ריתוך מילוי של צינור סגסוגת טיטניום Gr12: אמצעי זהירות בתהליך ובקרת מיגון

ריתוך מילוי, הנקרא גם ריתוך תיקון או תיקון, משמש לשחזור פגמים מקומיים שנמצאו בצינור סגסוגת טיטניום Gr12 לאחר השלמת הריתוך המקורי. Gr12 מתאים ל-Ti-0.3Mo-0.8Ni, UNS R53400, והוא מכוסה על ידי ASTM B338 עבור צינור ו-ASTM B861 ו-ASTM B862 עבור צינור. תוספות המוליבדן והניקל נותנות עמידות טובה יותר מדרגה 2 בהפחתת חומצות ובתנאי חריצים, וזו הסיבה שצינור Gr12 נפוץ במפעלים כימיים ובשירותי מלח בטמפרטורה{{15} גבוהה. אותה כימיה של סגסוגת הופכת את החומר לרגיש לאיסוף חמצן וחנקן-בעודו חם, כך שכל תיקון צריך להיות מתוכנן כפעולה מבוקרת אטמוספירה ולא כטיפול בסדנה.

בקרת אטמוספירה וגז מגן

ארגון הוא אמצעי המיגון לטיטניום וסגסוגותיו. אסור להחליף חנקן, מכיוון שטיטניום סופג חנקן בקלות מעל 600 מעלות צלזיוס ויוצר ניטרידים קשים ושבירים שהורסים גמישות ועמידות בפני קורוזיה.

ריתוך מילוי חייב להתבצע במקום שאין טיוטה או אוויר נע. בפועל זה אומר תא ריתוך סגור, קופסת טיהור מקומית, או לפחות מתחם ממוגן עם דלתות ואוורור שהופסקו למשך התיקון.

איכות גז המגן חשובה לא פחות כמו קצב הזרימה. ארגון עם נקודת טל של בערך מינוס 40 מעלות צלזיוס ומטה ותכולת חמצן מתחת ל-50 עמודים לדקה בערך שומר על בריכת הריתוך נקייה ומונע שכבת פני השטח המועשרת- מועשרת.

מכיוון שהתיקון הוא מקומי, קצב זרימת הגז חייב להיות גבוה יותר מאשר עבור ריתוך קת רגיל, ואסור להפסיק את הזרימה בחלק מהמעבר. כל הפרעה מאפשרת לאוויר להגיע למתכת החמה.

עבור צינורות דקים- וחלקים סגורים, יש לנקות גם את החלק הפנימי של המפרק. מגנים נגררים מתווספים כאשר האזור המתוקן נשאר מעל 400 C בערך לאחר שהקשת חלפה.

יש לשמור על זרימת הגז לאחר כיבוי הקשת עד שהאזור המתוקן יתקרר מתחת לכ-150 C. לעולם אין להשתמש בקירור טפט מושרה.

הכנת אזור התיקון

המשטח חייב להיות נקי ויבש לחלוטין. שמן, גריז, לחות, דיו מרקר, נוזל חיתוך וזיהום ברזל כולם מקדמים נקבוביות ושבירות.

מגע יד חשוף- במשטח המוכן אינו מותר. יש ללבוש כפפות נקיות ללא מוך- מהלבישה ועד לריתוך.

נגב את האזור עם אצטון ואפשר לו להתאדות במלואו. כאשר הצינור ראה שירות טמפרטורות גבוהות, יש להסיר כל מארז אלפא קשיח על ידי עיבוד שבבי, על ידי הברשה עם מברשות תיל מנירוסטה שנשמרו אך ורק עבור טיטניום, או על ידי כבישה באמבט חנקתי וחומצה הידרופלואורית.

חוט מילוי של כימיה תואמת Gr12 מנוקה באותו אופן ומאוחסן יבש. חוט מזוהם הוא גורם שכיח לתיקונים כושלים.

הפגם מולבש בחזרה למתכת תקינה והחלל מעוצב כך שהלפיד יכול להגיע לשורש התיקון ללא אורך קשת מופרז. התאמת-כל תוספת אסורה להשאיר רווח שאוויר יכול להגיע אליו מאחור.

שכבה-לפי-השקעת שכבה וקלט חום

שמור את המדבקה קטנה ככל שהפגם מאפשר. תיקון גדול מרכז מתח שיורי ומגביר את הסיכון לעיוות בצינור המוגמר.

חללים עמוקים ממולאים במספר מעברים. כל שכבה חייבת להתקרר לחלוטין לפני שכבה הבאה מופקדת. מילוי חלל בחרוז רציף אחד של מתכת מותכת אינו מקובל.

קצרים בין אלקטרודת הטונגסטן לחומר העבודה גורמים לשבר באלקטרודה ומשאירים תכלילי טונגסטן במפרק. יש לבדוק את אורך הקשת ואת מצב הטונגסטן לפני כל מעבר.

טמפרטורת המעבר נשמרת בדרך כלל מתחת ל-150 מעלות צלזיוס, הנמדדת בסמוך לתיקון, כך שהחמצון וצמיחת הדגנים נשארים בשליטה.

