شار-جوشکاری قوس هسته ای (FCAW) آلیاژهای نیکل: بهره وری در مقابل تجارت کیفیت-خوب

شار-جوشکاری قوس هسته‌ای (FCAW) بالاترین-روند جوشکاری نیمه خودکار-در دسترس برای آلیاژهای نیکل است. این می تواند 3 تا 5 کیلوگرم فلز جوش را در ساعت - پنج برابر خروجی GTAW (TIG) - رسوب دهد و در عین حال جوش هایی تولید کند که همان الزامات کششی، تسلیم و ضربه چارپی را مانند GTAW برآورده می کند.

Flux-Cored Arc Welding FCAW of Nickel Alloys

اما FCAW روی آلیاژهای نیکل نابخشودنی است: انتخاب حالت قوس درهم، گاز محافظ اشتباه، یا کنترل دمای بین گذر شل، تخلخل و ترک‌های داغی را ایجاد می‌کند که GTAW هرگز آن‌ها را تحمل نمی‌کند. این راهنما داده‌ها، معیارهای تصمیم‌گیری و نرده‌های محافظ رویه‌ای را در اختیار شما قرار می‌دهد تا از FCAW به طور مولد استفاده کنید، بدون اینکه خوردگی و عملکرد مکانیکی آلیاژهای نیکل را به خطر بیندازید.

کدام حالت FCAW را برای آلیاژهای نیکل باید استفاده کنید؟

FCAW در دو حالت متمایز عمل می‌کند، و انتخاب بین آن‌ها منفردترین تصمیم در هر رویه نیکل{0}}آلیاژ FCAW است:

حالت	محافظ	شخصیت قوس	مناسب بودن آلیاژ نیکل
FCAW-S (Self-Sielded)	بدون گاز خارجی -- شار برای ایجاد محافظ CO، CO2، N2 تجزیه می شود	نفوذ عمیق؛ تهاجمی؛ متلاطم	استفاده محدود؛ فقط برای فضای باز/باد. محدود به برنامه‌های کمتر{0}} مهم
FCAW-D (دوگانه-سپر)	گاز محافظ خارجی (معمولا 75--80٪ Ar + تعادل CO2) + هسته شار	قوس صاف؛ کنترل شده؛ پاشش کمتر	حالت ترجیحی برای تمام ساخت آلیاژهای نیکل بحرانی و نیمه بحرانی-

FCAW-S محافظ خود را با تجزیه شار پر می‌سازد، که یک جو غنی از نیتروژن- تولید می‌کند. آلیاژهای نیکل جاذب نیتروژن عالی هستند -- و نیتروژن در حوضچه جوش نیتریدها و منافذ شکننده را تشکیل می دهد. جوش‌های FCAW{10}}S در آلیاژهای نیکل به طور معمول سطوح تخلخل نیتروژن 200{12}}-500 ppm را نشان می‌دهند، در مقایسه با 30--80 ppm برای FCAW-D. برای هر کاربردی که در آن جوش محیط خورنده، فشار یا دمای شدید را مشاهده کند، FCAW-S قابل قبول نیست. FCAW-S گهگاه برای جوش‌های میدانی موقت یا نصب در فضای باز که سیلندرهای گاز غیرعملی هستند استفاده می‌شود، اما حتی در این صورت، معیارهای پذیرش باید به میزان قابل توجهی سخت‌تر شوند.

FCAW vs GTAW vs GMAW vs SMAW

FCAW-D 3--5 برابر بیشتر از GTAW فلز جوش را در ساعت و 1.5---2 برابر بیشتر از GMAW روی آلیاژهای نیکل رسوب می دهد.

اعداد پشت مزیت بهره وری FCAW در فیزیک است. سرعت تغذیه سیم، چگالی جریان و چرخه کار با هم ترکیب می‌شوند تا نرخ‌های رسوبی را ایجاد کنند که هیچ فرآیند دستی یا نیمه خودکاری نمی‌تواند در ساخت آلیاژ نیکل با بخش ضخیم- مطابقت داشته باشد.

	نرخ رسوب (کیلوگرم در ساعت)	سرعت سفر (mm/min)	کارایی (%)	سطح مهارت مورد نیاز
GTAW (TIG)	0.5 -- 1.5	80 -- 180	55 -- 65%	بالا -- نیاز به دستکاری مشعل اختصاصی دارد
GMAW-S (کوتاه-قوس)	1.5 -- 2.5	200 -- 350	65 -- 75%	متوسط - اما انتقال اسپری برای نیکل محدود است
GMAW-P (Pulsed)	2.0 -- 3.5	250 -- 400	70 -- 80%	متوسط-بالا -- به تنظیم پارامتر نیاز دارد
SMAW (چوب)	0.8 -- 2.0	100 -- 250	50 -- 60%	سیستم سرباره متوسط -- سنگین
FCAW-S (Self-Sielded)	2.0 -- 4.0	200 -- 400	70 -- 80%	کم-متوسط -- اما محدودیت کیفیت
FCAW-D (دوگانه-سپر)	3.0 -- 6.0	300 -- 600	75 -- 85%	متوسط -- پربازده ترین فرآیند بحرانی

اعداد سازنده واقعی: FCAW-D روی صفحه Inconel 625 20 میلی‌متری

یک فروشگاه ساخت لوله که GTAW و FCAW-D را برای جوش 20 میلی‌متری لوله Inconel 625 Schedule 80 (6{5}}اینچ NB) با اتصال لب به لب شیار V مقایسه می‌کند، زمان‌های زیر را در هر اتصال ثبت کرد:

