एक डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ट्यूब जो पूरी तरह से संक्षारण प्रतिरोधी है, उसके गुण कुछ मिनटों की खराब वेल्डिंग से बर्बाद हो सकते हैं। अद्वितीय दो-चरण माइक्रोस्ट्रक्चर जो डुप्लेक्स को ताकत और प्रतिरोध देता है उसे दुकान या क्षेत्र में बनाए गए प्रत्येक जोड़ के दौरान सावधानीपूर्वक संरक्षित किया जाना चाहिए। सही वेल्डिंग प्रक्रिया का चयन करना केवल लीक से बचने का मामला नहीं है, बल्कि आक्रामक क्लोराइड और एसिड वातावरण में मिश्र धातु के कठिन संक्षारण प्रतिरोध को बनाए रखने के बारे में है।
धातुकर्म आधार: डुप्लेक्स अलग क्यों है
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (उदाहरण के लिए, UNS S32205, S31803 - आमतौर पर 2205) में लगभग संतुलित मिश्रण होता है50% ऑस्टेनाइटऔर50% फेराइट. यह दोहरे चरण की संरचना प्रदान करती है:
उच्च यांत्रिक शक्ति (लगभग 316L से दोगुनी)।
क्लोराइड तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी) के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध।
अच्छा पिटिंग और दरार संक्षारण प्रतिरोध, 34-36 के PREN (पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या) द्वारा निर्धारित।
वेल्डिंग के दौरान, सामग्री पिघल जाती है और फिर तेजी से जम जाती है। शीतलन दर और थर्मल इतिहास वेल्ड धातु और गर्मी प्रभावित क्षेत्र (एचएजेड) में अंतिम चरण संतुलन निर्धारित करते हैं। यदि प्रक्रिया ग़लत है, तो दो हानिकारक घटनाएँ घटित हो सकती हैं:
अत्यधिक फेराइट का निर्माण- धीमी गति से शीतलन या उच्च ताप इनपुट फेराइट को हावी होने की अनुमति देता है, जिससे क्रूरता और संक्षारण प्रतिरोध कम हो जाता है।
अंतरधात्विक चरणों का अवक्षेपण- विषेश रूप सेसिग्मा (σ) चरण(FeCrMo) औरची (χ) चरण, जो 600-900 डिग्री के तापमान रेंज में बनते हैं। ये चरण क्रोमियम‑ और मोलिब्डेनम‑समृद्ध हैं, इसलिए उनके गठन से आसपास के मैट्रिक्स में इन महत्वपूर्ण मिश्रधातु तत्वों की कमी हो जाती है। परिणाम: गंभीर भंगुरता और पिटिंग संक्षारण प्रतिरोध का भारी नुकसान।
इसके विपरीत, अपर्याप्त ताप इनपुट या बहुत तेज़ शीतलन से बहुत अधिक ऑस्टेनाइट उत्पन्न हो सकता है, जिससे ताकत कम हो सकती है। इसलिए, एक संकीर्ण प्रसंस्करण विंडो का सम्मान किया जाना चाहिए।
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग प्रक्रिया में मुख्य पैरामीटर
एक उचितडुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग प्रक्रिया ट्यूब जंगरोकथाम रणनीति निम्नलिखित चर को सटीक रूप से नियंत्रित करती है।
1. भराव धातु चयन
संक्षारण प्रतिरोध और चरण संतुलन बनाए रखने के लिए भराव धातु को आधार धातु की मिश्र धातु सामग्री से मेल खाना चाहिए या उससे अधिक होना चाहिए। 2205 डुप्लेक्स के लिए, मानक भराव हैईआर2209(यूएनएस एस39209)। इसकी संरचना बेस मेटल की तुलना में निकल और नाइट्रोजन में थोड़ी अधिक मिश्रित होती है, जो वेल्ड जमा में ऑस्टेनाइट गठन को बढ़ावा देती है। यह तेजी से जमने के फेराइट-अनुकूल प्रभाव की भरपाई करता है।
