स्टेनलेस स्टील पाइप वेल्डिंग गैस प्रवाह दर गणना के लिए बैक पर्जिंग तकनीक

स्टेनलेस स्टील या निकल मिश्र धातु पाइप पर एक अनपर्ज्ड वेल्ड रूट फ़ील्ड अस्वीकृति के सबसे आम - और सबसे महंगे - कारणों में से एक है। जब वेल्डिंग के दौरान किसी जोड़ का आंतरिक भाग हवा के संपर्क में आता है, तो ऑक्सीजन और नाइट्रोजन गर्म, क्रोमियम समृद्ध धातु के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और पतली ऑक्साइड परत को हटा देते हैं जो मिश्र धातु को संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती है।

परिणाम एक खुरदरी, बदरंग, अक्सर परतदार परत होती है जिसे "शुगरिंग" के रूप में जाना जाता है और एक जोड़ होता है जो हाइड्रोटेस्ट, पीएमआई या संक्षारण योग्यता में विफल रहता है। बैक पर्जिंग वेल्डिंग से पहले और वेल्डिंग के दौरान पाइप के अंदरूनी हिस्से में अक्रिय गैस भरकर इसे रोकता है, लेकिन इसे सही करना सही विधि चुनने और प्रवाह दर और पर्ज समय की गणना करने पर निर्भर करता है जो वास्तव में अशांति पैदा किए बिना हवा के पाइप को साफ करता है। यह मार्गदर्शिका स्टेनलेस स्टील और निकल मिश्र धातु पाइप निर्माण में उपयोग की जाने वाली मुख्य बैक पर्जिंग तकनीकों की तुलना करती है और पर्ज प्रवाह दरों को सही ढंग से आकार देने के लिए उपयोग किए जाने वाले वॉल्यूम एक्सचेंज गणित के बारे में बताती है।

बैक पर्जिंग क्या है और स्टेनलेस स्टील पाइप वेल्ड के लिए यह क्यों मायने रखता है?

गैस टंगस्टन आर्क वेल्डिंग (जीटीएडब्ल्यू) और इसी तरह की प्रक्रियाएं वेल्ड पूल के शीर्ष को टॉर्च गैस से ढाल देती हैं, लेकिन खुले {{0}रूट जोड़ का निचला हिस्सा पाइप के अंदर जो भी वातावरण होता है, उसके संपर्क में होता है। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स (304/316), डुप्लेक्स और सुपर डुप्लेक्स ग्रेड, और निकल मिश्र धातु जैसे इनकोनेल 625 और हास्टेलॉय सी276 सभी संक्षारण प्रतिरोध के लिए एक पतली, स्व-उपचार क्रोमियम ऑक्साइड फिल्म पर निर्भर करते हैं। वेल्डिंग तापमान पर, वह फिल्म नष्ट हो जाती है, और यदि पाइप के अंदर ऑक्सीजन और नाइट्रोजन मौजूद है, तो जड़ पर एक नई, दोषपूर्ण ऑक्साइड परत बन जाती है - जो भूसे, नीले, या काले रंग के भूरे मलिनकिरण के रूप में दिखाई देती है, और गंभीर मामलों में भंगुर, पपड़ीदार "शर्करायुक्त" सतह के रूप में दिखाई देती है।

चीनीयुक्त जड़ें ठीक उस स्थान पर संक्षारण प्रतिरोध को कम करती हैं जो प्रक्रिया द्रव के संपर्क में सबसे अधिक है, और वे तनाव राइजर बनाते हैं जो चक्रीय या संक्षारक सेवा में दरार शुरू कर सकते हैं। यही कारण है कि किसी भी कोड शासित स्टेनलेस या निकल मिश्र धातु पाइप वेल्ड के लिए बैक पर्जिंग एक अनिवार्य कदम है, न कि वैकल्पिक शोधन -, और क्यों निर्माण विनिर्देश और निरीक्षण मानदंड जैसे कि एडब्ल्यूएस डी18.2 मलिनकिरण संदर्भ चार्ट, उच्च शुद्धता प्रणालियों के लिए एएसएमई बीपीई, और खट्टा सेवा के लिए एनएसीई एमआर0175/आईएसओ 15156 सभी स्वीकार्य रूट ऑक्सीकरण स्तरों का संदर्भ देते हैं।

आपको कौन सी बैक पर्जिंग विधि का उपयोग करना चाहिए - डैम (प्लग) पर्जिंग या सतत प्रवाह - पर्जिंग के माध्यम से?