مشترک / فرآیند	روت گذر (GTAW)	پر کردن و سرپوش (FCAW-D)	کل زمان جوش	صرفه جویی در زمان
روت پاس (شار V-، 20 میلی متر)	GTAW: 45 دقیقه	GTAW (روت اجباری)	روت باید GTAW باشد	-
پاس فیلر (4 پاس)	GTAW: 120 دقیقه	FCAW{0}}D: 35 دقیقه	صرفه جویی: 85 دقیقه در هر مفصل	85 دقیقه (71%)
پاس کلاهک	GTAW: 25 دقیقه	FCAW-D: 10 دقیقه	صرفه جویی: 15 دقیقه در هر مفصل	15 دقیقه (60%)
مجموع در هر مفصل	کل GTAW: 190 دقیقه	هیبرید: 90 دقیقه	کل صرفه جویی: 100 دقیقه	53 درصد سریعتر

رویکرد ترکیبی (GTAW root + FCAW-D fill/cap) به روش استاندارد فروشگاه تبدیل شد. نفوذ ریشه برتر GTAW و عبور ریشه بدون تخلخل را ثبت می‌کند، سپس برای حجم پاس‌های پرکننده و درپوش به FCAW{4}}D تبدیل می‌شود. این رویکرد در حال حاضر در اکثر فروشگاه های بزرگ تولید آلیاژ نیکل در سراسر جهان استاندارد است.

FCAW-D چهار خطر کیفی قابل اندازه‌گیری را در مقایسه با GTAW معرفی می‌کند -- که همگی با روش صحیح قابل کنترل هستند.

ریسک	سطح معمولی FCAW-D	سطح معمولی GTAW	شدت	قابل کنترل؟
تخلخل (N2 از حباب گاز)	گاز 50--200 ppm (حباب هوا)	<30 ppm	بالا -- عمر خستگی و مهار فشار را کاهش می دهد	بله (خلوص گاز، جریان، فاصله نازل)
جزایر سیلیکات / اجزاء سرباره	گاه به گاه لایه های سیلیسی نازک بین پاس ها	سرباره صفر	متوسط -- قابل تشخیص توسط UT/RT	بله (برس سیمی بین پاس ها)
رشد دانه HAZ (چند-گذر)	همان GTAW (همان محدوده ورودی گرما)	همان	پایین -- 625 مستعد حساسیت- نیست	جزئی (کنترل دمای interpass)
چسبندگی پاشش (بیرون زدگی)	0.5--3٪ از وزن جوش به عنوان پاشش	نزدیک به صفر	پاشش کم بر روی سطح تمام شده بر خوردگی تأثیر می گذارد	بله (تنظیم پارامتر، نوع سیم)

فلز جوش FCAW-D در Inconel 625 به طور مداوم همان الزامات کششی، تسلیم و Charpy را مانند GTAW برآورده می‌کند -- زمانی که رویه به درستی مشخص شده باشد.

این نگرانی که FCAW جوش‌های با کیفیت پایین‌تری نسبت به GTAW تولید می‌کند تا حدی افسانه و تا حدودی به روش- وابسته است. رویه‌های مدرن FCAW-D برای آلیاژهای نیکل، زمانی که به درستی اجرا شوند، فلز جوش با خواص مکانیکی یکسان یا برتر با روش‌های GTAW معادل تولید می‌کنند. متغیرهای کلیدی عبارتند از: طبقه بندی فلز پرکننده، ترکیب گاز محافظ و کنترل حرارت ورودی.

اموال	ASTM B443 فلز پایه (بازپخت)	ERNiCrMo-3 FCAW-D (معمولی)	ERNiCrMo-3 GTAW (معمولی)	با مشخصات مطابقت دارد؟
استحکام کششی	827 مگاپاسکال دقیقه	860--1034 مگاپاسکال	860--1000 مگاپاسکال	بله
قدرت تسلیم (0.2%)	414 مگاپاسکال در دقیقه	450--620 مگاپاسکال	450--580 مگاپاسکال	بله
ازدیاد طول	30% دقیقه	35--55%	35--50%	بله
بریدگی Charpy V-در -196 درجه	مشخص نشده است	80--130 J	90--140 J	بیش از حد است
سختی (HV)	170--220 HV	180--230 HV	180--220 HV	بله
نرخ خوردگی (ASTM G48 Method C, 5% NaCl, 22h)	<0.5 mm/yr	<0.05 mm/yr (weld zone)	<0.05 mm/yr	بله

توجه: ارقام نرخ خوردگی بالا مربوط به آزمایش غوطه وری 90 روزه ASTM G48 روش C است. هر دو جوش FCAW-D و GTAW مقاومت در برابر خوردگی را نشان دادند زیرا فلز پرکننده ERNiCrMo-3 با فلز پایه در محتوای Mo و Cr همخوانی دارد و هر گونه تفاوت ریزساختاری جزئی بین دو فرآیند را جبران می کند. منبع: داده های فرآیند جوشکاری آلیاژ نیکل لینکلن الکتریک، 2023.

75--80% آرگون + 20--25% CO2 تعادل بهینه برای آلیاژ نیکل FCAW-D است -- متعادل کننده پایداری قوس، نفوذ و تخلخل کم. مخلوط مستقیم CO2 یا CO2 بالا باعث ایجاد تخلخل می شود. آرگون خالص پاشش را کاهش می دهد اما خیس شدن را بدتر می کند.

