Miks nõuab 316 roostevabast terasest ümbrise seina paksus alla 1,0 millimeetri elektrilise sukelsoojendi ääriku kinnitamiseks spetsiaalseid keevitusprotseduure?

Tootmisinseneridele ja kvaliteedi tagamise spetsialistidele mõeldud elektriliste sukelsoojendite tootmisel üks olulisemaid protseduure on kinnitusäärikute kinnitamine roostevabast terasest 316 kestale. Vigane keevisõmblus võib võimaldada protsessivedeliku sissetungimist, elektrilühiseid või küttekeha täielikku eraldamist. Keevitusprotsessid normaalse seinapaksusega üle 1,5 mm on hästi välja kujunenud. Alla 1,0 mm paksuste -seinaliste 316 kestade keevitamine tekitab selgeid probleeme. Õhukese seina madal soojusmass põhjustab kiiret kuumuse-ja läbipõlemist-, liigse tera moodustumist ja korrosioonikindluse kaotust. Selles artiklis kirjeldatakse õhukese seinaga 316 kestade keevitusprobleemide mõõtmist ja vajalike protseduuriliste muudatuste kindlaksmääramist, et tagada ääriku töökindlus.

Õhukese{0}}seinaga 316 keevitamise soojusjuhtimise probleemid
To weld a 316 sheath to a mounting flange the base metal is melted using heat to generate a fusion zone. For a thick-walled sheath (>1,6 mm) ümbritseva materjali jahutusradiaator eemaldab keevisvannist kuumuse ja hoiab ära liigse temperatuuri tõusu. Alla 1,0 mm paksuse -seinaga ümbrise korral on jahutusradiaatori mõju tühine. Sama keevitusvool, mis tekitaks kontrollitud keevisvanni 1,6 mm seinas, sulab läbi 0,9 mm seina millisekundite jooksul. 316. Roostevaba terase termiline difusioon on normaaltemperatuuril ligikaudu 4 mm2/s. Soojusjuhtivus läbi 0,9 mm paksuse võtab aega vaid 0,02 sekundit. See tähendab, et kui soojussisend ei ole täpselt reguleeritud, saavutab kesta tagumine pool sulamistemperatuuri praktiliselt kohe pärast kaare käivitamist. Läbipõlemine tekitab ümbrisesse augu, mis paljastab MgO isolatsiooni ja takistustraadi. Isegi ilma täieliku-läbipõlemiseta põhjustab märkimisväärne soojussisend kuumusest{17}}mõjutatud tsoonis terade jämedust. Õhukeste seinaosade tera suurus võib olla ASTM 7-8 (20-30 mikronit) kuni ASTM 2-3 (100-150 mikronit). Kroomkarbiidid sadestuvad eelistatavalt jämedateralistel piiridel, mis vähendab kloriidi tingimustes 316 mehaanilist tugevust ja, mis veelgi olulisem, korrosioonikindlust.

Õhukese seinaga 316 kestade keevitusprotseduurid on vajalikud
0,8–1,0 mm 316 ümbrise õigeks keevitamiseks kinnitusääriku külge tuleb tüüpilises gaasvolframkaarkeevitusprotsessis teha viis muudatust. Keevitusvoolu tuleks kõigepealt vähendada 40–60%, võrreldes 1,6 mm seinapaksusega meetodiga. 1,6 mm 316 tüüpilised voolud on 60-80 amprit; 0,9 mm puhul vähendatakse vahemikku 25-35 amprini. Teiseks vajate impulssvoolu lainekuju. Kasutatakse 20–30% taustvoolu ja impulsside sagedus on 50–100 Hz, mis võimaldab keevisvannil impulsside vahel veidi jahtuda, et kuumus ei koguneks. Kolmandaks tuleks sõidukiirust suurendada 200–300 mm-ni minutis, võrreldes paksude seintega 100–150 mm minutis. Suurema kiirusega suunatakse vähem soojust pikkuseühiku kohta. Neljandaks, tavalise 2,4 mm asemel väiksema läbimõõduga, 1,0 mm või 1,6 mm, volframelektroodi kasutamine suurendab kaare stabiilsust madalatel vooludel. Viiendaks ja kõige olulisemaks, ümbrise sisemusse tuleb paigaldada gaasitõke. Keevitamise ajal väldib argooni läbimine kesta sisemusse tagumise külje oksüdeerumist ja pakub mõningast jahutust. Ilma tugigaasita on sisepind paljastatud ja ulatuslikult oksüdeerunud, jättes kroomivaese kihi, mis on altid korrosioonile.

