Proses
Pemanasan awal ialah pemanasan benda kerja yang hendak dikimpal pada suhu melebihi suhu bilik sebelum atau semasa kimpalan. Pemanasan awal diperlukan mengikut spesifikasi sebelum dan selepas kimpalan. Walau bagaimanapun, kaedah lain boleh digunakan dalam keadaan tertentu. Sama ada pemanasan awal diperlukan atau tidak, pemanasan awal mempunyai beberapa kelebihan:
• Mengurangkan tegasan pengecutan dalam kimpalan dan logam induk bersebelahan, yang amat sesuai digunakan untuk kimpalan dengan nilai tegasan tinggi.
• Perlahankan kadar penyejukan semasa julat suhu kritikal semasa penyejukan kimpalan, mencegah pengerasan berlebihan dan mengurangkan kemuluran kimpalan dan zon yang terjejas haba (HAZ).
• Memperlahankan kadar penyejukan dalam julat suhu 400°F membolehkan lebih banyak masa untuk hidrogen terlepas daripada kimpalan dan logam induk bersebelahan, sekali gus mengelakkan keretakan yang disebabkan oleh hidrogen.
• Buang bahan cemar.
• Jumlah prapemanasan tidak ditentukan oleh piawaian minimum spesifikasi, tetapi oleh satu atau lebih kaedah berikut:
Jadual Pengiraan
Terdapat pelbagai "jadual pengiraan prapemanasan" yang tersedia sepanjang sejarah. Kebanyakannya adalah dalam bentuk pembaris slaid linear atau bulat dan meramalkan suhu prapemanasan dengan mengenal pasti bahan dan ketebalan logam induk.
Setara Karbon
Setara karbon (CE) ialah cara untuk menentukan sama ada dan setakat mana pemanasan awal diperlukan.
Jika CE ≤ 0.45%, prapemanasan boleh dipilih secara sewenang-wenangnya
Jika 0.45 =< CE <= 0.60%, julat suhu prapemanasan ialah 200°F hingga 400°F (100°–200°C)
Jika CE > 0.60%, julat suhu prapemanasan ialah 400° hingga 700°F (200°–350°C)
Apabila CE > 0.5, pertimbangkan untuk menangguhkan pemeriksaan tanpa musnah (NDE) akhir selama sekurang-kurangnya 24 jam untuk menentukan sama ada keretakan tertangguh telah berlaku.
Parameter Retak
Apabila setara karbon bersamaan atau kurang daripada 0.17 wt-%, atau apabila menggunakan keluli berkekuatan tinggi, parameter pengesanan retakan Ito & Bessyo (Pcm) boleh digunakan. Kaedah ini boleh meramalkan dengan tepat bila hendak memanaskan terlebih dahulu, bila hendak memaksa pemanasan terlebih dahulu, dan pada suhu berapa. Secara khususnya
Jika Pcm ≤ 0.15%, panaskan pada sebarang suhu
Jika 0.15% < Pcm< 0.26–0.28%, panaskan hingga 200°–400°F (100°–200°C).
Jika Pcm > 0.26–0.28%, panaskan terlebih dahulu kepada 400°–700°F (200°–350°C).
Ujian Percikan Api
Ujian percikan api telah digunakan selama beberapa dekad sebagai kaedah untuk menganggarkan kandungan karbon keluli karbon. Semakin tinggi kandungan karbon, semakin baik percikan api dan semakin banyak pemanasan awal diperlukan. Kaedah ini, walaupun tidak begitu tepat, adalah mudah. Ia boleh menentukan suhu pemanasan awal yang relatif tinggi atau rendah.
