용접 강관의 가로 균열: 근본 원인 및 예방

균열은 용접 파이프 생산에서 발생하는 가장 심각한 결함 중 하나로 남아 있으며 치수 편차나 표면 흠과 달리 가장 관대하지 않은 것 중 하나이기도 합니다. - 용접 이음새의 균열은 사용 하중 하에서 전파되어 완전한 실패로 이어질 수 있는 구조적 결함입니다. 용접 파이프의 균열은 일반적으로 용접선을 기준으로 한 방향에 따라 두 가지 범주로 분류됩니다.세로방향 균열, 이는 용접 이음매와 평행하게 진행됩니다.가로 균열, 그것을 가로질러 실행됩니다. 이 기사에서는 가로 균열이 발생하는 이유 -와 이를 방지하기 위해 생산자가 제어해야 하는 사항, 특히 나선형 균열(SSAW) 나선형 솔기의 기하학적 구조가 관련된 일반 용접 야금에 자체 고려 사항을 추가하는 용접 파이프.

용접 파이프의 가로 균열은 용접 금속 자체의 응고 및 결정화 과정에서 가장 흔히 발생하며 이후에는 발생하지 않습니다. 용융된 용접 풀이 냉각됨에 따라 풀의 외부 가장자리에서 중앙선을 향해 안쪽으로 점진적으로 응고되며 입자는 열 흐름 방향으로 성장합니다. 이러한 응고는 부피 수축을 동반합니다. - 금속은 액체에서 고체로 전이하면서 더 적은 공간을 차지하고 실온으로 더 냉각되면서 계속 수축합니다.

그 수축이 발생합니다인장 응력주변 모재와 이미 응고된 용접 금속이 수축에 저항하기 때문에 전개 응력은 용접 중심선에 가장 크게 집중됩니다. 용접 중심선은 마지막 액체 금속이 응고되고 풀 양쪽의 결정립 경계가 거의 정면으로 만나는 지점입니다.- 결정립 구조가 좋지 않거나 유해한 미량 원소가 결정립 경계를 약화시켰거나 공정 제어가 불량하여 응력 자체가 필요한 것보다 높기 때문에 중심선 영역이 인장 응력 -을 수용할 수 없는 경우 - 균열이 용접 방향에 수직으로 열립니다. 이러한 수직 방향은 정확하게 세로 방향 균열이 아닌 가로 방향 균열을 만드는 것입니다.

아래 다이어그램은 이 메커니즘을 보여줍니다. 용접 토치를 따라가는 응고 전면, 풀이 냉각됨에 따라 용접 라인을 가로질러 당기는 수축 응력, 응력이 집중되는 중심선에 결과적으로 균열이 발생합니다.

응고 수축 응력은 모든 용접의 기본 조건입니다. - 완전히 제거할 수는 없으며 관리만 가능합니다. 그러나 두 번째 요인은 일반적인 수축 응력을 훨씬 더 쉽게 실제 균열로 전환시킵니다. 용접 금속 및 나선형-용접 파이프 생산에 낮은-융점-불순물이 존재한다는 것입니다.구리는 가장 흔한 범죄자이다.

구리는 예상치 못한 소스에서 용접 풀에 들어갑니다. 보관 중 표면 녹을 방지하고 용접 장비를 통한 전기 접촉 및 공급을 개선하기 위해 용접 와이어에 적용되는 얇은 구리 코팅입니다. 와이어가 고속으로 접촉 팁을 통해 공급됨에 따라 마찰로 인해 팁의 보어가 점차 마모되고, 와이어 코팅과 마모된 팁에서 구리 접촉 팁 자체의 미세한 구리 입자-가 떨어져 나와 플럭스와 아크로 운반되어 궁극적으로 용융된 용접 풀에 도달합니다.

구리는 강철보다 훨씬 낮은 온도에서 녹습니다. 용접 풀이 응고됨에 따라 존재하는 모든 구리는 벌크 강철 매트릭스와 함께 응고되지 않습니다. - 더 오랫동안 액체 상태로 유지되고 결정립 경계로 분리되어 젖어 약해집니다. 이것은 다음과 같은 형태입니다.액체-금속 취성: 정상적인 응고 수축으로 인해 이미 인장 응력을 받고 있는 결정립 경계는 구리가 응집력을 손상시켰기 때문에 이제 해당 응력에 대한 저항이 훨씬 적습니다. 그 결과, 오염되지 않은 용접부가 문제 없이 견딜 수 있는 응력 수준에서 구리-로 오염된 경계에 가로 균열이 나타납니다.

