Wasserstoff ist ein Element, das die Schweißnahtfestigkeit erheblich beeinträchtigt. Seine Anwesenheit kann zu Fehlern wie Wasserstoffversprödung, weißen Flecken, Poren und Rissen in den Schweißnähten führen, was im Extremfall zum Versagen der Schweißkonstruktionen führen kann. Daher muss der Wasserstoffgehalt in wichtigen Schweißnähten kontrolliert werden. Aufgrund des hohen Betriebsdrucks von Öl- und Gaspipelines mit großem Durchmesser sind die Schweißnähte hohen Zugspannungen ausgesetzt. Bei der Produktion wird die automatische Unterpulverschweißtechnik eingesetzt, und es werden wasserstoffarme Schweißzusätze verwendet, um einen niedrigen Wasserstoffgehalt in den Schweißnähten zu gewährleisten. Dennoch treten bei der Herstellung von geradnahtgeschweißten Rohren gelegentlich geringe Mengen wasserstoffbedingter Fehler auf. Die Hauptaufgabe bei der Vermeidung wasserstoffbedingter Fehler in geradnahtgeschweißten Rohren besteht darin, die Wasserstoffquelle in der Schweißnaht zu finden und zu beseitigen.
Ursachenanalyse
Wasserstoffbedingte Schweißnahtfehler hängen vom Wasserstoffgehalt ab. Bei niedrigem Wasserstoffgehalt tritt Wasserstoffversprödung auf; bei hohem Wasserstoffgehalt bilden sich häufig weiße Flecken im Zug- oder Biegebereich; bei starker Wasserstoffaufnahme durch das Schmelzbad entstehen Poren in der Schweißnaht; bei hohem diffundiertem Wasserstoffgehalt in der Schweißnaht entstehen hohe Zugspannungen und Kaltbrüche.
Die Maßnahmen zur Kontrolle des Wasserstoffs in der Schweißnaht sind:
Erstens sollte der Wasserstoffgehalt im Schweißgut begrenzt werden;
Zweitens müssen vor dem Schweißen Rost, Öl, anhaftendes Wasser usw. von der Oberfläche des Schweißdrahts und der Schweißnaht entfernt werden;
Drittens wird der Wasserstoffgehalt in der Schweißnaht durch metallurgische Behandlung reduziert. Viertens werden die Schweißprozessparameter kontrolliert. Fünftens erfolgt eine Enthydrierungsbehandlung nach dem Schweißen. Bei der Herstellung von geradnahtgeschweißten Rohren im Unterpulverschweißverfahren wird der Wasserstoffgehalt in der Schweißnaht hauptsächlich durch die ersten beiden Maßnahmen kontrolliert.
① Um die Wirksamkeit der Ultraschallprüfung von Stahlplatten zu gewährleisten, wird eine große Menge Wasser als Koppelwasser verwendet. Bei schnellen Produktionszyklen verdunstet das Restwasser auf der Oberfläche der Stahlplatte nicht, wenn diese die Umformungsphase erreicht. Nach der Umformung verbleibt es im Stahlrohr. Da die Innenschweißung unterhalb der 6-Uhr-Position erfolgt, nachdem die Stahlrohrnut nach unten gedreht wurde, dringt das Wasser aus dem Stahlrohr in die Nut ein und es entstehen nach dem Schweißen Poren.
② Aufgrund der hohen Temperaturen im Sommer wird die Wärme in der Hydraulikstation der Umformmaschine nur langsam abgeleitet, die Öltemperatur steigt, der Hydraulikzylinder verliert Öl, und etwas Öl tropft in oder in die Nähe der inneren Schweißnaht, was während des Schweißens zu Poren in der inneren Schweißnaht führt; da sich die Poren nahe der Wurzel der inneren Schweißnaht befinden, wird die Wurzel der Poren beim äußeren Schweißen leicht vom geschmolzenen Metall durchdrungen, und das Metall fließt in die Poren und bildet Schweißraupen; wenn die Poren in der inneren Schweißnaht die Schweißoberfläche erreichen, wird die Wurzel der Poren durchdrungen, und das flüssige Metall fließt zur Schweißoberfläche und bildet Schweißknötchen.
