Hydrogen là một mối đe dọa thầm lặng trong hàn: ngay cả một lượng nhỏ cũng có thể gây ra các vấn đề thảm khốc như độ xốp, nứt lạnh và giảm sức mạnh khớp. Những vấn đề này phát sinh khi các nguyên tử hydro, được giới thiệu trong quá trình hàn, bị mắc kẹt trong kim loại hàn hoặc nhiệt - vùng bị ảnh hưởng (HAZ) khi kim loại nguội đi. Kiểm soát hydro đòi hỏi một cách tiếp cận chủ động để giảm thiểu sự giới thiệu của nó và khuyến khích thoát ra trước khi nó gây ra thiệt hại. Đây là một bước - bởi - Hướng dẫn bước cho các phương thức hiệu quả nhất.
1. Giảm thiểu nguồn hydro: Bắt đầu với vật liệu sạch
Hydrogen trong các mối hàn thường đến từ độ ẩm, hydrocarbon hoặc chất gây ô nhiễm trên kim loại cơ bản, vật liệu phụ hoặc môi trường hàn. Tuyến phòng thủ đầu tiên là loại bỏ các nguồn này:
Làm sạch kim loại cơ bản kỹ lưỡng: loại bỏ rỉ sét, dầu, dầu mỡ, sơn và độ ẩm khỏi khu vực hàn (ít nhất 1 1 inch2 inch ở hai bên của khớp). Sử dụng bàn chải dây, máy xay hoặc dung môi (như acetone) để loại bỏ hydrocarbon (dầu/mỡ), phân hủy thành hydro trong quá trình hàn. Đối với gỉ (có chứa nước), làm sạch cơ học (mài) hiệu quả hơn các phương pháp hóa học, vì nó loại bỏ hoàn toàn lớp ẩm -.
Tránh hàn trong điều kiện ẩm: Độ ẩm cao đưa hơi nước vào vòng cung, phân tách thành hydro. Nếu hàn ngoài trời, hãy sử dụng lều hoặc nơi trú ẩn để che chắn khu vực khỏi mưa, sương mù hoặc sương. Trong các hội thảo, kiểm soát độ ẩm với máy hút ẩm (nhắm đến<60% relative humidity). For critical work (e.g., pressure vessels), consider preheating the base metal to 200–300°F to evaporate surface moisture.
Chọn Thấp - Vật liệu phụ hydro: dây phụ hoặc điện cực là các nguồn hydro chính nếu bị ô nhiễm. Sử dụng các điện cực - hydro (LH) thấp (ví dụ: 7018) thay vì các điện cực men vi (ví dụ, 6011), hấp thụ độ ẩm nhiều hơn. Đối với hàn MIG, chọn dây rắn với các yếu tố khử oxy (ví dụ: ER70S - 6) và tránh các dây được chứa thông lượng được lưu trữ trong điều kiện ẩm ướt, vì thông lượng của chúng hấp thụ độ ẩm.
2. Lưu trữ và xử lý các điện cực/vật liệu phụ
Low - Các điện cực hydro và thông lượng - Các dây được điều khiển rất hút ẩm - Chúng hấp thụ độ ẩm từ không khí, giải phóng hydro trong quá trình hàn. Lưu trữ và xử lý nghiêm ngặt không phải là - Có thể thương lượng:
Lưu trữ các điện cực hydro thấp - trong lò sấy: Sau khi mua, giữ các điện cực trong lò lưu trữ nóng được đặt thành 250 Lỗi300 độ F (đối với 7018) để ngăn ngừa sự hấp thụ độ ẩm. Không bao giờ để chúng tiếp xúc với không khí xung quanh trong hơn 1 giờ2 giờ; Ngay cả tiếp xúc ngắn có thể giới thiệu độ ẩm có hại.
Re - Các điện cực khô nếu tiếp xúc với độ ẩm: Nếu các điện cực vô tình bị bỏ lại hoặc có dấu hiệu ẩm ướt (ví dụ, lớp phủ bột trắng), Re - làm khô chúng trong lò ở 500. Điều này loại bỏ độ ẩm hấp thụ trước khi sử dụng.
Sử dụng giá đỡ điện cực di động để làm việc tại hiện trường: Khi hàn ra khỏi lò lưu trữ, mang điện cực trong "hộp nóng" hoặc lò di động được đặt thành 250 độ F để duy trì độ khô cho đến khi sử dụng.
3. Tối ưu hóa các thông số hàn để khuyến khích thoát hydro
Các thông số hàn ảnh hưởng trực tiếp đến lượng hydro bị mắc kẹt trong mối hàn. Mục tiêu là giữ cho bể hàn đủ nóng để hydro thoát ra dưới dạng khí (thay vì hòa tan vào kim loại) trong khi tránh nhiệt quá mức làm suy yếu Haz.
Kiểm soát tốc độ di chuyển và đầu vào nhiệt: Tốc độ di chuyển chậm hơn (trong lý do) cho phép nhóm mối hàn giữ được sự nóng chảy lâu hơn, cho thời gian hydro để khuếch tán. Tuy nhiên, nhiệt quá mức có thể gây ra sự tăng trưởng hạt trong HAZ, vì vậy sự cân bằng là chìa khóa. Đối với các vật liệu dày, sử dụng nhiều lần vượt qua với đầu vào nhiệt vừa phải thay vì một đường chuyền nhiệt - cao.
