संक्षारण प्रतिरोध के नुकसान से बचने के लिए डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ट्यूबों के लिए सही वेल्डिंग प्रक्रिया का चयन कैसे करें?

कुछ मिनटों की ख़राब वेल्डिंग डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ट्यूब के संक्षारण प्रतिरोधी गुणों को पूरी तरह से नष्ट कर सकती है। दुकान या क्षेत्र में निर्मित प्रत्येक जोड़ को अलग-अलग दो चरण माइक्रोस्ट्रक्चर को सावधानीपूर्वक संरक्षित करना चाहिए जो डुप्लेक्स को उसकी ताकत और प्रतिरोध प्रदान करता है। कठोर क्लोराइड और एसिड स्थितियों में मिश्र धातु के कठोर संक्षारण प्रतिरोध को बनाए रखना केवल रिसाव को रोकने से अधिक महत्वपूर्ण है।

मेटलर्जिकल फाउंडेशन: डुप्लेक्स को क्या विशिष्ट बनाता है
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (जैसे UNS S32205, S31803, या 2205) में लगभग 50% ऑस्टेनाइट और 50% फेराइट का संतुलित मिश्रण पाया जाता है। यह दो-चरणीय संरचना प्रदान करती है:

उच्च यांत्रिक शक्ति (लगभग दोगुनी 316L)।

क्लोराइड (एससीसी) के कारण होने वाले तनाव संक्षारण क्रैकिंग के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध।

34-36 का एक PREN (पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या) पिटिंग और दरार संक्षारण के लिए अच्छे प्रतिरोध को इंगित करता है।

वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान सामग्री तेजी से पिघलती है और जम जाती है। वेल्ड धातु और ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र (HAZ) में अंतिम चरण का संतुलन शीतलन दर और थर्मल इतिहास द्वारा निर्धारित किया जाता है। यदि प्रक्रिया गलत तरीके से की गई तो दो हानिकारक चीजें हो सकती हैं:

फेराइट का अधिक उत्पादन: जब धीमी शीतलन या उच्च ताप इनपुट के कारण फेराइट प्रबल होता है, तो कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध कम हो जाता है।

इंटरमेटेलिक चरण वर्षा, विशेष रूप से सिग्मा (σ) चरण (FeCrMo) और ची (χ) चरण, जो 600 और 900 डिग्री के बीच विकसित होते हैं। इन चरणों के विकास से इन आवश्यक मिश्र धातु तत्वों के आसपास के मैट्रिक्स में कमी आती है क्योंकि वे क्रोमियम और मोलिब्डेनम में समृद्ध हैं। गंभीर भंगुरता और पिटिंग संक्षारण प्रतिरोध में तेज गिरावट इसके परिणाम हैं।

दूसरी ओर, अपर्याप्त ताप इनपुट या अत्यधिक त्वरित शीतलन द्वारा बहुत अधिक ऑस्टेनाइट का उत्पादन किया जा सकता है, जिससे ताकत कम हो जाएगी। परिणामस्वरूप, एक सीमित प्रसंस्करण विंडो का पालन करने की आवश्यकता है।

डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग प्रक्रिया के महत्वपूर्ण तत्व
निम्नलिखित कारकों को एक उपयुक्त डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग विधि ट्यूब संक्षारण रोकथाम तकनीक द्वारा सटीक रूप से नियंत्रित किया जाता है।

1. भराव धातु का चयन
चरण संतुलन और संक्षारण प्रतिरोध को संरक्षित करने के लिए, भराव धातु की मिश्र धातु सामग्री आधार धातु के बराबर या उससे अधिक होनी चाहिए। 2205 डुप्लेक्स के लिए मानक फिलर ER2209 (UNS S39209) है। वेल्ड जमा में ऑस्टेनाइट उत्पादन को इसकी संरचना द्वारा प्रोत्साहित किया जाता है, जो आधार धातु के सापेक्ष निकल और नाइट्रोजन में कुछ हद तक मिश्रित होता है। यह फेराइट के त्वरित जमने के अनुकूल प्रभाव को पूरा करता है।