③ Das Schweißpulver für die geradnahtige, unterpulvergeschweißte Rohrleitung wird über eine lange Transportstrecke mit Druckluft befördert. Da Druckluft Feuchtigkeit enthält, wird zur Vermeidung von Beeinträchtigungen des Schweißprozesses ein wärmeloser Regeneriertrockner mit kugelförmigem Aluminiumchlorid als Trockenmittel eingesetzt. Nach längerem Gebrauch ist die Adsorptionskapazität des Trockenmittels stark reduziert oder sogar unwirksam. Im Sommer sind die Lufttemperaturen hoch und der Feuchtigkeitsgehalt der Druckluft entsprechend hoch. Die vom Trockner aufbereitete Druckluft enthält daher immer noch viel Feuchtigkeit. Obwohl das Schweißpulver vor Gebrauch sorgfältig getrocknet wird, nimmt es während des Transports erneut Feuchtigkeit auf. Diese Feuchtigkeit dringt in das Schweißpulver und von dort in das Schmelzbad ein, was letztendlich zu Wasserstoffversprödung in der Schweißnaht führt.
④ Die Schmierfettschicht am Kranhaken erleichtert das Be- und Entladen beim Transport von Stahlplatten. Sie wird beim Beladen nicht entfernt. Beim Reinigen der Oberfläche vor dem Vorbiegen wird das Schmierfett durch das Reinigungsband an die Plattenkante gerieben. Beim Durchlauf der Stahlplatte durch die Zentrierwalze haftet das Schmierfett an der Kante. Wird die abgefräste Stahlplatte wieder auf die Anlage gelegt, berührt die Plattenkante die Zentrierwalze, und das Schmierfett haftet an deren abfallender Seite, was zu Poren in der äußeren Schweißnaht führt.
⑤ Die vom Kran abtropfende Ölmenge ist gering, und es kommt zu Wasserstoffversprödung in der Schweißnaht. Werden Poren in benachbarten Schweißnähten gefunden und repariert, erhöht sich die lokale Zugspannung, was zu Kaltrissen in der Schweißnaht führt. Die oben genannten Fälle zeigen, dass im langfristigen Produktionsprozess Störungen der zugehörigen Anlagen dazu führen können, dass sich Wasser oder Öl in der Nähe der Schweißfuge ansammelt und wasserstoffinduzierte Fehler in der Schweißnaht verursacht. Nur durch die rechtzeitige Behebung von Anlagenstörungen und die Beseitigung der Wasserstoffquelle lassen sich wasserstoffinduzierte Fehler in der Schweißnaht verhindern.
Wasserstoffinduzierte Schweißfehler in geradnahtgeschweißten Rohren hängen mit Ölflecken und adsorbiertem Wasser in der Nähe der Schweißnaht zusammen. Das Eindringen von Wasser und Öl in das Schmelzbad zu verhindern, ist die wichtigste Maßnahme zur Vermeidung wasserstoffinduzierter Schweißfehler. Ölflecken und adsorbiertes Wasser in der Nähe der Schweißnaht lassen sich durch folgende Maßnahmen kontrollieren:
① Das auf der Oberfläche der Stahlplatte befindliche Anhaftungswasser sollte nach der Fehlererkennung vollständig entfernt werden, und die Oberfläche der Stahlplatte sollte im Winter vor dem Einfrieren geschützt werden;
② Verhindern, dass Öl aus der Formmaschine in die Nähe der Stahlplattennut tropft;
③ Vor dem Schweißen prüfen, ob sich Öl, Wasser oder Rost in der Nähe der Stahlrohrnut befindet. Falls ja, muss dies vor dem Schweißen entfernt werden; das Trockenmittel im Drucklufttrockner muss regelmäßig ausgetauscht werden;
④ Die Stahlplatte darf während des Transports nicht mit Öl in Berührung kommen, und Ölflecken auf der Oberfläche der Stahlplatte müssen beim Verladen entfernt werden;
⑤ Der Brückenkran im Schweißbereich sollte nach dem externen Schweißen möglichst in seiner Position bleiben.
Veröffentlichungsdatum: 06.11.2024