Paslanmaz çelik kaplı boru oluşturmak için kaynak kaplaması nasıl uygulanır?

Kaynak Kaplama Kaplamasının Temelleri

Kaynak kaplama veya yüzey kaplama olarak da bilinen kaynak kaplaması, oluşturmak için kullanılan bir üretim işlemidir. paslanmaz çelik kaplı boru Daha ucuz bir karbon veya düşük alaşımlı çelik destek borusunun iç yüzeyi üzerine korozyona dayanıklı bir alaşım katmanı biriktirerek. Haddelenmiş veya patlamayla bağlanmış yöntemlerin aksine, kaynak kaplaması, kaplama katmanını füzyon kaynağı yoluyla metalurjik olarak oluşturur. İşlem, borunun iç kısmının tüm uzunluğu boyunca ardışık, üst üste binen kaynak boncuklarının uygulanması için otomatik bir kaynak sisteminin kullanılmasını içerir. Bu, temel malzemeye bütünleşik olarak bağlanan, tamamen yoğun, homojen bir paslanmaz çelik katman oluşturur. Temel amaç, karbon çeliğinin mekanik mukavemetini ve ekonomisini, paslanmaz çelik alaşımının spesifik korozyon, erozyon veya yüksek sıcaklık direnciyle birleştirerek zorlu hizmet ortamları için uygun maliyetli bir çözüm ortaya çıkarmaktır.

Kaplama Uygulaması için Birincil Kaynak İşlemleri

Kaplama katmanının uygulanması tutarlılık ve kalite sağlayan otomatik, hassas kaynak teknikleri ile gerçekleştirilir. Proses seçimi boru boyutu, istenen kaplama kalınlığı, üretim hızı ve alaşım bileşimi gibi faktörlere bağlıdır.

Tozaltı Ark Kaynağı (SAW)

Tozaltı Ark Kaynağı, büyük çaplı borularda kaynak kaplama kaplaması için yaygın bir yöntemdir. Ark, atmosferik kirlenmeyi, sıçramayı ve UV radyasyonunu önleyen granüler eriyebilir akı örtüsünün altına vurulur. SAW, yüksek biriktirme oranları ve derin penetrasyon sunarak kalın kaplamalı katmanların uygulanmasında verimli olmasını sağlar. Maksimum üretkenlik ve pürüzsüz, seyreltik bir kaplama yüzeyi için genellikle şerit elektrotlarla (örn. 60 mm genişlikte) kullanılır.

Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW/TIG)

Gaz Tungsten Ark Kaynağı, tüketilmeyen bir tungsten elektrot ve inert bir koruyucu gaz kullanır. Hassasiyeti ve ısı girdisi üzerindeki mükemmel kontrolü ile tanınan GTAW, yüksek saflıkta, düşük seyreltmeli kaynak birikintileri üretir. Bu, kaplamanın korozyon direncini korumak için karbon çeliğinin taban borusundan karışımının en aza indirilmesinin gerekli olduğu Inconel veya Hastelloy gibi yüksek performanslı alaşımlarla kaplama yaparken kritik öneme sahiptir. Genellikle daha küçük çaplar veya kritik kök geçişi için kullanılır.

Gazaltı Metal Ark Kaynağı (GMAW/MIG)

Gaz Metal Ark Kaynağı, sürekli beslenen bir sarf tel elektrot ve koruyucu gaz kullanır. Soğuk Metal Transferi (CMT) gibi modern otomatik GMAW işlemleri kaplama için oldukça etkilidir. CMT, ısı girişini önemli ölçüde azaltır, seyreltmeyi ve bozulmayı en aza indirirken yüksek hızlı biriktirmeye de olanak tanır. Bu, onu çok çeşitli boru boyutları ve alaşım türleri için uygun hale getirerek kalite ve üretkenlik arasında iyi bir denge sunar.

Temel Proses Parametreleri ve Kontrolü

Başarılı kaynak kaplaması, kaplanmış katmanın bütünlüğünü ve performansını garanti etmek için çeşitli parametreler üzerinde sıkı kontrol gerektirir. Sapma, nihai ürünü tehlikeye atacak kusurlara yol açabilir.

