Lasdefecten bij de metaalproductie: oorzaken en tegenmaatregelen

Hoe lasfouten worden geclassificeerd

Lassen verbindt metaal door een plaatselijke smelt te creëren die stolt tot een gegoten structuur die wordt begrensd door gedeeltelijk gesmolten moedermetaal. Elk defectmechanisme komt voort uit die reeks: problemen in de vloeistofpoel, problemen tijdens het stollen en problemen die worden veroorzaakt door de hitte die het omringende metaal absorbeert. Begrijpen in welke van de drie stadia een defect valt, is de snelste manier om een ​​tegenmaatregel te kiezen, omdat de corrigerende actie voor een stollingsscheur niet dezelfde is als de actie voor een waterstofscheur die uren na het lassen ontstaat.

Heet kraken en koud kraken

Heetscheuren ontstaan ​​terwijl de las nog aan het stollen is. Films met een laag-smeltpunt- verrijkt met zwavel, fosfor of andere restelementen blijven vloeibaar tussen groeiende korrels, en de krimpspanning van een sterk ingesloten verbinding scheurt deze films uit elkaar. Het verschijnt meestal langs de middellijn van de kraal of op de smeltlijn waar het stollen eindigt, en kan onmiddellijk zichtbaar zijn of pas nadat het gewricht is afgekoeld en uitgerekt.

Tegenmaatregelen richten zich afzonderlijk op de drie ingrediënten:

Beperk de terughoudendheid. Pas de lasvolgorde aan, laat beweging toe en gebruik gebalanceerd laswerk aan beide zijden van de verbinding waar het ontwerp dit toelaat.

Verander de vorm van de kraal. Een bredere, ondiepere hiel met een iets lagere voortbewegingssnelheid en een bescheiden weefsel verminderen de spanningsconcentratie in de middenlijn; diepte{1}}tot-breedteverhoudingen groter dan ongeveer 1,2 zijn steeds gevoeliger voor scheuren in de hartlijn.

Controlechemie. Controleer of de zwavel en fosfor in de moederplaat en het vulmiddel binnen de specificatie vallen en vermijd overmatige verdunning door een basismetaal met een hoog- zwavelgehalte.

Koudscheuren is een waterstofprobleem en meestal een staalprobleem. Atoomwaterstof opgelost in het lasmetaal diffundeert naar de door hitte beïnvloede zone, waar een harde martensitische microstructuur en hoge restspanning samen een scheur vormen. Het treedt vaak uren of dagen na het lassen op. Daarom worden vertraagde inspectie- en vasthoudtijden gespecificeerd voor staalsoorten met dikke- en hoog-koolstof-equivalent. De tegenmaatregelen zijn eveneens goed ingeburgerd: verbruiksartikelen met een laag-waterstofgehalte, zoals E7018 H4 geclassificeerd volgens AWS A5.1, correcte opslag en her-herdroging van de elektroden, controle van de voorverwarm- en interpass-temperatuur, en een waterstofafgiftebehandeling na-het lassen voor zware secties. Naarmate het koolstofequivalent boven ongeveer 0,40 uitkomt, wordt voorverwarmen verplicht in plaats van optioneel.

Porositeit, insluiting van slakken en gebrek aan fusie

Porositeit is het meest voorkomende defect dat door radiografie wordt gevonden en het gemakkelijkst te elimineren zodra de bron is geïdentificeerd. Vocht op het verbindingsoppervlak, olie, verf, walshuid, condensatie in de gasleiding en turbulentie die lucht in de boog zuigt, produceren allemaal gas dat niet kan ontsnappen voordat het zwembad bevriest. Praktische controles zijn onder meer het drogen van het gewrichtsgebied, het gebruik van beschermgas van geverifieerde zuiverheid met de juiste stroomsnelheid (overmatige stroming veroorzaakt juist de turbulentie die luchtinsluiting veroorzaakt), het handhaven van het juiste contact-tip-met-werkafstand, en het elimineren van tocht rond de boog.

Het opnemen van slak is specifiek voor flux-dragende processen. Het ontstaat wanneer de flux tussen de passages niet wordt verwijderd, wanneer de bewegingshoek de slak voor het bassin duwt, of wanneer de boogenergie te laag is om de slak gesmolten en drijvend te houden. Bij multi-werk is het schoonmaken van de tussendoorgangen een formele stap en geen optionele stap.

Gebrek aan fusie en gebrek aan penetratie zijn geometrische fouten. Ze treden op wanneer de boog de wortel of zijwand niet bereikt: een te lage stroomsterkte, een te hoge voortbewegingssnelheid, een verkeerd uitgelijnde elektrodehoek, een te krappe verbindingsopening of een schuine voorbereiding die een ongesmolten plank achterlaat. Dit zijn ook de defecten die het meest waarschijnlijk over het hoofd worden gezien bij visuele inspectie. Daarom wordt ultrasoon of radiografisch onderzoek gespecificeerd voor volledige- penetratievoegen.