वेल्ड के दोनों किनारों पर पाइप के अंदर रखे गए हटाने योग्य बांधों का उपयोग करके बांध को शुद्ध करने से जोड़ के चारों ओर एक छोटी मात्रा को अलग किया जाता है, इसलिए केवल उस सीमित खंड को शुद्ध करने की आवश्यकता होती है - जिससे शुद्ध करने का समय कम हो जाता है और पूरे स्पूल को शुद्ध करने की तुलना में गैस की खपत काफी कम हो जाती है। इसके विपरीत, शुद्धिकरण के माध्यम से प्रवाह, पूरे पाइप या निर्मित असेंबली को एक शुद्ध मात्रा के रूप में मानता है, एक छोर पर गैस भरता है और दूसरे छोर से विस्थापित हवा को बाहर निकालता है; इसमें किसी बांध की आवश्यकता नहीं है, लेकिन अधिक समय लगता है और पाइप की लंबाई या जटिलता बढ़ने पर अधिक गैस का उपयोग होता है। एक तीसरा संस्करण, चैम्बर या टेंट पर्जिंग, संयुक्त क्षेत्र (या संपूर्ण फिटिंग, कोहनी, या टी) को एक लचीले घेरे में घेरता है और आमतौर पर इसका उपयोग किया जाता है जहां बांधों को तैनात नहीं किया जा सकता है, जैसे कि जटिल शाखा कनेक्शन।

चयन आम तौर पर ज्यामिति और दोहराव के आधार पर होता है: कई छोटे जोड़ों के साथ शॉप स्पूल फैब्रिकेशन गति के लिए बांधों का पक्ष लेता है, जबकि क्रॉस{0}कंट्री पाइपलाइन टाई{{1}इन्स और ऑर्बिटल ट्यूब{{2}से {{3}ट्यूब वेल्ड आमतौर पर शुद्धिकरण के माध्यम से प्रवाह का उपयोग करते हैं, क्योंकि बांधों को डालने का कोई व्यावहारिक तरीका नहीं है।

आप किसी दिए गए पाइप व्यास के लिए पर्ज गैस प्रवाह दर की गणना कैसे करते हैं?

प्रारंभिक बिंदु शुद्ध किए जा रहे अनुभाग का आंतरिक आयतन है:

वी=π × (आईडी/2)² × एल

जहां आईडी पाइप का आंतरिक व्यास है और एल पर्ज जोन की लंबाई है (बांधों के बीच की दूरी, या पर्जिंग के माध्यम से प्रवाह के लिए पूर्ण स्पूल लंबाई)। एक बार जब मात्रा ज्ञात हो जाती है, तो आवश्यक प्रवाह दर सीधे लक्ष्य शुद्ध समय और सुरक्षित ऑक्सीजन स्तर तक पहुंचने के लिए आवश्यक मात्रा विनिमय की संख्या से होती है:

Q = (V × N) / t

Q प्रवाह दर है, V पर्ज ज़ोन वॉल्यूम है, N पूर्ण वॉल्यूम एक्सचेंजों की संख्या है (आमतौर पर 4-10, अगले भाग में चर्चा की गई है), और t लक्ष्य पर्ज समय है। व्यावहारिक उदाहरण: 6-इंच शेड्यूल 40 पाइप का आंतरिक व्यास लगभग 154 मिमी है। 3-मीटर क्षतिग्रस्त खंड पर, पर्ज वॉल्यूम V=π × (0.077 m)² × 3 m ≈ 0.056 m³, या लगभग 56 लीटर है। 8-मिनट के शुद्धिकरण के भीतर 6 पूर्ण मात्रा विनिमय प्राप्त करने के लिए, आवश्यक प्रवाह दर Q=(56 एल × 6) / 8 मिनट ≈ 42 एल/मिनट है।

व्यवहार में, अधिकांश प्रक्रियाएँ दो चरण के प्रवाह का उपयोग करती हैं: हवा के बड़े हिस्से को तेजी से बाहर निकालने के लिए एक उच्च प्रारंभिक प्रवाह दर, इसके बाद बहुत कम "होल्डबैक" प्रवाह - होता है, जो अक्सर वेल्डिंग के दौरान केवल 5-15 एल/मिनट होता है, जो पहले से ही शुद्ध किए गए वातावरण को परेशान किए बिना थोड़ा सकारात्मक दबाव बनाए रखने के लिए वेल्डिंग के दौरान बनाए रखा जाता है। प्रवाह दर को कभी भी इतना अधिक नहीं बढ़ाना चाहिए कि गैस का वेग अशांत हो जाए; विक्षोभ फिर से उस हवा में प्रवेश करता है जिसे पर्ज निकालने की कोशिश कर रहा है और बांधों को भी उड़ा सकता है, इसलिए प्रक्रियाएं आम तौर पर सबसे तेज़ संभव भरने के बजाय कम, स्थिर वेग को लक्षित करती हैं।