Shielding Gas The Decisive Variable in FCAW-D Quality

مخلوط گاز	پایداری قوس	نفوذ	سطح تخلخل	استفاده توصیه شده
100٪ CO2	بیچاره	عالی (عمیق)	بالا (CO孔 + N孔)	برای آلیاژهای نیکل توصیه نمی شود
80٪ Ar / 20٪ CO2	خوب	خوب	کم -- متوسط	هدف کلی- بهترین هزینه/عملکرد
75٪ Ar / 25٪ CO2	خیلی خوبه	خیلی خوبه	کم	برای خدمات حیاتی ترجیح داده می شود
70٪ Ar / 30٪ او / 0-2٪ CO2	عالی	خوب	خیلی کم	بهترین کیفیت؛ هزینه حق بیمه
100% آرگون	منصفانه	متوسط (کم عمق)	خیلی کم	محدود -- ممکن است باعث عدم همجوشی در بخش های ضخیم شود
N₂ added (>5%)	N/A	N/A	بالا -- تخلخل نیتروژن	هرگز نیتروژن را به محافظ نیکل FCAW اضافه نکنید

چرا افزودن نیتروژن به آلیاژ نیکل محافظ FCAW فاجعه آمیز است؟

یک تصور غلط مداوم معتقد است که چون آلیاژهای نیکل حاوی ترکیبات{0}آزاد نیتروژن هستند، افزودن N2 به گاز محافظ بی ضرر است. این دروغ است. نیتروژن در اتمسفر قوس مستقیماً به حوضچه نیکل مذاب جذب می شود، جایی که رسوبات نیترید نیکل شکننده (Ni3N) و تخلخل نیتروژن را تشکیل می دهد. در یک مورد مستند، یک سازنده 8% N2 به یک ترکیب Ar/CO2 اضافه کرد تا "پایداری قوس" را بهبود بخشد و فلز جوش با سطوح تخلخل نیتروژن 1200-2500 ppm را تولید کرد - کاملا قابل رد. هیچ افزودن نیتروژن هرگز در پوشش آلیاژ نیکل FCAW یا GTAW قابل قبول نیست.

نرخ جریان، فاصله نازل و باد: کنترل های عملی

سرعت جریان: 25--40 لیتر در دقیقه (1--1.5 cfm) برای نازل 12-20 میلی متر. افزایش برای محیط های پیش نویس

نازل-تا-فاصله کار: حداکثر 15 تا 25 میلی‌متر -- بیش از 25 میلی‌متر، هوای محیط راندمان حفاظت را 40 تا 60 درصد کاهش می‌دهد.

سرعت باد بالاتر از 5 مایل در ساعت (8 کیلومتر در ساعت): از سپر عقب گاز محافظ استفاده کنید یا به منطقه حفاظت شده بروید. بیش از 8 مایل در ساعت، GTAW یا FCAW{3}}S فقط با احتیاط شدید

هر روز قبل از اولین استفاده، شلنگ و رگولاتور را تمیز کنید - آلودگی رطوبت باعث تخلخل هیدروژن در جوش می شود.

گرمای ورودی را بین 0.8 تا 2.5 کیلوژول بر میلی‌متر و دمای بین‌گذر را زیر 150 درجه (300 درجه فارنهایت) نگه دارید - همان محدودیت‌های GTAW. نرخ رسوب بالاتر FCAW اجازه گرمای ورودی بالاتر را نمی دهد.

Heat Input Interpass Temperature Control

پارامتر	Inconel 625 / Incoloy 800	Inconel 718 (درجه PH)	هاستلوی C-276	منطق
محدوده ورودی گرما	0.8 -- 2.5 کیلوژول در میلی‌متر	0.6 -- 2.0 کیلوژول در میلی‌متر	0.8 -- 2.2 کیلوژول در میلی‌متر	رشد و اعوجاج دانه HAZ را محدود می کند
حداکثر دمای بین گذر	150 درجه (300 درجه فارنهایت)	150 درجه (300 درجه فارنهایت)	150 درجه (300 درجه فارنهایت)	از رشد تجمعی دانه در جوش‌های چند-جلوگیری می‌کند
عرض مهره ترجیحی: ارتفاع	2.5:1 -- 3.5:1	حداقل 3:1	2.5:1 -- 3:1	مهره های پهن پاس ها را کاهش می دهند اما ممکن است باعث عدم همجوشی شوند
تعداد پاس ها	چند پاس نازک ترجیح داده می شود	چندین پاس لازم است	پاس های متعدد	گذرهای نازک=گرمای ورودی کل را در هر گذر کمتر می کند
استرینگر در مقابل بافت	Stringer ترجیح داده می شود	Stringer ترجیح داده می شود	Stringer ترجیح داده می شود	بافت باعث تجمع گرما و مایع شدن احتمالی می شود

فرمول ورودی گرما برای FCAW (با مثال کار شده)

ورودی گرما (کیلوژول در میلی‌متر)=(ولتاژ × جریان × 60) ÷ (سرعت سفر میلی‌متر در دقیقه × 1000)

پارامتر	نماد	مقدار معمولی (FCAW-D، سیم 1.2 میلی متر)	واحد
ولتاژ	V	24 -- 32	ولت (V)
سرعت تغذیه سیم	WFS	6 -- 12	متر در دقیقه
فعلی (تقریبا)	I	160 -- 280	آمپر (A)
سرعت سفر	TS	300 -- 600	میلی متر در دقیقه
مثال: 26 ولت × 220 آمپر × 60 ÷ (400 میلی متر در دقیقه × 1000)	سلام	0.86	kJ/mm

AWS A5.34 (FCAW-ویژه) و AWS A5.14 (سازگار با GTAW/GMAW-) فلزات پرکننده اولیه را برای آلیاژ نیکل FCAW تعریف می‌کنند. برای حداکثر سازگاری، همیشه از پرکننده‌های دارای رتبه‌بندی FCAW- (Tig- و Arc-گواهی‌شده) استفاده کنید.