Detectie, acceptatie en reparatie

Defectcontrole werkt alleen als de inspectie snel feedback geeft. Oppervlakte- en bijna-{1}}oppervlaktedefecten worden gevonden door visueel onderzoek en kleurpenetratietesten; volumetrische defecten door radiografische tests of ultrasone tests, waarbij phased array-technieken de detectie van vlakke defecten zoals gebrek aan fusie verbeteren. Acceptatie wordt normaal gesproken uitgedrukt als een kwaliteitsniveau in plaats van als een goed of slecht oordeel: ISO 5817 definieert de niveaus B, C en D voor stalen boog{4}}lasverbindingen, terwijl AWS D1.1 acceptatiecriteria voor structureel staalwerk vaststelt, en ASME BPVC Sectie IX en Sectie V de procedurekwalificatie en -onderzoek voor drukapparatuur regelen.

Reparatie zelf is een risico. Het opgraven van een defect en opnieuw-lassen introduceert een vierde thermische cyclus, extra bescherming en een nieuwe door hitte beïnvloede zone. Daarom moet de reparatieprocedure gekwalificeerd zijn en het aantal toegestane reparaties beperkt. Als de defecten groot zijn, is het wegsnijden van het gewricht meestal goedkoper dan het najagen van individuele indicaties.

Veel voorkomende fouten bij de kwaliteitscontrole van laswerkzaamheden

Het behandelen van de kleur of het uiterlijk van de las als het enige acceptatiecriterium in reactieve metalen zoals titanium en aluminium, waar verontreiniging in een vroeg stadium onzichtbaar is.

Het opslaan van lage-waterstofelektroden in open pijlkokers en ervan uitgaande dat de classificatie nog steeds van toepassing is op de boog.

Dikke secties lassen zonder voorverwarmingsberekening en dagen later tijdens de hydrotest koudescheuren vinden.

Het gebruik van een overmatige beschermgasstroom en het creëren van turbulentie die lucht in de boog trekt, terwijl we geloven dat alleen zuiverheid het zwembad beschermt.

Het overslaan van interpass-reiniging, waarbij een routinematige multipass-verbinding wordt omgezet in een slakinsluitingsrapport.

Het toestaan ​​van ongekwalificeerde reparatielassen, die statistisch gezien de oorzaak zijn van een groot deel van de servicefouten.

Veelgestelde vragen

Vraag: Wat is de meest voorkomende oorzaak van lasporositeit?
Vocht en oppervlakteverontreiniging zijn de belangrijkste oorzaken, gevolgd door problemen met de gasstroom. Vochtige elektroden, roestige of olieachtige platen, condensatie in de gasleiding en turbulente stroming die lucht meesleurt, leveren allemaal hetzelfde resultaat op. Daarom begint de diagnose normaal gesproken met de reinheid van de verbindingen en de gastoevoer in plaats van met de lasparameters.

Vraag: Hoe lang na het lassen kan er een koude barst optreden?
Door waterstof-ondersteunde koude scheuren kunnen minuten tot enkele dagen na het lassen ontstaan. Daarom worden wachttijden vóór inspectie gespecificeerd voor gevoelige diktes en koolstofequivalenten. Uitgestelde inspectie na een bepaald interval heeft weinig zin als er na dat interval nog steeds een scheur kan ontstaan.

Vraag: Kan een las met porositeit nog steeds worden geaccepteerd?
Ja. Acceptatiecriteria maken een gedefinieerde hoeveelheid verspreide porositeit mogelijk, omdat ronde gasporiën veel minder schadelijk zijn dan vlakke defecten. Het kwaliteitsniveau in ISO 5817 of de toepasselijke code is bepalend, en het onderscheid tussen porositeit en gebrek aan versmelting is belangrijker dan het totale aantal.

Vraag: Wat is het verschil tussen gebrek aan fusie en gebrek aan penetratie?
Gebrek aan versmelting is een onvolledige hechting tussen het lasmetaal en een zijwand of een eerdere doorgang. Gebrek aan penetratie is het niet doorsmelten van de volledige gewrichtswortel. Beide zijn vlakke defecten die spanning concentreren, en beide zijn gevaarlijker dan porositeit onder vermoeiing of drukbelasting.

Vraag: Wanneer is een warmtebehandeling na- het lassen vereist?
Het is gespecificeerd om de restspanning te verminderen, om waterstof te laten ontsnappen vóór inspectie in gevoelige staalsoorten, of om de eigenschappen in de door hitte beïnvloede zone te herstellen. De vereisten zijn afhankelijk van het materiaal, de dikte, het gebruik en de geldende code, en moeten in de lasprocedure worden vastgelegd in plaats van in de werkplaats te worden bepaald.

Vraag: Is voorverwarmen nodig voor alle dikke- sectielassen?
Niet automatisch, maar wel vereist wanneer de combinatie van koolstofequivalent, dikte, waterstofniveau en beperking het risico op koudescheuren met zich meebrengt. Controle van de warmte-inbreng, schone verbruiksartikelen en beheer van reststress- hebben allemaal invloed op de beslissing over voorverwarmen.