ईआर2594 जैसी फिलर धातु का उपयोग सुपर डुप्लेक्स ग्रेड (जैसे 2507) के लिए किया जाता है। डुप्लेक्स बेस मेटल पर, कभी भी ऑस्टेनिटिक फिलर (जैसे 308L या 316L) का प्रयोग न करें; परिणामी वेल्ड में गलत संक्षारण विशेषताएँ होंगी और दरार पड़ सकती है।

2. हीट इनपुट का नियंत्रण
यात्रा की गति, वोल्टेज और करंट सभी ऊष्मा इनपुट को प्रभावित करते हैं। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स के लिए सुझाई गई हीट इनपुट रेंज आमतौर पर 0.5 और 2.5 किलोजूल प्रति मिलीमीटर के बीच होती है। बहुत अधिक ऊष्मा इनपुट सुस्त शीतलन को प्रोत्साहित करता है, जो सिग्मा चरण के निर्माण और फेराइट के मोटे होने की अनुमति देता है; बहुत कम ताप इनपुट से अपूर्ण संलयन या अत्यधिक फेराइट का खतरा रहता है।

2205 ट्यूबों की गैस टंगस्टन आर्क वेल्डिंग (जीटीएडब्ल्यू) का लक्ष्य आमतौर पर 0.5-1.5 केजे/मिमी है। यदि इंटरपास तापमान को बारीकी से नियंत्रित किया जाता है, तो स्पंदित स्प्रे ट्रांसफर के साथ गैस मेटल आर्क वेल्डिंग (जीएमएडब्ल्यू) के लिए कुछ बड़ी रेंज (2.0 केजे/मिमी तक) स्वीकार्य हो सकती है।

3. तापमान इंटरपास
इंटरपास तापमान को अगले पास से पहले वेल्ड क्षेत्र का तापमान 150 डिग्री से कम और प्रारंभिक पास के दौरान अक्सर 100 डिग्री से नीचे रखना आवश्यक है। उच्च इंटरपास तापमान से गर्मी जमा होती है, जो शीतलन अवधि को बढ़ाती है और सिग्मा चरण वर्षा को प्रोत्साहित करती है। पतली दीवारों (उदाहरण के लिए, 2-3 मिमी) वाली ट्यूबों के लिए पासों के बीच प्राकृतिक वायु शीतलन पर्याप्त हो सकता है। मोटे हिस्सों के लिए जबरन हवा को ठंडा करना या पास के बीच लंबे समय तक इंतजार करना आवश्यक है।

4. पीठ का शुद्धिकरण और परिरक्षण
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील वेल्ड के वेल्ड फेस और रूट साइड दोनों को परिवेशी ऑक्सीजन से संरक्षित करने की आवश्यकता होती है। ट्यूब वेल्डिंग के संबंध में:

1-3% नाइट्रोजन वाला आर्गन एक सामान्य प्राथमिक परिरक्षण गैस है। नाइट्रोजन की एक छोटी मात्रा, एक ऑस्टेनाइट स्टेबलाइज़र, वेल्ड धातु में इच्छित चरण संतुलन को संरक्षित करने में परिरक्षण गैस सहायता में जोड़ा जाता है।

बैक पर्जिंग: रूट बीड को ऑक्सीकरण से रोकने के लिए, शुद्ध आर्गन (या 2-5% नाइट्रोजन के साथ आर्गन) को ट्यूब के अंदरूनी हिस्से से शुद्ध किया जाता है। क्रोमियम ऑक्साइड स्केल, जो ऑक्सीजन प्रदूषण से उत्पन्न होते हैं, क्रोमियम की कमी और संक्षारण प्रतिरोध में कमी का कारण बनते हैं।

5. वेल्डिंग विधि और प्रक्रिया
डुप्लेक्स ट्यूबों के लिए, स्पंदित चाप विधियों (स्पंदित GTAW या स्पंदित GMAW) का उपयोग किया जाता है क्योंकि वे