सुरक्षित ऑक्सीजन स्तर तक पहुंचने के लिए कितने पाइप वॉल्यूम एक्सचेंज की आवश्यकता है?

एक पाइप से हवा को विस्थापित करना एक बार के लिए नहीं है, आने वाली शुद्ध गैस प्रवाह के सामने शेष हवा के साथ मिल जाती है, इसलिए प्रत्येक अतिरिक्त मात्रा विनिमय बचे हुए ऑक्सीजन के उत्तरोत्तर छोटे हिस्से को हटा देता है। यही कारण है कि पहले कुछ आदान-प्रदान के दौरान ऑक्सीजन की सांद्रता तेजी से गिरती है और फिर बहुत धीरे-धीरे गिरती है, और केवल मात्रा और प्रवाह दर से शुद्ध समय की गणना करना चाप पर हमला करने से पहले वेंट या वेल्ड रूट पर कैलिब्रेटेड ऑक्सीजन विश्लेषक के साथ वास्तविक ऑक्सीजन स्तर की पुष्टि करने का विकल्प नहीं है।

ये आंकड़े प्रतिनिधि हैं, इसकी गारंटी नहीं है - मृत पैर, वाल्व, नमूना बंदरगाह, और खराब बांध सील सभी सैद्धांतिक कमजोर पड़ने वाले मॉडल की तुलना में वास्तविक {{1}विश्व शुद्ध दक्षता को कम करते हैं, यही कारण है कि ऑक्सीजन की निगरानी, ​​अकेले विनिमय गणना नहीं, जंग पर {{3}वेल्ड निर्णयों को जारी करने के लिए {{4}महत्वपूर्ण कार्य का आधार है।

मिश्र धातु परिवार द्वारा आर्क पर हमला करने से पहले आपको किस ऑक्सीजन सामग्री को लक्षित करना चाहिए?

AWS D18.2 मलिनकिरण संदर्भ चार्ट अनुमानित ऑक्सीजन सांद्रता के साथ दृश्यमान जड़ साइड ऑक्साइड रंग को सहसंबंधित करता है और व्यापक रूप से एक व्यावहारिक क्षेत्र जांच के रूप में उपयोग किया जाता है: एक उज्ज्वल, चांदी या हल्के भूसे की जड़ आम तौर पर एक अच्छी तरह से शुद्ध जोड़ से मेल खाती है, जबकि नीला, बैंगनी, ग्रे, या काला रंग ऑक्सीजन के स्तर को इंगित करता है जो पहले से ही सतह को खराब कर चुका है।

डुप्लेक्स और सुपर डुप्लेक्स ग्रेड को न केवल मलिनकिरण से बचने के लिए मानक ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस की तुलना में कुछ हद तक सख्त ऑक्सीजन सीमा की आवश्यकता होती है, बल्कि जड़ में अतिरिक्त ऑक्सीजन फेराइट {0} ऑस्टेनाइट संतुलन और नाइट्रोजन प्रतिधारण को परेशान कर सकती है जो डुप्लेक्स स्टील्स को उनकी ताकत और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती है। उच्च क्रोमियम और मोलिब्डेनम सामग्री के साथ निकेल मिश्र धातुएं समान रूप से संवेदनशील होती हैं, और एएसएमई बीपीई के लिए निर्मित उच्च शुद्धता प्रणाली ऑक्सीजन सीमा के शीर्ष पर एक दर्पण आवश्यकता को जोड़ती है।