پرکننده (AWS A5.34)	معادل A5.14	آلیاژهای پوشیده شده	بهترین برای	گاز محافظ
ERNiCrMo-3	ERNiCrMo-3	Inconel 625, 601، اکثر آلیاژهای Ni-Cr-Mo	هدف کلی- رایج ترین پرکننده نیکل FCAW	75--80٪ Ar / تعادل CO2
ERNiCrMo-4	ERNiCrMo-4	Hastelloy C-276, C-22	کاهش شدید رسانه؛ سرویس HCl، H2SO4	75--80٪ Ar / تعادل CO2
ERNiCrMo-10	ERNiCrMo-10	Hastelloy C-2000, C-22	محیط های اکسید کننده؛ HNO3، اسیدهای مخلوط	75--80٪ Ar / تعادل CO2
ERNiCrMo-14	ERNiCrMo-14	625, 718; سرویس آب دریا	بهبود شکل پذیری؛ کاربردهای دریایی	75--80٪ Ar / تعادل CO2
ERNiCr-3	ERNiCr-3	اینکونل 600، 601	اکسیداسیون-در دمای بالا؛ ترکیب منطبق	75--80٪ Ar / تعادل CO2
ERNiFeCr-2	ERNiFeCr-2	Incoloy 800, 800H, 825	ترکیب منطبق برای آلیاژهای Fe-Ni-Cr	75--80٪ Ar / تعادل CO2
ERNiCrCoMo-1	ERNiCrCoMo-1	اینکونل 617	کاربردهای هوافضا با دمای بسیار بالا (1100 درجه +).	80٪ Ar / 20٪ CO2

FCAW Wire Storage and Handling: The Hidden Quality Variable

سیم FCAW را در بسته بندی مهر و موم شده اصلی نگهداری کنید. جذب رطوبت باعث تخلخل هیدروژن می شود (تست شده در ضمیمه AWS A5.34)

از سیم هایی که زنگ زدگی، حفره یا تغییر رنگ را در سطح خارجی نشان می دهد استفاده نکنید - شار رطوبت کیفیت جوش را کاهش می دهد.

تغییرات قرقره: راهنمای سیم و نوک تماس را قبل از راه اندازی مجدد تمیز کنید. شار در انتهای برش قرقره قبلی ممکن است آلوده باشد

برای خدمات حیاتی (NACE، ASME بخش VIII، هسته ای): سیم شار-را به AWS A5.34 با گواهی انطباق و گزارش شیمی به ازای هر عدد گرما/لات مشخص کنید

نقص	علت اولیه	تشخیص	پیشگیری / درمان
1. تخلخل (گاز گرد)	ورود هوا از پوشش ناکافی گاز؛ رطوبت در شار یا روی فلز پایه	RT / UT / بصری (سطح) روی سطوح ماشینکاری شده	افزایش جریان گاز؛ بررسی نشت؛ سیم پخت بر اساس مشخصات؛ از محافظ باد در فضای باز استفاده کنید
2. فقدان خطی-همجوشی-	گرمای ورودی ناکافی؛ بیش از حد-سفر سریع؛ زاویه الکترود اشتباه؛ هندسه مفصل محکم	RT / UT؛ آزمایش مخرب ماکت-	افزایش جریان 5--10%؛ سفر آهسته؛ زاویه الکترود صحیح تا 70-80 درجه؛ از شکاف ریشه 1.5--2.0 میلی متر اطمینان حاصل کنید
3. ترک داغ (انجماد)	مهار بالا؛ پرکننده اشتباه؛ گرمای بیش از حد ورودی؛ گوگرد/فسفر در فلز پایه	MT / PT / ماکرو-اچ. تجزیه-کرک	از پرکننده تثبیت شده Nb- (ERNiCrMo-3) استفاده کنید. کاهش گرمای ورودی؛ برای مقاطع ضخیم تا 50 تا 100 درجه پیش گرم کنید. اطمینان از تمیز بودن فلز پایه
4. جزایر سیلیکات (شامل سرباره)	لایه های نازک سیلیس ناشی از تجزیه شار بین پاس ها حذف نمی شوند	UT / RT؛ VT روی سطوح ماشینکاری شده	سیمی-هر گذر را با برس ضد زنگ اختصاصی برس بزنید. از دانه‌های رشته‌ای استفاده کنید و نبافید. بین پاس ها به صورت بصری بازرسی کنید
5. Undercut	جریان بیش از حد؛ زاویه الکترود اشتباه؛ سرعت سفر برای پارامترها خیلی سریع است	بصری؛ MT; UT اگر زیر-برش از محدودیت کد بیشتر باشد	کاهش جریان 5--10%؛ استفاده از تکنیک تریلینگ مشعل؛ تنظیم زاویه برای فشار دادن یا کمی کشیدن. در صورت نیاز پاس کلاهک اضافی اضافه کنید

FCAW Procedure Notes by Nickel Alloy Family

Inconel 625: بخشنده ترین آلیاژ نیکل برای FCAW

Inconel 625 ساده‌ترین آلیاژ نیکل برای FCAW است که با موفقیت انجام می‌شود زیرا محتوای Nb+Mo بالا آن، خود{2}}تثبیت را در برابر ترک‌خوردگی داغ و حساس شدن فراهم می‌کند. این آلیاژ توصیه شده برای مغازه هایی است که از فولاد ضد زنگ به ساخت آلیاژ نیکل تغییر می کنند.

پرکننده ERNiCrMo-3 یک انتخاب جهانی است - از نظر استحکام و مقاومت در برابر خوردگی با فلز پایه همخوانی دارد.