ऊष्मा इनपुट को कम करने के लिए उच्च शिखर धारा और उसके बाद निम्न पृष्ठभूमि धारा का उपयोग करें।

वेल्ड पूल प्रबंधन को बढ़ावा दें और संकीर्ण दीवारों पर जलने की संभावना कम करें।

एक ऐसा माइक्रोस्ट्रक्चर बनाएं जो अधिक सुसंगत और बेहतर हो।

चौड़े बुनाई वाले मोतियों का उपयोग करने के बजाय, जो गर्मी इनपुट और धीमी गति से शीतलन को बढ़ाते हैं, मैन्युअल वेल्डिंग के लिए स्ट्रिंगर मोतियों (बिना बुनाई के सीधे पास) का उपयोग किया जाता है।

पोस्ट-वेल्ड सफाई (पिकलिंग और पैसिवेशन) महत्वपूर्ण कदम है
हीट टिंट (ऑक्साइड स्केल) वेल्ड की सतह और आसपास के HAZ पर दिखाई देगा, भले ही हीट इनपुट आदर्श हो। चूँकि क्रोमियम ऑक्सीजन के साथ अधिमानतः संपर्क करता है, जिससे अंतर्निहित धातु में कम क्रोमियम रह जाता है, यह ऑक्साइड परत क्रोमियम-ख़त्म हो जाती है। इस कमी वाले क्षेत्र में क्लोराइड सेवा में गड्ढे और दरार का क्षरण आसानी से शुरू हो जाता है।

वेल्डिंग के बाद सफाई आवश्यक है. दो प्रभावी तरीके हैं:

रासायनिक निष्कासन (अचार निकालना)
अचार बनाने का पेस्ट या स्नान: हीट टिंट को भंग कर दिया जाता है और नाइट्रिक एसिड (HNO₃) और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड (HF) के घोल का उपयोग करके क्रोमियम - की क्षीण परत को हटा दिया जाता है। अचार बनाने का पेस्ट वेल्ड और ट्यूबों के गर्मी से प्रभावित क्षेत्र पर लगाया जाता है, एक पूर्व निर्धारित समय (जैसे 15 से 60 मिनट) के लिए छोड़ दिया जाता है, और फिर पानी से पूरी तरह से धो दिया जाता है।

विसर्जन अचार बनाना: यद्यपि इसके लिए विशिष्ट उपकरण की आवश्यकता होती है, गर्म अचार स्नान में छोटी ट्यूब असेंबली या स्पूल भागों को डुबोना अधिक समान होता है।

यांत्रिक सफाई के बाद निष्क्रियता
पीसना या ब्रश करना: हीट टिंट को हटाने के लिए महीन अपघर्षक पैड या गैर-धात्विक ब्रश (जैसे स्टेनलेस स्टील वायर ब्रश, जो केवल डुप्लेक्स पर उपयोग किए जाते हैं और कार्बन स्टील पर कभी नहीं) का उपयोग किया जा सकता है। लोहे के किसी भी कण को ​​छोड़े बिना, पूरी रंगी हुई परत को पीसकर हटा देना चाहिए।

निष्क्रियता: निष्क्रिय क्रोमियम ऑक्साइड कोटिंग को बहाल करने के लिए, यांत्रिक सफाई के बाद सतह पर नाइट्रिक या साइट्रिक एसिड समाधान लगाया जाता है। अपने आप पीसने से धातु खराब हो सकती है और कम सुरक्षात्मक सतह बन सकती है, इसलिए यह कदम महत्वपूर्ण है।

उपयुक्त पिकलिंग के बाद, वेल्ड और HAZ का स्वरूप और संक्षारण प्रतिरोध मूल ट्यूब के समान होना चाहिए क्योंकि एक अच्छा वेल्ड संक्षारण के प्रति अभेद्य होता है। यदि हीट टिंट बनी रहती है तो वेल्ड विफलता का पहला बिंदु होगा।