Minimaalne seinapaksus erinevate keevitusprotsesside korral
Järgmises tabelis on näidatud minimaalsed vastuvõetavad ümbrise seinapaksused 316 jaoks erinevate äärikukinnituste keevitusprotsesside jaoks ja nendega seotud protseduurimuudatused. Väärtused kehtivad mehaanilise tugevuse täieliku läbitungivõmbluse jaoks.

Keevitusprotsess Minimaalne ümbrise seina paksus 316 järjepideva keevitamise jaoks Nõutav protseduuri muudatus Suhteline maksumus|Standardne keevisõmbluse kvaliteet
GTAW (standard), manuaal 1,2 mm1,2 mm Puudub; ei soovitata alla selle Hea 1,2 mm madalal
Käsitsi GTAW (impulss) 0,9 mm Tagagaas Alumine amprid Impulssvool Mõõdukas; nõuab asjatundlikku operaatorit Madal kuni mõõdukas
Automatiseeritud GTAW (impulss) 0,8 mm Protseduurid täielikuks kvalifitseerimiseks: Keskmine Hea õige seadistusega
Laserkeevitus 0,6 mm Täpne sobivus-üles, tühimik puudub, kiire joondamine oluline Madal soojussisendSuurepärane;
Elektronkiirkeevitus 0,5 mm Vajalik vaakumkamber Suurepärane; oksüdatsiooni puudub Väga kõrge
Takistuskeevitus (eend) 0,8 mm Spetsiaalselt projekteeritud äärikute väljaulatuvus Hea väikese läbimõõduga Madal kuni keskmine
Jootmine (mitte keevitamine) 0,5 mm Hõbeda- või niklipõhine täitemetall Mõõdukas tugevus; mitte kõrge rõhu jaoks Madal
Enamiku tööstuslike elektriliste sukelkütteseadmete rakendusi on kõige parem keevitada ümbristega, mille seinapaksus on 0,9–1,2 mm. Automatiseeritud impulss-GTAW tagasigaasiga on kõige levinum protsess. Sest<0.9 mm, laser welding is the most reliable, although the capital equipment cost is much higher. For flanged heaters, manufacturers without laser welding capabilities shall provide a minimum wall thickness of 1.0 mm to assure weld reliability.

Õhukese{0}}seina keevisõmblused: ülevaatus- ja kvalifikatsiooninõuded
Õhukese{0}}seinaga 316 ümbriste puhul on vaja põhjalikumat uurimist kui paksude-seina keevisõmbluste puhul, kuna vigade jaoks on vähem ruumi. Alla 1,2 mm pikkuste ümbriste puhul visuaalsest kontrollist ei piisa. Radiograafiline või värvaine läbitungimise kontroll tehakse proovivõtu alusel. Sagedus põhineb tootmismahul ja rakenduse kriitilisusel. Väiksemate kui 1,0 mm kestade puhul on soovitatav kontrollida 100% värvi läbitungimist. Õhukeste{11}}seina keevisõmbluste vastuvõetavad standardid peaksid lubama vähesel määral alatäitmist (kuni 10% seina paksusest), kuid mitte pragusid, poorsust üle 0,2 mm läbimõõduga ega{14}}läbipõlemist. Kõik õhukeseseinalised keevitatud sõlmed, mis on mõeldud kasutamiseks surve all, tuleb samuti läbi viia heeliumi lekkekatse. Hea keevisõmbluse lekkekiirus on alla 1 x 10-7 mbar·l/sek. Kui kütteseadet kasutatakse söövitavas keskkonnas, on soovitatav teha keevismetalli ferriidikatse. Ferriidisisaldus > 5% viitab valikulise korrosiooni tekkimise võimalusele kloriidi kasutamisel. Parima korrosioonikindluse tagamiseks peaks keevismetallferriidi kontsentratsioon 316–316 keevisõmbluses olema vahemikus 2–5%. Õhukeste seinakatete määramisel peaksid insenerid nõudma tootjalt keevitusmeetodi kvalifikatsioonikirjeid, mis näitavad läbitungimisprofiili ristlõike mikrograafe, kuumusega{32}}mõjutatud tsooni tera suurust ja läbipõlemise{34}}tunnuseid pole. Kui tarnija kõhkleb nende dokumentide esitamisel, ei tohiks teda usaldada õhukeseseinaliste kütteseadmete tarnimisel. Keevitusmeetodi ümberkvalifitseerimise kulud on minimaalsed, võrreldes keevisõmbluse pragude või lekete tõttu tekkinud rikete kuludega.