आर्गन बनाम नाइट्रोजन बनाम आर्गन -हाइड्रोजन

आर्गन पूरी तरह से निष्क्रिय है, हवा से सघन है (जो इसे क्षैतिज पाइप अनुभागों में व्यवस्थित होने और पकड़ने में मदद करता है), और अनिवार्य रूप से हर स्टेनलेस और निकल मिश्र धातु ग्रेड के साथ संगत है, यही कारण है कि यह अधिकांश वेल्डिंग प्रक्रिया विनिर्देशों पर निर्दिष्ट डिफ़ॉल्ट शुद्ध गैस है। नाइट्रोजन की लागत कम होती है और यह व्यापक रूप से उपलब्ध है, और यह मानक ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील को प्रभावी ढंग से शुद्ध करता है, लेकिन नाइट्रोजन नियंत्रित डुप्लेक्स और सुपर डुप्लेक्स ग्रेड के संबंध में यह निष्क्रिय नहीं है, जहां जड़ पर अनियंत्रित नाइट्रोजन पिकअप इच्छित चरण संतुलन को बदल सकता है; यह कई निकल मिश्र धातुओं के लिए भी अनुपयुक्त है जहां नाइट्रोजन अवांछित नाइट्राइड निर्माण को बढ़ावा दे सकता है।

आर्गन {0} हाइड्रोजन मिश्रण, आम तौर पर 2-5% हाइड्रोजन, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस पर एक उज्जवल, अधिक ऑक्साइड मुक्त जड़ का उत्पादन करते हैं और शुद्ध करने के समय को थोड़ा कम कर सकते हैं, लेकिन हाइड्रोजन डुप्लेक्स, सुपर डुप्लेक्स और निश्चित वर्षा पर एक वास्तविक भंगुरता जोखिम पेश करता है।

पर्ज बांधों की स्थिति कैसी होनी चाहिए, और आपको किन सामग्रियों का उपयोग करना चाहिए?

बांध लगाना एक सीधा समझौता है: बांधों को जोड़ के करीब ले जाने से शुद्धिकरण की मात्रा कम हो जाती है और इसलिए शुद्धिकरण का समय कम हो जाता है, लेकिन वेल्ड रूट में सुचारू, गैर-अशांत प्रवाह स्थापित करने के लिए इनलेट और वेंट के लिए कम जगह बचती है। छोटे और मध्य व्यास वाले पाइप के लिए व्यावहारिक प्रारंभिक बिंदु प्रत्येक तरफ के जोड़ से 100-150 मिमी है, बड़े व्यास के लिए ऊपर की ओर समायोजित किया जाता है जहां प्रवाह को स्थिर करने के लिए अधिक दूरी की आवश्यकता होती है।

पानी में घुलने वाले कागज के बांध शॉप स्पूल निर्माण के लिए आम हैं क्योंकि वे वेल्डिंग के बाद घुल जाते हैं और बह जाते हैं, जिससे उन्हें हटाने का कोई कदम नहीं बचता; इन्फ्लेटेबल रबर बांध पुन: प्रयोज्य हैं और फील्ड टाई के लिए उपयुक्त हैं, जहां एक ही उपकरण कई जोड़ों को शुद्ध करता है; और टीज़, रेड्यूसर और अन्य अनियमित ज्यामिति के लिए, फिटिंग के आंतरिक प्रोफ़ाइल के चारों ओर सील करने के लिए आकार के फोम ब्लॉक या उच्च तापमान वाले पर्ज टेप का उपयोग किया जाता है। हर मामले में, वेंट का आकार इतना अधिक बहिर्वाह किए बिना दबाव को कम करने के लिए होना चाहिए कि बांध ढीला हो जाए - बांध की विफलता बीच में {{5}वेल्ड, पर्ज के सबसे सामान्य कारणों में से एक है जो एक जोड़ के माध्यम से अपने वायुमंडल को आंशिक रूप से खो देता है।

सबसे आम बैक पर्जिंग गलतियाँ क्या हैं जो शुगरिंग या वेल्ड दोष का कारण बनती हैं?

लक्ष्य ऑक्सीजन स्तर की पुष्टि होने से पहले वेल्डिंग वास्तविक ऑक्सीजन रीडिंग के बजाय एक निश्चित शुद्ध समय पर निर्भर करती है।

प्रवाह की दर बहुत अधिक है, जिससे अशांत प्रवाह पैदा होता है जो हवा को गैस के सामने से बाहर धकेलने के बजाय वापस शुद्ध क्षेत्र में मिला देता है।

लीकेज या अनुचित तरीके से लगाए गए बांध, विशेष रूप से फ्लैंज, वाल्व या शाखा कनेक्शन पर जहां आंतरिक प्रोफ़ाइल अनियमित है।

कोई वेंट नहीं है, या कोई वेंट बहुत छोटा है, जिससे दबाव बनता है जो बांध को उड़ा सकता है या पतली दीवार पाइप को विकृत कर सकता है।