بدون نیاز به پیش گرم کردن یا PWHT. حداکثر دمای بین گذر 150 درجه

عبور ریشه GTAW هنوز برای جوش‌های لب به{0} نفوذ کامل توصیه می‌شود. FCAW-D برای fill/cap

ترکیب 625/ERNiCrMo{4}}3 تحت NACE MR0175 / ISO 15156 برای خدمات ترش در شرایط جوشکاری تایید شده است.

Inconel 718: بیشتر احتیاط کنید

اینکونل 718 در اثر بارش{1}}سخت می‌شود، به این معنی که HAZ در مجاورت جوش‌های FCAW انحلال جزئی فاز تقویت گاما- اولیه را تجربه می‌کند. این امر باعث کاهش سختی و استحکام در ناحیه باریکی در فاصله 2 تا 5 میلی متر از خط همجوشی جوش می شود.

برای حداکثر استحکام: عملیات حرارتی پس از جوش- (PWHT) را مشخص کنید -- آنیل محلول در 980 درجه + پیری دو برابر به ازای AMS 5666

برای-سرویس جوش داده شده: از ERNiCrMo-3 پرکننده استفاده کنید. استحکام برای کاربردهای سازه ای غیر بحرانی کافی خواهد بود

اجتناب از FCAW-S در اینکونل 718 -- جذب نیتروژن باعث بی ثباتی بیشتر گاما-فاز اصلی می‌شود.

برای هوافضا: FCAW اغلب در ساختار بحرانی ممنوع است. AMS 5666 و مشخصات OEM موتور خاص را بررسی کنید

Hastelloy C-276: مولیبدن را تماشا کنید

محتوای بالای مولیبدن Hastelloy C-276 (15--16.5%) آن را به شدت مستعد جداسازی مولیبدن در حوضچه جوش می کند - که در صورت کنترل نشدن حرارت ورودی می تواند باعث ترک خوردگی انجماد شود.

استفاده از پرکننده ERNiCrMo-4 با کنترل دقیق ورودی حرارت: حداکثر 0.8--1.8 کیلوژول بر میلی متر

بین گذر را در 120 درجه یا کمتر از آن حفظ کنید (در مقابل. 150 درجه برای Inconel 625) -- کنترل دقیق‌تری برای آلیاژهای غنی از مو لازم است

به طور کامل از FCAW-S اجتناب کنید -- جو تجزیه شار به ویژه در برابر فلزات شیمیایی جوش C-276 تهاجمی است

پرکننده ERerniCrMo-4 در AWS A فهرست نشده است5.34 -- از تعیین سیم هسته سازگار با AWS A5.14 در هر AWS A5.34M استفاده کنید

Incoloy 825: چالش فرونیکل

محتوای آهن Incoloy 825 (حداقل 22٪) و تثبیت تیتانیوم آن را برای FCAW به طور متوسط چالش برانگیز می کند - سخت تر از Inconel 625، آسان تر از Hastelloy C-276.

پرکننده ERNiFeCr-2 (Incoloy) ترکیبی منطبق را ارائه می‌کند و برای سرویس با دمای بالا ترجیح داده می‌شود

ERNiCrMo{3}}3 همچنین می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد و ذخیره Cr+Mo بالاتری را فراهم می‌کند -- مفید برای برنامه‌های کاربردی حساس به خوردگی

حرارت ورودی 0.8--2.0 کیلوژول بر میلی متر را حفظ کنید. حداکثر گذر 150 درجه

محتوای آهن بالاتر فلز جوش 825 ممکن است مقاومت خزشی کمی کمتر از فلز پایه در دماهای بالاتر از 550 درجه نشان دهد -- پرکننده منطبق را برای سرویس با دمای بالا مشخص کنید

FCAW-D هزینه کل جوشکاری را 35 تا 55 درصد در ساخت آلیاژهای نیکل بزرگ از طریق نرخ رسوب بالاتر، کاهش زمان کار و هزینه مصرفی کمتر به ازای هر کیلوگرم فلز جوش رسوب‌شده کاهش می‌دهد - مشروط بر اینکه ریسک کیفیت از طریق کنترل روش مدیریت شود.

عامل هزینه	GTAW (100% TIG)	FCAW-D (ریشه ترکیبی)	FCAW-D (فرایند کامل)	یادداشت ها
نرخ رسوب	0.5--1.5 کیلوگرم در ساعت	3.0--5.0 کیلوگرم در ساعت	3.0--6.0 کیلوگرم در ساعت	FCAW 4--5 برابر سریعتر در پر کردن/درپوش
هزینه نیروی کار به ازای هر کیلوگرم سپرده	28--42 دلار / کیلوگرم	9--14 دلار / کیلوگرم	6--10 دلار / کیلوگرم	بر اساس نرخ بارگذاری کامل 65 دلار در ساعت
هزینه سیم پرکننده	45--75 دلار/کیلوگرم (ERNiCrMo-3)	45--75 دلار / کیلوگرم	45--75 دلار / کیلوگرم	معادل هزینه سیم برای FCAW در مقابل GTAW
هزینه گاز محافظ	8--15 دلار به ازای هر کیلوگرم واریز شده است	$3--6/kg واریز شده	$3--6/kg واریز شده	CO2 بسیار ارزان تر از Ar برای FCAW
هزینه کل به ازای هر کیلوگرم واریز	81--132 دلار / کیلوگرم	57--95 دلار / کیلوگرم	54--87 دلار / کیلوگرم	صرفه جویی: 33--53٪ در مقابل GTAW
زمان تخمینی برای پروژه 10 تنی	4000--6000 ساعت جوشکاری	2000--3000 ساعت جوشکاری	1500--2500 ساعت جوشکاری	50--70٪ صرفه جویی در نیروی کار
کل هزینه جوشکاری پروژه	$810K--$1.32M	$570K--$950K	$540K--$870K	270 هزار دلار--450 هزار دلار صرفه جویی در برابر همه TIG

مفروضات: 65 دلار در ساعت نرخ جوشکار کاملاً- ERNiCrMo-3 سیم به قیمت 60 دلار/کیلوگرم؛ آرگون 0.30 دلار در لیتر، CO2 در 0.05 دلار در لیتر. راندمان GTAW 60%, FCAW-راندمان D 80%؛ وزن سپرده 10 تنی (معمولی برای مخازن تحت فشار متوسط). پس انداز نیروی کار غالب است. هزینه های سیم و گاز سهم کمی دارند.