सुपर डुप्लेक्स ग्रेड (उदाहरण के लिए, 2507) के लिए, ईआर2594 जैसी फिलर धातु का उपयोग किया जाता है। डुप्लेक्स बेस मेटल पर कभी भी ऑस्टेनिटिक फिलर (जैसे, 308L, 316L) का उपयोग न करें; परिणामी वेल्ड में गलत संक्षारण गुण होंगे और दरार पड़ सकती है।
2. हीट इनपुट नियंत्रण
हीट इनपुट वोल्टेज, करंट और यात्रा गति का एक कार्य है। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स के लिए, अनुशंसित ताप इनपुट सीमा आम तौर पर इनके बीच होती है0.5 और 2.5 किलोजूल प्रति मिलीमीटर. बहुत कम ताप इनपुट अपूर्ण संलयन या अत्यधिक फेराइट का जोखिम उठाता है; बहुत अधिक ऊष्मा इनपुट धीमी शीतलन को बढ़ावा देता है, जो सिग्मा चरण को बनने और फेराइट को मोटे होने की अनुमति देता है।
GTAW (गैस टंगस्टन आर्क वेल्डिंग) के लिए 2205 ट्यूबों का एक विशिष्ट लक्ष्य है0.5-1.5 केजे/मिमी. स्पंदित स्प्रे ट्रांसफर के साथ GMAW (गैस मेटल आर्क वेल्डिंग) के लिए, यदि इंटरपास तापमान को सख्ती से नियंत्रित किया जाता है, तो थोड़ी अधिक रेंज (2.0 kJ/mm तक) स्वीकार्य हो सकती है।
3. इंटरपास तापमान
इंटरपास तापमान (अगले पास से पहले वेल्ड क्षेत्र का तापमान) अवश्य रखा जाना चाहिए150 डिग्री से नीचे, और अक्सर पहले कुछ पासों के लिए 100 डिग्री से नीचे। उच्च इंटरपास तापमान गर्मी जमा करता है, प्रभावी ढंग से शीतलन समय बढ़ाता है और सिग्मा चरण वर्षा को बढ़ावा देता है। पतली दीवार वाली ट्यूबों (उदाहरण के लिए, 2-3 मिमी की दीवार) के लिए, पासों के बीच प्राकृतिक वायु शीतलन पर्याप्त हो सकता है। मोटे खंडों के लिए, जबरन वायु शीतलन या यहां तक कि पासों के बीच लंबे समय तक इंतजार करना आवश्यक है।
4. परिरक्षण और बैक पर्जिंग
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील वेल्ड को वेल्ड फेस और रूट दोनों तरफ वायुमंडलीय ऑक्सीजन से संरक्षित किया जाना चाहिए। ट्यूब वेल्डिंग के लिए:
प्राथमिक परिरक्षण गैस- 1-3% नाइट्रोजन के साथ आर्गन का उपयोग अक्सर किया जाता है। नाइट्रोजन एक ऑस्टेनाइट स्टेबलाइजर है; परिरक्षण गैस में एक छोटा सा प्रतिशत जोड़ने से वेल्ड धातु में वांछित चरण संतुलन बनाए रखने में मदद मिलती है।
वापस शुद्ध करना- रूट बीड के ऑक्सीकरण को रोकने के लिए ट्यूब के अंदर शुद्ध आर्गन (या 2-5% नाइट्रोजन के साथ आर्गन) से शुद्ध किया जाता है। ऑक्सीजन संदूषण क्रोमियम ऑक्साइड स्केल उत्पन्न करता है जो क्रोमियम की कमी और संक्षारण प्रतिरोध के नुकसान का कारण बनता है।
5. वेल्डिंग प्रक्रिया और तकनीक
डुप्लेक्स ट्यूबों के लिए स्पंदित चाप तकनीक (स्पंदित GTAW या स्पंदित GMAW) को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि वे:
उच्च शिखर धारा और उसके बाद निम्न पृष्ठभूमि धारा का उपयोग करके ताप इनपुट को कम करें।
वेल्ड पूल के नियंत्रण में सुधार करें और पतली दीवारों पर जलने का जोखिम कम करें।
एक बेहतर, अधिक समान सूक्ष्म संरचना का निर्माण करें।