הזרם מתחדד בסוף התיקון, באופן אידיאלי עם תוכנית זרם פועם, כך שהקשת נשברת בהדרגה. שבירה פתאומית עלולה להשאיר סדק במכתש שמתפשט לתוך דופן הצינור.

הליך הריתוך והצוות חייבים להיות מוסמכים, בדרך כלל לסעיף IX של ASME BPVC, והנוהל חייב לציין זרימת גז, מגבלת מעבר, כימיה של מילוי וטווח כניסת חום.

קירור, לאחר-טיפול בחום ואחסון

הצינור המתוקן נשאר בתא או בקופסת הטיהור עד שהאזור יתקרר מתחת לכ-150 C. פתיחת קופסה מוקדמת היא אחד הגורמים השכיחים ביותר לתיקוני סדקים.

זמן החזקה טיפוסי בתא הוא 15 עד 30 דקות עבור עובי דופן שנתקלים בדרך כלל בצינור התהליך, כאשר חלקים עבים יותר מוחזקים יותר.

לאחר הקירור, התיקון עובר חישול או לחיצה איזוסטטית חמה ללא דיחוי. חישול מבוצע בדרך כלל בטווח של 540 עד 650 C למשך שעה עד שעתיים תחת ואקום או גז אינרטי, ולאחר מכן קירור מבוקר.

אין להשאיר צינור מתוקן באחסון לפני טיפול בחום. זמן עמידה מוגבל בדרך כלל ללא יותר מחמישה ימים, מכיוון שמתח שיורי בתוספת שכבת משטח מזוהמת עלול להוביל לסדקים מאוחרים.

כל שכבת משטח דהויה או מוקשה שנוצרה על ידי התיקון מוסרת לפני החזרת הצינור לשירות.

בדיקה וקבלה לאחר תיקון

בדיקה חזותית של צבע, חתך תחתון, חפיפה וסדקים פני השטח היא שער הקבלה הראשון. רצועות צבע נותנות אינדיקציה ישירה לאיכות המיגון.

בדיקת חדירת נוזלים לפי ASTM E1417 פועלת כנוהג סטנדרטי עבור פגמי שבירת משטח-.

בדיקה רדיוגרפית מיושמת היכן שעומק התיקון או חובת השירות מחייבים זאת, ובדיקת דליפת הליום משמשת לצינור שחייב להיות אטום.

מספר התיקונים באורך צינור אחד לא יעלה על המגבלה שנקבעה במפרט הטכני הרלוונטי, וכל תיקון נרשם על פי זיהוי הצינור.

שאלות נפוצות

ש: האם ניתן להשתמש בחנקן במקום ארגון למילוי ריתוך צינור טיטניום?
לא. חנקן אינו גז מיגון מקובל לטיטניום וסגסוגותיו. טיטניום סופג חנקן בטמפרטורת הריתוך ויוצר ניטרידים שבירים. ארגון, או תערובת הליום שבה יש צורך בהזנת חום גבוהה יותר, הוא אמצעי המיגון הנכון, ויש לשמור על הגז עד שהאזור יתקרר.

ש: מדוע קצב זרימת גז המגן גבוה יותר עבור תיקון מאשר עבור ריתוך קת רגיל?
תיקון הוא פעולה מקומית על משטח פתוח ולא על מפרק המוקף בדפנות הצינור, ולכן מעטפת המיגון קטנה יותר וקל יותר להפריע. קצב זרימה גבוה יותר ואזור מסונן פיזית משמשים כדי להחזיק כיסוי גז יציב מעל הבריכה המותכת.

ש: כמה פעמים ניתן לרתך צינור אחד מחדש?
מספר התיקונים המותר נקבע לפי המפרט הטכני או הזמנת הרכש של הצינור. בדרך כלל זה נשמר למינימום וכל תיקון מתועד, מכיוון שמחזורים תרמיים חוזרים צוברים מתח שיורי ומשפילים את אזור התיקון.

ש: למה כל שכבה חייבת להתקרר לפני המעבר הבא?
הנחת שכבה שנייה על מתכת חמה מעלה את טמפרטורת המעבר מעל הגבול, מעבה את שכבת השטח המועשרת- בחמצן ומגבירה את העיוות. קירור כל שכבה מתחת לכ-150 C שומר על כניסת חום ולחץ שיורי בשליטה.

ש: מתי נדרש טיפול בחום לאחר-ריתוך לאחר תיקון?
חישול או כבישה איזוסטטית חמה מתוכננת ברגע שהתיקון התקרר, בדרך כלל תוך חמישה ימים ורצוי מיד. הטיפול משחרר מתח שיורי ומחזיר את המשיכות באזור התיקון, והוא חייב להתבצע תחת ואקום או גז אינרטי.

ש: האם תיקון מפחית את דירוג הלחץ של צינור Gr12?
תיקון שבוצע ונבדק כהלכה מחזיר את המפרק למצב מתכת האב, ולחץ הבדיקה של הצינור אינו משתנה. התיקון הופך למגבלה רק כאשר חריגה מדרישות העומק, הספירה או הטיפול בחום שצוינו.