ओर बढ़ने वाले अनाज के साथ जम जाता है और एक संकीर्ण बैंड के साथ सिकुड़न तनाव को केंद्रित करते हुए, केंद्र रेखा पर लगभग सिर पर मिल जाता है। एक व्यापक, उथला वेल्ड पूल अनाज को एक उथले कोण पर केंद्र की ओर बढ़ने की अनुमति देता है, जो समान समग्र संकोचन तनाव को केंद्रित करने के बजाय एक व्यापक क्षेत्र में वितरित करता है।

व्यावहारिक लक्ष्य के रूप में, वेल्ड फॉर्म फैक्टर को आम तौर पर रखा जाता हैऊपर 1(मनका की चौड़ाई प्रवेश गहराई से अधिक) विशेष रूप से इस तनाव एकाग्रता से बचने के लिए। इसे मुख्य रूप से वेल्डिंग करंट, वोल्टेज और यात्रा गति सेटिंग्स के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है, और इसे केवल नाममात्र पैरामीटर सेटिंग्स से ग्रहण करने के बजाय नियमित प्रक्रिया योग्यता के हिस्से के रूप में सत्यापित किया जाना चाहिए, क्योंकि इलेक्ट्रोड पहनने, फ्लक्स की स्थिति और यहां तक ​​कि परिवेश का तापमान किसी भी दिन उत्पादित वास्तविक मनका ज्यामिति को बदल सकता है।

5. संपर्क टिप और तांबा संदूषण नियंत्रण

चूँकि तांबे का संदूषण वास्तव में शामिल छोटी मात्रा के सापेक्ष एक ऐसा असंगत रूप से हानिकारक कारक है, इसलिए इसे सामान्य उपभोग्य गुणवत्ता के दुष्प्रभाव के रूप में मानने के बजाय समर्पित प्रक्रिया नियंत्रण की आवश्यकता होती है। इसमें बोर घिसाव महत्वपूर्ण होने से पहले संपर्क युक्तियों का निर्धारित निरीक्षण और प्रतिस्थापन, दृश्यमान फ्लेकिंग या कोटिंग गिरावट के लिए तार फ़ीड की निगरानी करना और कुछ मामलों में लाइटर या वैकल्पिक सतह उपचार के साथ तार को निर्दिष्ट करना शामिल है जहां तांबे का पिकअप एक आवर्ती मुद्दा रहा है। क्योंकि यह संदूषण मार्ग तैयार वेल्ड में काफी हद तक अदृश्य होता है जब तक कि वास्तव में दरार दिखाई न दे, यह उन क्षेत्रों में से एक है जहां निवारक रखरखाव अनुशासन प्रतिक्रियाशील समस्या निवारण से अधिक मायने रखता है।

SSAW या अन्य वेल्डेड पाइप खरीदने वाले खरीदार के लिए, मानक मिल प्रमाणपत्र में अनुप्रस्थ क्रैकिंग काफी हद तक अदृश्य है, जब तक कि यह पहले से ही गैर-{0}}विनाशकारी परीक्षण - द्वारा पकड़े गए पता लगाने योग्य दोष में प्रगति न कर चुका हो, जिसके बिंदु तक एक लंबाई पहले ही अस्वीकार या मरम्मत की जा चुकी हो, जिससे ऑर्डर में लागत और शेड्यूल जोखिम जुड़ जाता है। अधिक विश्वसनीय दृष्टिकोण यह मूल्यांकन करना है कि क्या आपूर्तिकर्ता की प्रक्रिया नियंत्रण पहले स्थान पर अनुप्रस्थ क्रैकिंग को असंभव बनाती है। ऑर्डर देने से पहले निम्नलिखित बिंदुओं की पुष्टि करना आवश्यक है, विशेष रूप से बड़ी या उच्चतर विशिष्टता वाली परियोजनाओं के लिए:

• पूछें कि वेल्ड फॉर्म फैक्टर की निगरानी कैसे की जाती है, न कि केवल सेट की जाती है।एक आपूर्तिकर्ता जो यह वर्णन कर सकता है कि उत्पादन के दौरान बीड की चौड़ाई {{0} से {{1} गहराई का अनुपात वास्तव में कैसे मापा और सत्यापित किया जाता है - केवल लक्ष्य पैरामीटर शीट - का हवाला देने के बजाय कागजी विनिर्देश के बजाय वास्तविक प्रक्रिया नियंत्रण का प्रदर्शन कर रहा है।
• संपर्क टिप प्रतिस्थापन अंतराल और तार प्रबंधन प्रथाओं के बारे में पूछें।संपर्क युक्तियों के लिए एक परिभाषित निवारक रखरखाव कार्यक्रम और कोटिंग क्षति से बचने के लिए वेल्डिंग तार के नियंत्रित भंडारण/हैंडलिंग वाला एक आपूर्तिकर्ता, दोष उत्पन्न होने के बाद केवल प्रतिक्रिया करने के बजाय तांबा संदूषण मार्ग को सक्रिय रूप से संबोधित कर रहा है।
• पुष्टि करें कि वेल्डिंग से पहले गठन/संरेखण सहनशीलता क्या है, विशेष रूप से सर्पिल वेल्डेड पाइप के लिए, क्योंकि वेल्ड पास से पहले स्ट्रिप एज संरेखण का जोड़ पर अवशिष्ट तनाव पर सीधा असर पड़ता है।
• वेल्ड सीम पर लागू वास्तविक गैर-विनाशक परीक्षण कवरेज का अनुरोध करें- पूरी लंबाई के परीक्षण में समस्या आती है, एक नमूना निरीक्षण व्यवस्था छूट सकती है, और यह अधिकांश अन्य गुणवत्ता विशेषताओं की तुलना में दरार प्रकार के दोषों के लिए अधिक मायने रखता है, क्योंकि एक दरार जो पता लगाने से बच जाती है, पाइप के मिल छोड़ने के बाद लंबे समय तक सर्विस लोड के तहत फैल सकती है।
• पूछें कि क्या वेल्डिंग पैरामीटर प्रति उत्पादन रन के योग्य हैं या स्थिर माने गए हैं।क्योंकि मनका ज्यामिति और वेल्ड गुणवत्ता समय के साथ इलेक्ट्रोड घिसाव, फ्लक्स स्थिति और अन्य चर के साथ बदल सकती है, एक आपूर्तिकर्ता जो प्रारंभिक प्रक्रिया योग्यता को स्थायी - मानने के बजाय समय-समय पर मापदंडों को - की आवश्यकता देता है, वह पूरे ऑर्डर में अधिक सुसंगत दरार प्रतिरोध प्रदान करता है, न कि केवल उत्पादित पहली कुछ लंबाई में।
• जहां परियोजना विनिर्देश इसकी अनुमति देता है, वहां समान व्यास और दीवार की मोटाई के पूर्व आदेशों से उत्पादन डेटा या उदाहरण मांगें, चूंकि दरार की संवेदनशीलता पाइप ज्यामिति के साथ-साथ प्रक्रिया मापदंडों से प्रभावित होती है, और तुलनीय आकारों पर आपूर्तिकर्ता का ट्रैक रिकॉर्ड गुणवत्ता प्रणालियों के बारे में सामान्य दावों की तुलना में अधिक प्रत्यक्ष संकेतक है।

ट्रांसवर्स क्रैकिंग अंततः एक नियंत्रणीय दोष है, वेल्डिंग प्रक्रिया का अंतर्निहित जोखिम नहीं है - लेकिन इसे नियंत्रित करने के लिए उन विवरणों पर ध्यान देने की आवश्यकता है जो मानक विनिर्देश शीट पर दिखाई नहीं देते हैं: मनका ज्यामिति, संपर्क टिप की स्थिति, और सटीक गठन, सभी ध्वनि उपभोज्य चयन के साथ मिलकर काम करते हैं। जो खरीदार केवल रसायन विज्ञान और यांत्रिक परीक्षण परिणामों पर भरोसा करने के बजाय योग्यता चरण में इन विशिष्टताओं के बारे में पूछते हैं, वे परियोजना में बाद में दरार से संबंधित अस्वीकृति के शेड्यूल और लागत प्रभाव से बचने के लिए बहुत मजबूत स्थिति में होते हैं।

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