Tránh điều kiện hàn lạnh: Hàn với cường độ quá thấp hoặc quá nhanh, tốc độ di chuyển tạo ra bể hàn "lạnh", củng cố nhanh chóng, bẫy hydro. Đảm bảo cường độ và điện áp được hiệu chuẩn theo độ dày vật liệu (ví dụ: thép 1/4 inch cần ~ 140 amp180 amps cho 7018 điện cực).
Sử dụng sự phân cực bên phải: cho các điện cực hydro thấp - như 7018, phân cực ngược DC (DCRP) ổn định cung và giảm spatter, giúp giảm thiểu nhiễu loạn trong nhóm hàn - một điều kiện có thể bẫy bong bóng hydro.
4. Bài đăng - Điều trị nhiệt hàn
Ngay cả khi chuẩn bị cẩn thận, một số hydro có thể vẫn còn trong mối hàn. Post - Xử lý nhiệt hàn (PWHT) có thể "loại bỏ" hydro còn lại này trước khi nó gây ra nứt.
Áp dụng điều trị "Hydrogen Bake - ra": Làm nóng khớp hàn đến 300 Lỗi400 độ F trong vòng 1 giờ sau khi hàn và giữ nó ở nhiệt độ đó trong 2 giờ4 (tùy thuộc vào độ dày vật liệu). Nhiệt độ này đủ cao để cho phép hydro khuếch tán ra khỏi kim loại nhưng đủ thấp để tránh thay đổi tính chất cơ học của mối hàn.
Use post-weld stress relief for thick or high-strength steels: For materials prone to cold cracking (e.g., high-strength low-alloy (HSLA) steel or thick sections >1/2 inch), ủ giảm căng thẳng (sưởi ấm đến 1100 Hàng1200 độ F) không chỉ làm giảm căng thẳng dư mà còn giúp hydro thoát ra. Điều này là rất quan trọng đối với các mối hàn cấu trúc trong cầu, tàu áp lực hoặc máy móc hạng nặng.
5. Chọn quy trình hàn và chất độn phù hợp
Một số quy trình hàn và chất độn vốn đã giới thiệu ít hydro hơn các quy trình khác:
Ưu tiên các quy trình hydro thấp -: Hàn hồ quang kim loại khí (GMAW/MIG) với dây rắn và khí bảo vệ argon/co₂, hoặc hàn hồ quang vonfram vonfram (GTAW/TIG), giới thiệu hydro tối thiểu so với hàn bằng điện cực bằng tế bào (EG, 6011). Đối với hàn dính, hãy sử dụng các điện cực hydro thấp- (E7018, E8018) thay vì cellulose - dựa trên.
Tránh Flux - dây được điều khiển trong điều kiện ẩm: Trong khi Flux - Hàn được cung cấp thuận tiện cho việc sử dụng ngoài trời, thì thông lượng của nó dễ dàng hấp thụ độ ẩm. Nếu sử dụng flux - dây được xác định, chọn các biến thể "thấp - hydro" và lưu trữ chúng trong các thùng chứa kín với chất hút ẩm.
6. Kiểm tra và kiểm tra hydro - Các lỗi liên quan
Ngay cả với các biện pháp phòng ngừa, các vấn đề hydro có thể xảy ra. Phát hiện sớm ngăn ngừa thất bại:
Kiểm tra trực quan: Tìm kiếm độ xốp bề mặt (lỗ nhỏ) hoặc vết nứt dưới mức (có thể nhìn thấy trong các phần chéo -). Độ xốp thường chỉ ra sự bẫy hydro trong quá trình hóa rắn.
Non - Thử nghiệm phá hủy (NDT): Sử dụng thử nghiệm siêu âm (UT) hoặc xét nghiệm X quang (RT) để phát hiện các vết nứt dưới bề mặt hoặc độ xốp trong các mối hàn quan trọng. Đối với các ứng dụng rủi ro cao - (ví dụ, đường ống dẫn dầu), kiểm tra hàm lượng hydro (sử dụng máy phân tích hydro) có thể đo mức còn lại.
Key Takeaways: Một cách tiếp cận toàn diện
Kiểm soát hydro trong mối hàn không phải là một bước duy nhất mà là sự kết hợp của phòng ngừa, kiểm soát quá trình và bài - chăm sóc mối hàn:
Bắt đầu bằng cách loại bỏ độ ẩm và chất gây ô nhiễm khỏi vật liệu và điện cực.
Sử dụng các chất độn và quy trình hydro thấp -, và xử lý chúng để tránh hấp thụ độ ẩm.
Tối ưu hóa các thông số hàn để cho hydro thoát ra trong quá trình làm mát.
Áp dụng bài - Điều trị nhiệt hàn cho các khớp rủi ro cao -.
Bằng cách giải quyết hydro ở mọi giai đoạn - từ trước - chuẩn bị hàn để đăng - kiểm tra mối hàn -, bạn có thể đảm bảo mạnh mẽ, khiếm khuyết - các mối hàn tự do chống lại vết nứt và thực hiện đáng tin cậy.