वेल्ड गुणवत्ता सत्यापन के लिए फेराइट माप
फेराइट स्कोप, एक चुंबकीय प्रेरण उपकरण, का उपयोग वेल्ड धातु और एचएजेड की फेराइट सामग्री को मापने के लिए किया जाता है ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि वेल्डिंग प्रक्रिया ने उचित चरण संतुलन बनाए रखा है। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स के लिए, 30-70% (ऑस्टेनाइट को संतुलित करना) की फेराइट सामग्री अक्सर स्वीकार्य होती है। बहुत सारे विशिष्टताओं का लक्ष्य 40-60% है।

अत्यधिक ऑस्टेनाइट से ताकत कम हो जाती है, जो 30% से नीचे के मूल्यों से संकेत मिलता है।

अत्यधिक फेराइट को 70% से ऊपर के मूल्यों द्वारा दर्शाया जाता है, जो कठोरता को कम करता है और सिग्मा चरण के अस्तित्व का सुझाव दे सकता है (सिग्मा गैर - चुंबकीय है, लेकिन सिग्मा होने पर फेराइट प्रतिशत कम हो जाता है; असामान्य रूप से कम या असंगत फेराइट रीडिंग एक सुराग हो सकता है)।

महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में, एक वेल्डेड कूपन को इंटरमेटेलिक चरणों का पता लगाने के लिए माइक्रोस्ट्रक्चरल विश्लेषण (मेटलोग्राफी) से गुजरना पड़ सकता है। फेराइट अनाज के भीतर, सिग्मा चरण एक सूती या अवरुद्ध अवक्षेप के रूप में प्रकट होता है।

विशिष्ट त्रुटियाँ और उन्हें कैसे रोकें
ग़लती के परिणामों को रोकना
308L या 316Lवेल्ड के फिलर मेटल का उपयोग करने से दरार पड़ने का खतरा होता है और इसमें संक्षारण प्रतिरोध कम होता है। हर समय मैचिंग डुप्लेक्स फिलर (2205 के लिए ER2209) का उपयोग करें।
ओवरहीटिंग (2.5 केजे/मिमी से अधिक) कम पीआरईएन, भंगुरता, और सिग्मा चरण में वर्षा, गर्मी इनपुट का निर्धारण करें, एक स्पंदित चाप को नियोजित करें, और एक गति प्रतिबंध निर्धारित करें।
150 डिग्री से ऊपर तापमान इंटरपास, हीट बिल्डअप सिग्मा को प्रोत्साहित करता है, मापने के लिए थर्मोकपल का उपयोग करें; बीच-बीच में इसे ठंडा होने दें।
कोई ट्यूब रूट बैक पर्ज नहीं, क्रोमियम की कमी, रूट बीड ऑक्सीकरण, और दरार संक्षारण, शुद्ध करने के लिए आर्गन या आर्गन {{0} नाइट्रोजन संयोजन का उपयोग करें
वेल्ड किनारे पर हीट टिंट को जगह पर छोड़ने से, स्थानीयकृत जंग शुरू हो जाती है। मशीन का उपयोग करके अचार बनाना या निष्क्रिय करना।
ग्राइंडिंग व्हील या कार्बन स्टील ब्रश का उपयोग करना गैल्वेनिक संक्षारण लौह प्रदूषण के कारण होता है। विशेष स्टेनलेस स्टील उपकरण का उपयोग करें, आदर्श रूप से केवल डुप्लेक्स के लिए।
योग्यता और वेल्डिंग प्रक्रिया विशिष्टता (डब्ल्यूपीएस)
किसी भी औद्योगिक अनुप्रयोग के लिए ASME सेक्शन IX, AWS D1.6, या ISO 15614 जैसे कोड के अनुसार एक औपचारिक वेल्डिंग प्रक्रिया विशिष्टता (WPS) बनाई और योग्य होनी चाहिए। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ट्यूबों के लिए डब्ल्यूपीएस में निम्नलिखित स्पष्ट रूप से बताया जाना चाहिए:

आधार धातु की मोटाई सीमा और ग्रेड।

भराव धातु का वर्गीकरण (जैसे, ER2209)।

GTAW, GMAW, या SMAW वेल्डिंग तकनीक।

composition and flow rate of shielding gases.