Case Studies in Chemical Processing Power Generation

مورد 1: مجرای گوگرد زدایی گاز دودکش Hastelloy C-276 (FGD) -- نیروگاه زغال سنگ

یک نیروگاه زغال‌سنگ 420 مگاواتی با استفاده از روش هیبریدی FCAW-D، مجرای FGD سنگ آهکی مرطوب خود (صفحه 24 میلی‌متری Hastelloy C-276، تقریباً 3.5 تن ذخایر جوش) را بازسازی کرد. مشخصات اولیه 100% GTAW -- بود، اما سازنده FCAW-D را برای عبورهای fill/cap با ریشه GTAW پیشنهاد کرد. بازرسی مستقل RT و UT نشان داد: عیوب قابل رد صفر، میانگین تخلخل 3 در هر 100 میلی‌متر جوش (در مقابل حد پذیرش 8 در هر 100 میلی‌متر در هر بخش ASME 8). تست Charpy V-notch در -29 درجه میانگین 85-110 J را نشان داد (نیاز: حداقل 27 J). سازنده پروژه را در 14 هفته در مقابل برآورد تمام TIG که 22 هفته بود - 36 درصد صرفه جویی در برنامه - با صرفه جویی کل هزینه 340,000 دلار در قرارداد ساخت 2.1 میلیون دلاری تکمیل کرد. لوله کشی به مدت 8 سال با هیچ خرابی مرتبط با جوش در بخش C-276 کار کرده است.

مورد 2: لوله کشی آب دریا Inconel 625 -- مبدل حرارتی حامل LNG

یک کارخانه کشتی سازی حامل LNG با استفاده از لوله بدون درز Inconel 625 (Sch 40, 8{7}}اینچ NB؛ 18 تن کل رسوب جوش) پوسته خنک کننده آب دریا-و-مبدل حرارتی لوله را ساخت. کارخانه کشتی‌سازی از FCAW-D برای همه گذرگاه‌های پر و درپوش با ERNiCrMo-3 سیم و محافظ 75Ar/25CO2 استفاده کرد. کنترل کیفیت شامل: 100% RT (بر اساس کد IGC / قوانین DNV{24}}GL)، PT در همه جوش‌های نازل و شاخه، و آزمایش کشش تمام نمونه‌های آزمایش صلاحیت روش (PQR). نتایج: 99.2% نرخ پذیرش اولین گذر (هیچ نقص قابل ردی در طول RT یافت نشد). تست مکانیکی میانگین استحکام کششی 965 مگاپاسکال (مشخصات فلز پایه: 827 مگاپاسکال در دقیقه)، میانگین CVN در 196- درجه 105 J را نشان داد. کارخانه کشتی‌سازی نرخ نقص پایین را به کنترل دقیق دمای بین پاسی (حداکثر 120 درجه، نظارت با پیرومتر تماسی بین هر پاس) و تجهیزات متقابل فولادی بدون استحکام را نسبت داد. به عنوان منبع تخلخل

مورد 3: مخزن خنثی سازی اسید Incoloy 825 -- کارخانه اسید فسفریک

یک ظرف خنثی سازی اسید فسفریک (Incoloy 825، دیواره 22 میلی متری، حجم داخلی 6 مترمکعب) با استفاده از FCAW{3}}D با پرکننده ERNiFeCr-2 ساخته شد. این اولین پروژه Incoloy FCAW سازنده پس از تکمیل یک کار موفق Inconel 625 بود. نگرانی اصلی کیفیت حساسیت HAZ بود: 825 حاوی تیتانیوم (0.6--1.2٪) است که در دماهای بالاتر از 540 درجه می تواند TiC را تشکیل دهد و کروم را در مرز دانه ها تخلیه کند. سازنده این موضوع را با این موارد برطرف کرد: (الف) محدود کردن گذرگاه به 120 درجه (محکم تر از 150 درجه استاندارد)، (ب) فقط با استفاده از مهره های رشته ای (بدون بافت) و (ج) مشخص کردن عملیات حرارتی پس از جوشکاری در دمای 940 درجه به مدت 2 ساعت در هر 25 میلی متر (زیر محدوده حساسیت 76-540 درجه). بازرسی نهایی شامل ASTM A262 Practice C (تست Huey): نرخ خوردگی 0.18 میلی متر در سال (محدود:<0.5 mm/yr). The vessel has operated in 30% H₃PO₄ + 3% HCl at 90 °C for 6 years with no evidence of intergranular attack.