मैनुअल वेल्डिंग के लिए, चौड़े बुनाई वाले मोतियों के बजाय स्ट्रिंगर मोतियों (बिना बुनाई के सीधे पास) का उपयोग किया जाता है, जो गर्मी इनपुट और धीमी गति से शीतलन को बढ़ाते हैं।
महत्वपूर्ण कदम: पोस्ट-वेल्ड सफाई (अचार बनाना और पैसिवेशन)
यहां तक कि सही ताप इनपुट के साथ बने वेल्ड में भी एक होगागर्मी का रंग(ऑक्साइड स्केल) इसकी सतह और आसन्न HAZ पर। यह ऑक्साइड परत क्रोमियम-क्षीण हो गई है क्योंकि क्रोमियम अधिमानतः ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे अंतर्निहित धातु में क्रोमियम की मात्रा कम हो जाती है। इस ख़राब क्षेत्र में, क्लोराइड सेवा में गड्ढे और दरार का क्षरण आसानी से शुरू हो जाता है।
वेल्ड के बाद की सफाई वैकल्पिक नहीं है।दो विधियाँ प्रभावी हैं:
अचार बनाना (रासायनिक निष्कासन)
अचार बनाने का लेप या स्नान- नाइट्रिक एसिड (HNO₃) और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड (HF) का मिश्रण हीट टिंट को घोलता है और क्रोमियम-क्षीण परत को हटा देता है। ट्यूबों के लिए, अचार के पेस्ट को वेल्ड और गर्मी प्रभावित क्षेत्र पर ब्रश किया जाता है, एक निर्दिष्ट समय (उदाहरण के लिए, 15-60 मिनट) के लिए छोड़ दिया जाता है, फिर पानी से अच्छी तरह से धोया जाता है।
विसर्जन अचार- छोटी ट्यूब असेंबलियों या स्पूल के टुकड़ों के लिए, गर्म अचार वाले स्नान में डुबाना अधिक समान है लेकिन इसके लिए विशेष सुविधाओं की आवश्यकता होती है।
निष्क्रियता के बाद यांत्रिक सफ़ाई
पीसना या ब्रश करना- हीट टिंट को महीन अपघर्षक पैड या गैर-धातु ब्रश (उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील वायर ब्रश का उपयोग केवल डुप्लेक्स पर किया जाता है, कार्बन स्टील पर कभी नहीं) के साथ हटाया जा सकता है। पीसने से लोहे के कणों को छोड़े बिना पूरी रंगी हुई परत निकल जानी चाहिए।
निष्क्रियता- यांत्रिक सफाई के बाद, निष्क्रिय क्रोमियम ऑक्साइड फिल्म को बहाल करने के लिए सतह को नाइट्रिक या साइट्रिक एसिड समाधान के साथ इलाज किया जाता है। यह कदम आवश्यक है क्योंकि अकेले पीसने से धातु खराब हो सकती है और कम सुरक्षात्मक सतह निकल सकती है।
एक अच्छा वेल्ड जंग के लिए अदृश्य है- इसका मतलब है कि उचित पिकलिंग के बाद, वेल्ड और HAZ का मूल ट्यूब के समान स्वरूप और समान संक्षारण प्रतिरोध होना चाहिए। यदि हीट टिंट बनी रहती है, तो वेल्ड पहला विफलता बिंदु होगा।
वेल्ड गुणवत्ता का सत्यापन: फेराइट माप
यह पुष्टि करने के लिए कि वेल्डिंग प्रक्रिया ने सही चरण संतुलन बनाए रखा है, aफेराइट का दायरा(चुंबकीय प्रेरण उपकरण) का उपयोग वेल्ड धातु और HAZ की फेराइट सामग्री को मापने के लिए किया जाता है। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स के लिए स्वीकार्य सीमा आमतौर पर है30-70% फेराइट(बैलेंस ऑस्टेनाइट)। कई विशिष्टताओं का लक्ष्य 40-60% है।
30% से नीचे का मान अत्यधिक ऑस्टेनाइट का संकेत देता है, जिससे ताकत कम हो जाती है।