• Isı Girişi: Amper, voltaj ve hareket hızının hassas kontrolü çok önemlidir. Aşırı ısı girişi seyreltmeyi (kaynağa karışan baz metalin yüzdesi) artırır, bu da kaplamadaki krom ve nikel içeriğini düşürerek korozyon direncini azaltabilir. Ayrıca aşırı distorsiyona ve artık gerilimlere neden olabilir.
• Seyreltme Kontrolü: Hedef tipik olarak %10-15'in altındaki seyreltme seviyelerine ulaşmaktır. "Yağlama" katmanı kullanmak, kaynak parametrelerini optimize etmek ve salınımlı kaynak kafaları kullanmak gibi teknikler, baz metal karışımının en aza indirilmesine ve kaplama kimyasının spesifikasyonlara uygun olmasını sağlamaya yardımcı olur.
• Geçiş Sıcaklığı: Ardışık kaynak geçişleri arasındaki sıcaklığın yönetilmesi, özellikle hassaslaşmaya (krom karbür çökelmesi) duyarlı östenitik paslanmaz çeliklerde çatlamayı önlemek için çok önemlidir.
• Boncuk Yerleştirme ve Örtüşme: Otomatik sistemler, tutarlı boncuk geometrisi ve bitişik boncuklar arasında yeterli örtüşmeyi (genellikle %30-50) sağlamak için torç yolunu titizlikle planlar. Bu, füzyon eksikliği kusurlarını ortadan kaldırır ve eşit kalınlıkta bir kaplama tabakası oluşturur.

Malzeme Seçimi: Sarf Malzemeleri ve Taban Boruları

Kaynak sarf malzemelerinin seçimi doğrudan kaplama katmanının özelliklerini tanımlar. Dolgu metali, yalnızca nominal alaşımla eşleşmekle kalmayıp, gerekli servis korozyon direncine göre seçilmelidir.

Taban borusu veya destek çeliği tipik olarak karbon çeliği (örn. ASTM A106 Gr. B) veya düşük alaşımlı çeliktir. Birincil işlevi yapısal güç ve basınç kontrolü sağlamaktır. Kaplamadan önce yüzey iyice temizlenmeli (taşlama veya makineyle işleme yoluyla) ve yapışma kusurlarına neden olabilecek oksitleri, tortuları veya kirleticileri gidermek için incelenmelidir.

Başvuru Sonrası İşleme ve Denetim

Kaynak kaplaması uygulandıktan sonra kaplamalı boru birkaç kritik bitirme ve doğrulama adımından geçer. İç kaplama yüzeyi, pürüzsüz, son boyut toleransını elde etmek ve kirletici maddeleri hapsedebilecek veya akışı engelleyebilecek yüzey düzensizliklerini ortadan kaldırmak için sıklıkla işlenir veya taşlanır. Boru daha sonra sıkı bir tahribatsız muayeneye (NDE) tabi tutulur. Boya Penetrant Testi (PT) veya Manyetik Parçacık Testi (MT) yüzey çatlaklarını kontrol eder. Ultrasonik Test (UT), boru boyunca nihai kaplama kalınlığını eşit şekilde ölçmek ve kaplama ile ana metal arasındaki herhangi bir bağ eksikliğini tespit etmek için yaygın olarak kullanılır. Son olarak boru, spesifikasyon gerektirdiği takdirde ısıl işleme tabi tutulur (genellikle gerilimin giderilmesi için kaynak sonrası ısıl işlem) ve kompozit bir yapı olarak basınç bütünlüğünü doğrulamak için hidrostatik teste tabi tutulur.

Kaynak Kaplama Yönteminin Avantajları ve Sınırlamaları

Bu yöntemin artılarını ve eksilerini anlamak, proje tasarımında doğru malzeme seçimi için hayati öneme sahiptir.

• Avantajları: Bağlantı parçaları, vanalar ve boru dirsekleri gibi karmaşık geometrilerin kaplanması için olağanüstü tasarım esnekliği sunar. Nikel bazlı ve kobalt bazlı süper alaşımlar da dahil olmak üzere çok çeşitli alaşım kalitelerinin uygulanmasına olanak tanır. İşlem, hasarlı bileşenleri onarabilir ve aşınmış yüzeyler oluşturabilir. Farklı metaller arasında "geçiş bağlantıları" oluşturulmasını sağlar.
• Sınırlamalar: Uzun, düz boru bölümleri için rulo yapıştırmaya kıyasla genellikle daha yavaş ve daha emek yoğun bir işlemdir. Döngüsel ısıtma ve soğutma önemli artık gerilimlere neden olabilir. Son derece düşük seyreltme elde etmek, gelişmiş proses kontrolü gerektirir. Parametreler mükemmel bir şekilde kontrol edilmezse gözeneklilik, çatlama veya eksik füzyon gibi kusurların oluşma riski vardır.

Sonuç olarak, kaynak kaplaması yoluyla paslanmaz çelik kaplamalı boru oluşturmak, karbon çeliği boruyu bimetalik bir ürüne dönüştüren karmaşık, mühendislik ürünü bir işlemdir. Otomatik kaynak, parametreler ve malzeme biliminin titiz kontrolü sayesinde, korozyon direncinin ve yapısal dayanıklılığın en önemli olduğu yerlerde sağlam ve ekonomik bir çözüm sunar.