عنصر WPS	جزئیات مورد نیاز	خطای رایج برای جلوگیری از
مشخصات فلز پایه	شماره UNS (به عنوان مثال، N06625) + استاندارد ASTM + شرایط (بازپخت شده/محلول{5}}آنیل شده)	مشخص کردن فقط با نام تجاری -- ممکن است به نوع شیمی اشتباه منجر شود
طبقه بندی فلز پرکننده	نامگذاری AWS A5.34 + ERNiCrMo-3 یا معادل آن؛ شماره حرارت/لات در گواهی	استفاده از GTAW{0}}فقط پرکننده دارای رتبه بدون تأیید سازگاری با FCAW
محدوده ضخامت واجد شرایط	ضخامت دقیق آزمایش شده را ثبت کنید. WPS برای ضخامت آزمایش شده 1.5x تا 0.5x در هر ASME IX معتبر است	با فرض اینکه WPS صفحه ضخیم، لوله نازک- را می پوشاند. بدون تست معتبر نیست
ترکیب گاز محافظ + سرعت جریان	% دقیق Ar / CO2 / He; نرخ جریان بر حسب L/min. تامین کننده و خلوص گاز را مشخص کنید (درجه 4.5 دقیقه)	نوشتن "گاز محافظ" بدون مشخصات -- خلوص CO2 برای آلیاژهای نیکل مهم است
سرعت تغذیه سیم + ولتاژ + جریان	WFS دقیق در متر در دقیقه. محدوده ولتاژ؛ قطبیت (DCEP برای FCAW-D)	کپی کردن پارامترهای فولاد ضد زنگ FCAW؛ نیکل به 5--10٪ WFS کمتری نسبت به SS معادل نیاز دارد
محدوده گرمای ورودی (محاسبه شده)	HI را بر حسب kJ/mm برای پارامترهای واقعی استفاده شده محاسبه کنید. حالت حداکثر دمای بین گذر	نادیده گرفتن محاسبه گرمای ورودی -- باعث می شود که این روند غیرقابل تأیید باشد
دمای پیش گرم / بین پاس	ایالت حداکثر بینگذر؛ توجه داشته باشید که آیا از پیش گرما استفاده می شود (نادر برای نیکل) و چرا	تعیین پیش گرمایش فولاد ضد زنگ (مثلاً 100--150 درجه) برای نیکل - غیر ضروری و بالقوه مضر
حالت فرآیند	FCAW-D (دو-سپر) را به صراحت بیان کنید. هرگز از FCAW-S برای خدمات مهم بدون صلاحیت استفاده نکنید	با فرض اینکه FCAW-S و FCAW-D در WPS قابل تعویض هستند
عملیات حرارتی جوش- را ارسال کنید	اگر PWHT مورد نیاز است: دمای حالت، زمان، سرعت خنک‌سازی. در صورت عدم نیاز: منطق بیان کنید	نوشتن "بدون نیاز به PWHT" بدون ذکر دلیل متالورژیکی -- داوران ممکن است آن را رد کنند
معیارهای پذیرش	RT/UT/MT/PT بر اساس کدام کد؛ محدودیت اندازه/طول نقص؛ الزامات کششی و CVN	استفاده از معیارهای پذیرش فولاد ضد زنگ (به عنوان مثال، API 660) برای خدمات آلیاژ نیکل -- کد اشتباه

س: آیا FCAW می تواند جوش هایی تولید کند که معیارهای پذیرش NACE MR0175 (سرویس ترش) را رعایت کنند؟

بله -- FCAW-جوش‌های D با استفاده از ERNiCrMo-3 فلز پرکننده به‌طور کامل در NACE MR0175 / ISO 15156-3 به‌عنوان قابل قبول برای محیط‌های حاوی H2S در شرایط جوش‌خورده فهرست شده‌اند، مشروط بر اینکه آزمون صلاحیت فلزات PQRAZ را نشان می‌دهد. و سختی مورد نیاز (HRC حداکثر 40 برای سرویس ترش). نکته کلیدی استفاده از طبقه بندی صحیح فلز پرکننده و اطمینان از مطابقت شیمی فلز جوش با نام A5.34/A5.14 در گواهی انطباق است. جوش های Hastelloy C-276 FCAW با استفاده از ERNiCrMo-4 نیز برای سرویس ترش مورد تایید NACE هستند.

س: چرا هنگام استفاده از FCAW برای گذرنامه‌های پر و کلاه، هنوز مجوز روت GTAW توصیه می‌شود؟

پاس ریشه GTAW نفوذ عالی (همجوشی عمیق‌تر در فلز پایه)، نقطه شروع صفر-و توانایی مشاهده و تصحیح هرگونه کمبود--همجوشی بلافاصله در ریشه را فراهم می‌کند. FCAW دارای مخروط قوسی بزرگتر و انتقال قطرات آشفته تر است، که اگر پارامترها دقیقاً تنظیم نشده باشند، می تواند باعث عدم همجوشی در هندسه های ریشه محکم شود. شروع با یک پاس ریشه GTAW سالم تضمین می کند که ریشه نشتی- محکم و نفوذ کامل - - منطقه پرخطر در هر جوش لب به لب است -- سپس FCAW اتصال را به طور موثر پر می کند. این رویکرد ترکیبی استاندارد صنعتی برای ساخت لوله و کشتی در Inconel 625، C-276، و Incoloy 825 است.

س: چگونه از نقص جزیره سیلیکات بین پاس های FCAW روی آلیاژهای نیکل جلوگیری کنم؟

جزایر سیلیکات به این دلیل تشکیل می شوند که شار در سیم FCAW تجزیه می شود و فیلم های سیلیسی (SiO2) روی سطح حوضچه جوش تولید می شود. اگر این فیلم ها قبل از عبور بعدی جدا نشوند، به عنوان آخال های سرباره به دام می افتند. پیشگیری ساده است اما کار فشرده-است: از یک برس سیمی فولاد ضد زنگ اختصاصی برای تمیز کردن هر پاس قبل از اعمال پاس بعدی استفاده کنید. فقط برای آلیاژهای نیکل از برس جداگانه استفاده کنید -- هرگز از همان برس روی فولاد کربنی یا فولاد ضد زنگ استفاده نکنید. قبل از هر پاس، سطح جوش را به صورت بصری بررسی کنید. هر لایه سیلیسی خاکستری-سفید باید به طور کامل حذف شود. تکنیک مهره استرینگر تجمع سیلیس را در مقابل تکنیک بافت کاهش می دهد.