70% से ऊपर का मान अत्यधिक फेराइट का संकेत देता है, जो कठोरता को कम करता है और सिग्मा चरण की उपस्थिति का संकेत दे सकता है (सिग्मा गैर-चुंबकीय है, लेकिन सिग्मा बनते ही फेराइट प्रतिशत कम हो जाता है; एक फेराइट रीडिंग जो अप्रत्याशित रूप से कम या असंगत है, एक सुराग हो सकती है)।
महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, एसूक्ष्म संरचनात्मक परीक्षण(मेटलोग्राफी) इंटरमेटेलिक चरणों की जांच के लिए एक वेल्डेड कूपन पर किया जा सकता है। सिग्मा चरण फेराइट अनाज के भीतर एक अवरुद्ध या एसिक्यूलर अवक्षेप के रूप में प्रकट होता है।
सामान्य गलतियाँ और उनसे कैसे बचें
| गलती | परिणाम | रोकथाम |
|---|---|---|
| 308L या 316L भराव धातु का उपयोग करना | वेल्ड में संक्षारण प्रतिरोध कम होता है और दरार पड़ सकती है | हमेशा मैचिंग डुप्लेक्स फिलर का उपयोग करें (2205 के लिए ईआर2209) |
| अत्यधिक ताप इनपुट (2.5 केजे/मिमी से ऊपर) | सिग्मा चरण वर्षा, भंगुरता, कम PREN | ऊष्मा इनपुट की गणना करें, स्पंदित चाप का उपयोग करें, यात्रा गति को सीमित करें |
| इंटरपास तापमान 150 डिग्री से ऊपर | संचित ऊष्मा सिग्मा को बढ़ावा देती है | थर्मोकपल से मापें; पासों के बीच ठंडा होने दें |
| ट्यूब रूट पर कोई बैक पर्ज नहीं | जड़ मनका ऑक्सीकरण, क्रोमियम की कमी, दरार संक्षारण | आर्गन या आर्गन-नाइट्रोजन मिश्रण से शुद्ध करें |
| हीट टिंट को बिना हटाए छोड़ना | स्थानीयकृत जंग वेल्ड किनारे पर शुरू होती है | अचार या यंत्रवत् साफ और निष्क्रिय |
| कार्बन स्टील ब्रश या ग्राइंडिंग व्हील का उपयोग करना | लौह संदूषण से गैल्वेनिक क्षरण होता है | समर्पित स्टेनलेस स्टील टूल का उपयोग करें, अधिमानतः केवल डुप्लेक्स के लिए |
वेल्डिंग प्रक्रिया विशिष्टता (डब्ल्यूपीएस) और योग्यता
किसी भी औद्योगिक अनुप्रयोग के लिए, एक औपचारिकवेल्डिंग प्रक्रिया विशिष्टता (डब्ल्यूपीएस)ASME सेक्शन IX, AWS D1.6, या ISO 15614 जैसे कोड के अनुसार विकसित और योग्य होना चाहिए। डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ट्यूबों के लिए WPS में स्पष्ट रूप से बताया जाना चाहिए:
बेस मेटल ग्रेड और मोटाई सीमा।
भराव धातु वर्गीकरण (जैसे, ER2209)।
वेल्डिंग प्रक्रिया (GTAW, GMAW, या SMAW)।
परिरक्षण गैस संरचना और प्रवाह दर।
गैस को वापस शुद्ध करने की विधि और विधि।
ताप इनपुट रेंज के साथ विद्युत पैरामीटर (वोल्टेज, करंट, यात्रा गति)।
इंटरपास तापमान सीमा (जैसे, अधिकतम 150 डिग्री)।
प्रीहीटिंग आवश्यकताएँ (आमतौर पर डुप्लेक्स के लिए कोई नहीं जब तक कि 5 डिग्री परिवेश से कम न हो)।
पोस्ट-वेल्ड सफाई प्रक्रिया (अचार पेस्ट, विसर्जन, या यांत्रिक + निष्क्रियता)।
फेराइट सामग्री के लिए स्वीकृति मानदंड (उदाहरण के लिए, वेल्ड धातु में 30-70% फेराइट)।
योग्यता परीक्षण में यांत्रिक परीक्षण (तन्यता, मोड़) और संक्षारण परीक्षण (उदाहरण के लिए, एएसटीएम जी48 प्रति फेरिक क्लोराइड पिटिंग परीक्षण) शामिल हैं। ट्यूब वेल्ड के लिए, एहाइड्रोस्टेटिक परीक्षणयाएड़ी वर्तमान निरीक्षणभी आवश्यक हो सकता है.