पीठ को शुद्ध करने के लिए गैस और तकनीक।

हीट इनपुट रेंज और विद्युत पैरामीटर (वोल्टेज, करंट और यात्रा गति)।

तापमान प्रतिबंध से अधिक, जैसे अधिकतम 150 डिग्री।

डुप्लेक्स के लिए आमतौर पर प्रीहीटिंग आवश्यक नहीं है जब तक कि परिवेश का तापमान 5 डिग्री से कम न हो।

पिकलिंग पेस्ट, विसर्जन, या मैकेनिकल + पैसिवेशन वेल्ड के बाद की सफाई के तरीके हैं।

फेराइट सामग्री स्वीकृति मानक (उदाहरण के लिए, वेल्ड धातु में 30-70% फेराइट)।

तन्यता और मोड़ परीक्षण के साथ-साथ संक्षारण परीक्षण (जैसे कि एएसटीएम जी48 के अनुसार फेरिक क्लोराइड पिटिंग परीक्षण) योग्यता परीक्षण के उदाहरण हैं। ट्यूब वेल्ड के लिए एड़ी धारा निरीक्षण या हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण भी आवश्यक हो सकता है।

फील्ड वेल्डिंग के लिए विचार
चूँकि पर्यावरण नियंत्रण अधिक कठिन है, इसलिए खेत में डुप्लेक्स ट्यूबों की वेल्डिंग करना (उदाहरण के लिए, टाई-इन्स या मरम्मत के लिए) दुकान वेल्डिंग की तुलना में अधिक कठिन है। इन पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है:

गैस व्यवधान को रोकने के लिए गैस लेंस और स्क्रीन का उपयोग करना पवन परिरक्षण के रूप में जाना जाता है।

तापमान की निगरानी: इंटरपास तापमान को मापने के लिए संपर्क पाइरोमीटर या इन्फ्रारेड थर्मामीटर का उपयोग करें।

पर्जिंग: बड़े - व्यास वाले ट्यूबों की पूरी लंबाई को खाली करना संभव नहीं हो सकता है; इसके बजाय, इन्फ्लेटेबल रबर प्लग से बने एक सीमित पर्ज बांध का उपयोग किया जा सकता है।

अचार बनाना: आस-पास के उपकरणों पर फैलने से रोकने के लिए, खेत में अचार बनाने का पेस्ट लगाना चाहिए और सावधानी से बेअसर करना चाहिए।

निष्कर्षतः, सामग्री की गुणवत्ता उस पर काम करने वाले हाथों पर निर्भर करती है।
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ट्यूबों के लिए, संक्षारण प्रतिरोध के विनाशकारी नुकसान को रोकने के लिए सही वेल्डिंग तकनीक चुनना महत्वपूर्ण है। अत्यधिक ताप इनपुट, उच्च इंटरपास तापमान, बेमेल भराव धातुएं, या क्रोमियम {{1} घटित हीट टिंट की उपस्थिति, ये सभी संतुलित ऑस्टेनाइट {{2} फेराइट माइक्रोस्ट्रक्चर को कमजोर कर सकते हैं जो डुप्लेक्स को इसकी ताकत और पिटिंग प्रतिरोध प्रदान करता है। वेल्ड ज़ोन एक व्यवस्थित प्रक्रिया के कारण मूल ट्यूब के समान संक्षारण प्रदर्शन को बनाए रखता है जो गर्मी इनपुट (आमतौर पर 0.5-2.5 केजे / मिमी), 150 डिग्री से नीचे इंटरपास तापमान, 2205 बेस मेटल के लिए ईआर 2209 भराव, निष्क्रिय बैक पर्जिंग और कठोर पोस्ट {{9} वेल्ड पिकलिंग को नियंत्रित करता है। सफलता की पुष्टि फेराइट माप (30-70% फेराइट) द्वारा की जाती है। एक अच्छी तरह से बनाया गया वेल्ड जंग के प्रति अप्रभावी होता है; सामग्री केवल उतनी ही अच्छी होती है जितने हाथ उसे जोड़ते हैं।