س: آیا FCAW-S برای آلیاژهای نیکل قابل قبول است؟

فقط در موقعیت‌های محدود و غیر{0}}بحرانی. FCAW-S سپر غنی از نیتروژن-در برابر تجزیه شار تولید می‌کند که باعث تخلخل نیتروژن در آلیاژهای نیکل می‌شود. کاربردهای قابل قبول عبارتند از: نصب در فضای باز که در آن باد محافظ گاز را غیرعملی می کند و الزامات کیفی غیر{5}}ضروری است (به عنوان مثال، پشتیبانی موقت، تغییرات میدانی با کاهش نیازهای معاینه). معیارهای پذیرش باید سفت شوند: حداکثر اندازه منافذ به نصف حد استاندارد کاهش می یابد و پذیرش رادیوگرافی نباید خوشه ای از منافذ را نشان دهد. برای هر کاربرد مهمی{10}}حاوی فشار، ترش-خدمات یا خوردگی{12}}، FCAW{13}}S مجاز نیست.

س: چگونه FCAW با GMAW (MIG) برای آلیاژهای نیکل مقایسه می شود؟

FCAW-D 50--100% نرخ رسوب بالاتری نسبت به GMAW-P (MIG پالسی) روی آلیاژهای نیکل تولید می‌کند، عمدتاً به این دلیل که سیم FCAW چگالی جریان بالاتری دارد (قطر کوچک‌تر، سرعت‌های تغذیه سریع‌تر) و افزودن شار باعث افزایش دمای قوس الکتریکی و راندمان انتقال فلز می‌شود. FCAW-D همچنین نسبت به تغییرات جزئی در تناسب-مفاصل و تمیزی سطح تحمل بیشتری دارد، زیرا سیستم فلاکس مقداری بافر در برابر آلودگی سطح ایجاد می‌کند. نقطه مقابل این است که FCAW به تمیز کردن بینگذری دقیق تری (حذف سیلیس) نیاز دارد و نمایه سطحی زبرتر به عنوان{11}}جوش داده شده ایجاد می کند. GMAW{13}}P مهره صاف‌تری را با پاک‌سازی پست{15}کمتر، اما با بهره‌وری کمتر تولید می‌کند. اجماع صنعت برای ساخت آلیاژ نیکل: از GMAW{16}}P برای مقاطع نازک (زیر 6 میلی‌متر) استفاده کنید، جایی که کنترل ظاهر و تناسب عالی است. از FCAW{18}}D برای مقاطع با ضخامت متوسط به ضخامت (بالاتر از 6 میلی متر) در جایی که میزان رسوب اهمیت دارد استفاده کنید.

سوال تصمیم گیری	بله (استفاده از FCAW-D)	خیر (از GTAW یا GMAW-P استفاده کنید)
آیا ضخامت مقطع بالاتر از 6 میلی متر است؟	ضخامت=حجم پرکننده بالا=مزیت رسوب FCAW به حداکثر رسیده است	زیر 6 میلی متر: ریشه GTAW + پر نازک FCAW ممکن است اما GMAW{2}}P اغلب تمیزتر است
آیا این یک کار جوشکاری-و-درپوش یا موقعیت است (نه روت)؟	پر/درپوش=منطقه بهینه FCAW; روت همیشه GTAW	Root pass on pipe: GTAW برای نفوذ و نشتی{0}}نیاز است
آیا ساخت فضای باز/بادی اجتناب ناپذیر است؟	FCAW-D با سپر عقبی می‌تواند باد بیشتری را نسبت به GTAW تحمل کند	GTAW بسیار حساس به باد-. FCAW- فقط در صورتی که الزامات کیفیت کاهش یابد
آیا آلیاژ Inconel 625 یا Incoloy 825 (نه C-276 یا 718) است؟	625 و 825 آلیاژهای نیکل FCAW{2}}بخشنده هستند	C{3}}276 به گرمای ورودی سخت تری نیاز دارد. 718 ممکن است به PWHT نیاز داشته باشد -- با بخش مخصوص آلیاژ مشورت کنید
آیا سرویس ترش NACE مورد نیاز است؟	ERNiCrMo-3 و ERNiCrMo-4 هر دو مورد تأیید NACE در شرایط جوشکاری هستند	بررسی پروژه خاص NACE MRO175 rev/table. برخی از پروژه های قدیمی ممکن است به PWHT نیاز داشته باشند
آیا عملیات حرارتی پس از جوش-مجاز است؟	بدون نیاز به PWHT برای سرویس استاندارد 625/825. گردش کار FCAW را ساده می کند	اگر PWHT مورد نیاز است: FCAW و GTAW معادل هستند. بر اساس بهره وری انتخاب کنید
آیا سازنده با آلیاژ نیکل FCAW تجربه دارد؟	با تجربه=99%+ first-قبول قبولی. افزایش بهره وری تضمین شده است	اولین-زمان FCAW در نیکل: بودجه زمان اضافی برای منحنی صلاحیت و یادگیری

آلیاژ JN سیم جوش FCAW آلیاژ نیکل (ERNiCrMo-3، ERNiCrMo-4، ERNiFeCr-2)، لوله، لوله، صفحه و میله بدون درز را مطابق با استانداردهای ASTM/ASME/AWS/NACE - با گزارشات آزمایش کامل آسیاب و گواهی EN 10204 3.1 عرضه می‌کند. تماس با ما: Info@jnalloy.com|+86 19339900211|www.jnalloy.com