मिश्रधातु अनुकूलता की जांच किए बिना पर्ज गैस प्रकार को बदलना, विशेष रूप से डुप्लेक्स या निकल मिश्रधातु जोड़ों पर नाइट्रोजन या आर्गन-हाइड्रोजन मिश्रण का उपयोग करना।

वेल्डिंग के दौरान कम स्थिर "होल्डबैक" प्रवाह को बनाए रखने में विफलता, बाहरी हवा को एक लंबे मल्टी{0}}पास वेल्ड पर वापस पर्ज ज़ोन में फैलने की अनुमति देती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

प्रश्न: स्टेनलेस स्टील पाइप वेल्डिंग के लिए न्यूनतम शुद्ध समय क्या है?

उत्तर: कोई सार्वभौमिक न्यूनतम समय नहीं है - पर्ज समय पर्ज क्षेत्र की मात्रा, प्रवाह दर और लक्ष्य ऑक्सीजन स्तर पर निर्भर करता है, और इसकी गणना क्यू=(वी × एन) / टी के साथ की जानी चाहिए और फिर एक निश्चित नियम के रूप में लागू करने के बजाय ऑक्सीजन विश्लेषक के साथ इसकी पुष्टि की जानी चाहिए।

प्रश्न: क्या बैक प्यूर्जिंग के लिए आर्गन के स्थान पर नाइट्रोजन का उपयोग किया जा सकता है?

उत्तर: नाइट्रोजन मानक 300-श्रृंखला ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के लिए स्वीकार्य है, लेकिन डुप्लेक्स, सुपर डुप्लेक्स और नाइट्रोजन-संवेदनशील निकल मिश्र धातुओं पर इससे बचना चाहिए, जहां अनियंत्रित नाइट्रोजन पिकअप चरण संतुलन या धातु विज्ञान को प्रभावित कर सकता है।

प्रश्न: स्टेनलेस स्टील पाइप वेल्डिंग से पहले कौन सा ऑक्सीजन स्तर स्वीकार्य है?

उत्तर: अधिकांश निर्माण विनिर्देश मानक ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस के लिए 50-100 पीपीएम का लक्ष्य रखते हैं, डुप्लेक्स और निकल मिश्र धातुओं के लिए 25-50 पीपीएम तक और उच्च शुद्धता प्रणालियों के लिए 10 पीपीएम से नीचे का लक्ष्य रखते हैं; लागू परियोजना विनिर्देश और डब्ल्यूपीएस सटीक आंकड़े को नियंत्रित करते हैं।

प्रश्न: पर्ज चालू होने पर भी वेल्ड रूट नीला या काला क्यों हो जाता है?

ए: मलिनकिरण इंगित करता है कि वेल्डिंग से पहले या वेल्डिंग के दौरान पर्ज पर्याप्त ऑक्सीजन स्तर तक नहीं पहुंचा था - सामान्य कारण अपर्याप्त पर्ज समय, एक लीकिंग बांध, प्रवाह दर बहुत अधिक सेट करना, या वातावरण स्थिर होने से पहले चाप शुरू करना है।

प्रश्न: क्या वेल्डिंग के दौरान बैक पर्जिंग प्रवाह दर को बदलने की आवश्यकता है?

उत्तर: हां - अधिकांश प्रक्रियाएं हवा को तेजी से बाहर निकालने के लिए उच्च प्रारंभिक प्रवाह दर का उपयोग करती हैं, फिर अशांति पैदा किए बिना थोड़ा सकारात्मक दबाव बनाए रखने के लिए वेल्डिंग के दौरान होल्डबैक प्रवाह को बहुत कम कर देती हैं।

प्रश्न: क्या कोड के अनुसार बैक पर्जिंग आवश्यक है, या यह एक अनुशंसित अभ्यास है?

उत्तर: आवश्यकताएं सार्वभौमिक होने के बजाय गवर्निंग कोड, विनिर्देश, या डब्ल्यूपीएस द्वारा निर्धारित की जाती हैं - स्टेनलेस और निकल मिश्र धातु पाइप के लिए कई पाइपिंग और दबाव {{1} सीमा अनुप्रयोगों के लिए इसकी आवश्यकता होती है, और स्वीकृति मानदंड आमतौर पर AWS D18.2 मलिनकिरण चार्ट या एक परियोजना {{3} विशिष्ट ऑक्सीजन सीमा के विरुद्ध संदर्भित होते हैं।