फ़ील्ड वेल्डिंग संबंधी विचार
खेत में डुप्लेक्स ट्यूबों को वेल्डिंग करना (उदाहरण के लिए, मरम्मत या टाई-इन के लिए) दुकान वेल्डिंग की तुलना में अधिक चुनौतीपूर्ण है क्योंकि पर्यावरण नियंत्रण कठिन है। इन पर विशेष ध्यान देना चाहिए:
पवन सुरक्षा- गैस व्यवधान को रोकने के लिए गैस लेंस और स्क्रीन का उपयोग।
तापमान की निगरानी- इंटरपास तापमान की जांच के लिए इन्फ्रारेड थर्मामीटर या संपर्क पाइरोमीटर।
पर्जिंग- बड़े व्यास वाली ट्यूबों के लिए, पूरी लंबाई को शुद्ध करना अव्यावहारिक हो सकता है; एक स्थानीयकृत पर्ज बांध (इन्फ्लेटेबल रबर प्लग) का उपयोग किया जा सकता है।
नमकीन बनाना- खेत में अचार बनाने के पेस्ट उपलब्ध हैं; आसपास के उपकरणों पर पानी के बहाव से बचने के लिए उन्हें सावधानी से लगाना और निष्क्रिय करना चाहिए।
निष्कर्ष: सामग्री उतनी ही अच्छी होती है जितने हाथ उसे जोड़ते हैं
संक्षारण प्रतिरोध के भयावह नुकसान से बचने के लिए डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील ट्यूबों के लिए सही वेल्डिंग प्रक्रिया का चयन करना आवश्यक है। संतुलित ऑस्टेनाइट-फेराइट माइक्रोस्ट्रक्चर, जो डुप्लेक्स को इसकी ताकत और पिटिंग प्रतिरोध देता है, अत्यधिक गर्मी इनपुट, उच्च इंटरपास तापमान, बेमेल भराव धातुओं, या क्रोमियम-क्षीण गर्मी टिंट की उपस्थिति से नष्ट हो सकता है। एक अनुशासित प्रक्रिया {{2}नियंत्रित ताप इनपुट (आमतौर पर 0.5-2.5 केजे/मिमी), इंटरपास तापमान 150 डिग्री से नीचे, 2205 बेस मेटल के लिए ईआर2209 फिलर, निष्क्रिय बैक पर्जिंग, और पूरी तरह से पोस्ट-वेल्ड पिकलिंग {{8}यह सुनिश्चित करती है कि वेल्ड ज़ोन मूल ट्यूब के समान संक्षारण प्रदर्शन बनाए रखता है। फेराइट माप (30-70% फेराइट) द्वारा सत्यापन सफलता की पुष्टि करता है। सामग्री केवल उतनी ही अच्छी होती है जितने हाथ उसे जोड़ते हैं; एक अच्छी तरह से निष्पादित वेल्ड जंग के लिए अदृश्य है।