가로 균열을 방지하는 것은 단일 수정의 문제가 아닙니다. - 기본 수축 응력과 용접을 취약하게 만드는 금속 오염을 모두 제어해야 합니다. 실제로 이는 프로세스 제어의 다섯 가지 영역으로 요약됩니다.

1. 용접재료 선정

출발점은 모재에 적합한 화학적 성질을 갖고 유해한 미량 원소가 과도하게 포함되지 않은 용접 와이어와 플럭스를 선택하는 것입니다. 소모품을 신중하게 선택하면 애초에 용접 풀에 들어가는 불순물의 기본 수준이 줄어들고, 이는 공정 다운스트림에서 다른 일이 발생하는 것과 관계없이 횡균열 가능성을 낮춥니다. 이는 용접이 시작되기도 전에 내려지는 결정이며, 용접 금속이 얼마나 깨끗한지에 대한 상한선을 설정합니다. - 다운스트림 프로세스 제어의 양은 잘못된 소모품 선택을 완전히 보상할 수 없습니다.

2. 베벨 설계 및 침투 제어

용접 접합부의 홈 또는 베벨 형상은 용접 금속이 용착되는 양과 응고 패턴이 전개되는 방식에 직접적인 영향을 미칩니다. 여기서의 일반적인 원칙은 조인트에 실제로 필요한 관통 깊이를 희생하지 않고 가능한 경우 내부 용접 베벨을 줄이는 것입니다. 적절한 침투력과 결합된 내부 베벨이 작을수록 용접 풀 부피가 작아지고 응고 경로가 짧아지며, 두 가지 모두 용접이 냉각됨에 따라 발생하는 수축 응력의 크기가 줄어듭니다. 이러한 균형을 올바르게 맞추려면 베벨 설계와 라인에서 실제로 사용되는 용접 매개변수(전류, 전압, 이동 속도) 간의 긴밀한 조정이 필요합니다. 베벨 설계는 결합된 공정과 분리하여 평가할 수 없기 때문입니다.

3. 정밀성형 및 롤 정렬

특히 나선형-용접 파이프에서 플랫 스트립을 나선형 파이프 본체로 성형하는 롤{1}}성형 공정의 정확성은 용접이 시작되기 전에 용접 접합부에 존재하는 잔류 응력과 직접적인 관련이 있습니다. 스트립 모서리가 정밀하게 정렬되지 않은 경우 - 일관된 간격, 일관된 모서리 높이, 의도한 파이프 직경과 일치하는 일관된 곡률 - 용접은 일반적인 응고 수축 외에도 기하학적 불일치를 수용해야 합니다. 추가된 잔류 응력은 가로 균열이 시작되기 전에 사용 가능한 마진을 낮춥니다. 생산 현장에서 "형상 튜닝"이라고도 하는 정밀한 성형은 나중에 용접 매개변수에서 이를 보상하려고 하기보다는 소스에서 잔류 응력을 줄입니다.

4. 용접 형태 인자 제어

그만큼용접 폼 팩터- 용접 비드의 표면 폭과 침투 깊이의 비율 -은 균열 민감성과 직접적으로 잘 문서화된 관계를 가지고 있습니다.- 좁고 깊은 용접 풀은 입자가 양쪽에서 안쪽으로 가파르게 성장하고 중앙선에서 거의 정면으로 만나면서 응고되며, 좁은 띠를 따라 수축 응력이 집중됩니다. 더 넓고 얕은 용접 풀을 사용하면 입자가 더 얕은 각도로 중심을 향해 성장할 수 있으며, 이를 집중시키는 것이 아니라 더 넓은 영역에 걸쳐 동일한 전체 수축 응력을 분산시킵니다.

실제 목표로는 용접 폼 팩터가 일반적으로 유지됩니다.1 이상(침투 깊이보다 큰 비드 폭) 특히 이러한 응력 집중을 방지합니다. 이는 주로 용접 전류, 전압 및 이동 속도 설정을 통해 제어되며, 전극 마모, 플럭스 조건 및 주변 온도조차도 특정 날짜에 생산되는 실제 비드 형상을 이동할 수 있으므로 공칭 매개변수 설정만으로 가정하기보다는 일상적인 공정 적격성 평가의 일부로 검증해야 합니다.

5. 접촉 팁 및 구리 오염 제어

구리 오염은 실제로 관련된 소량에 비해 불균형적으로 피해를 주는 요소이기 때문에 일반적인 소모품 품질의 부작용으로 취급되기보다는 전용 공정 관리가 필요합니다. 여기에는 보어 마모가 심해지기 전 접촉 팁의 예정된 검사 및 교체, 눈에 띄는 박리 또는 코팅 저하에 대한 와이어 피드 모니터링, 구리 픽업이 반복적으로 문제가 되었던 더 가벼운 또는 대체 표면 처리로 와이어를 지정하는 경우가 포함됩니다. 이 오염 경로는 균열이 실제로 나타날 때까지 완성된 용접에서 거의 보이지 않기 때문에 사후 문제 해결보다 예방적 유지 관리 규율이 더 중요한 영역 중 하나입니다.

SSAW 또는 기타 용접 파이프를 소싱하는 구매자의 경우 횡균열은 비파괴 검사-에 의해 발견된 감지 가능한 결함으로 이미 진행되어 길이가 이미 거부되거나 수리되어 주문에 비용 및 일정 위험이 추가되지 않는 한 표준 압연 인증서에서 거의 보이지 않습니다. 보다 신뢰할 수 있는 접근 방식은 공급업체의 공정 제어로 인해 가로 균열이 처음부터 발생하지 않는지 평가하는 것입니다. 특히 규모가 크거나 높은-사양 프로젝트의 경우 주문하기 전에 다음 사항을 확인해 볼 가치가 있습니다.

• 단순히 설정하는 것이 아니라 용접 폼 팩터를 모니터링하는 방법을 물어보십시오.단순히 목표 매개변수 시트 -를 인용하는 대신 생산 중에 비드 폭-대-깊이 비율이 실제로 측정되고 검증되는 방법을 설명할 수 있는 공급업체는 - 종이 사양이 아닌 실제 공정 제어를 보여줍니다.
• 접촉 팁 교체 간격 및 전선 취급 관행에 대해 문의하십시오.접점 팁에 대한 예방적{0}}유지보수 일정이 정의되어 있고 코팅 손상을 방지하기 위해 용접 와이어의 보관/취급이 통제된 공급업체는 결함이 발생한 후에만 대응하는 것이 아니라 구리 오염 경로를 사전에 해결하고 있습니다.
• 용접하기 전에 어떤 성형/정렬 공차가 유지되는지 확인하세요.특히 나선형-용접 파이프의 경우 용접 패스 이전의 스트립 모서리 정렬이 접합부의 잔류 응력과 직접적인 관련이 있기 때문입니다.
• 용접 이음매에 적용되는 실제 비파괴 검사 범위를-요청하세요.- 전체- 길이 테스트는 샘플링된 검사 체계에서 놓칠 수 있는 문제를 포착하며 이는 대부분의 다른 품질 특성보다 균열{2}} 유형 결함에 더 중요합니다. 왜냐하면 감지를 벗어나는 균열은 파이프가 공장을 떠난 후에도 오랫동안 서비스 부하 하에서 전파될 수 있기 때문입니다.
• 용접 매개변수가 생산 실행별로 검증되었는지 또는 정적이라고 가정하는지 물어보십시오.비드 형상 및 용접 품질은 시간이 지남에 따라 전극 마모, 플럭스 상태 및 기타 변수에 따라 변할 수 있기 때문에 초기 절차 적격성 평가를 영구적인 -로 처리하는 대신 주기적으로 매개변수 -를 재인증하는 공급업체는 생산된 처음 몇 길이뿐만 아니라 전체 주문에 걸쳐 보다 일관된 균열 저항성을 제공합니다.
• 프로젝트 사양에서 허용하는 경우 직경과 벽 두께가 비슷한 이전 주문의 생산 데이터나 예를 요청하세요., 균열 민감성은 파이프 형상 및 공정 매개변수에 의해 영향을 받고, 비슷한 크기에 대한 공급업체의 실적은 품질 시스템에 대한 일반적인 주장보다 더 직접적인 지표이기 때문입니다.

가로 균열은 궁극적으로 제어 가능한 결함이며 용접 공정에 내재된 위험이 아닙니다-. 그러나 이를 제어하려면 표준 사양 시트에 표시되지 않는 세부 사항(비드 형상, 접촉 팁 조건 및 성형 정밀도)에 주의가 필요하며 모두 건전한 소모품 선택과 함께 작동합니다. 화학 및 기계적 테스트 결과에만 의존하기보다는 검증 단계에서 이러한 세부 사항에 대해 문의하는 구매자는 프로젝트 후반부에 균열 관련 거부로 인한 일정 및 비용 영향을 피할 수 있는 훨씬 더 강력한 위치에 있습니다.{2}}

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