Peraturan praktikal
Satu lagi kaedah yang kurang tepat tetapi berkesan untuk memilih suhu prapemanasan adalah dengan mengira peningkatan suhu prapemanasan sebanyak 100°F (50°C) bagi setiap 10 titik kandungan karbon (0.10 wt-%). Contohnya, jika kandungan karbon ialah 0.25 wt-%, maka suhu prapemanasan ialah 250°F (125°C) atau sekurang-kurangnya bermula pada 250°F (125°C). Jika salutan atau komponen lain terdapat berhampiran kimpalan, maka suhu prapemanasan yang ditentukan oleh spesifikasi pembuatan asal adalah tidak sesuai. Walau bagaimanapun, jika input haba kimpalan adalah berhampiran julat maksimum yang dibenarkan oleh proses standard, haba yang dipindahkan ke komponen yang dikimpal mungkin diseimbangkan oleh input haba kimpalan, menyebabkan logam yang terjejas dipanaskan kepada atau melebihi keperluan prapemanasan minimum supaya prapemanasan yang lebih santai boleh dikenakan melalui cara luaran. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa julat dan penukaran yang tidak tepat (°F hingga°C) digunakan di sini. Ini disengajakan. Prapemanasan bukanlah sains yang tepat. Dalam kebanyakan kes, adalah perkara biasa untuk terus meningkatkan suhu prapemanasan sehingga masalah diselesaikan (seperti kehilangan retakan). Sebaliknya, dalam aplikasi tertentu, suhu prapemanasan yang lebih rendah daripada yang disyorkan atau diperlukan oleh spesifikasi boleh mencapai hasil yang diingini.
Aplikasi praktikal
Kemahiran praktikal juga mesti diberi perhatian untuk mengelakkan masalah dengan pelembutan bahan yang disebabkan oleh prapemanasan. Pilih proses kimpalan dan elektrod yang memperkenalkan kurang hidrogen. Teknik tertentu boleh mengurangkan atau meminimumkan tegasan baki. Pantau dengan teliti untuk memastikan kaedah prapemanasan digunakan dengan betul. Huraian berikut adalah penting untuk penggunaan teknik ini dengan jayanya.
Saiz dan teknik alur kimpalan
Teknik-teknik yang digunakan dalam proses kimpalan mempunyai impak yang besar terhadap pengecutan kimpalan bahan kerja, hasil tegasan baki, kawalan input haba dan pencegahan retakan.
Kimpalan pendek kurang mengecut secara membujur berbanding kimpalan panjang. Tegasan baki juga boleh dikurangkan dengan menggunakan kimpalan kilas atau urutan kimpalan khas.
Kawal atau kurangkan input haba. Kimpalan linear dengan ayunan kecil boleh digunakan sebagai ganti kimpalan ayunan besar.
Kurangkan keretakan
Kawah arka dan retakan kimpalan boleh dikurangkan atau dihapuskan dengan menggunakan proses pembuatan yang betul.
1) Kimpalan dengan keratan rentas bulat mempunyai keretakan paling sedikit apabila dikimpal berbanding kimpalan dengan keratan rentas nipis dan lebar.
2) Elakkan permulaan atau penghentian secara tiba-tiba. Operasi kimpalan dan pembentukan kimpalan dikawal menggunakan teknik kimpalan cerun atas/bawah atau melalui kaedah elektrik sumber kuasa kimpalan.
3) Bahan yang termendap hendaklah mencukupi untuk mengelakkan keretakan yang disebabkan oleh pengecutan kimpalan atau kimpalan biasa. Peraturan praktikal untuk mengelakkan keretakan disebabkan oleh mendapan kimpalan yang tidak mencukupi (dan dikehendaki oleh banyak spesifikasi pengeluaran) adalah untuk mendapan sekurang-kurangnya 3/8 inci (10 mm) atau 25% daripada ketebalan alur kimpalan.
Kaedah Pemanasan Awal
Pemanasan awal boleh dilakukan di bengkel atau di ladang melalui pemanasan nyalaan (udara-bahan api atau bahan api asetilena), pemanasan rintangan, atau pemanasan aruhan elektrik. Terlepas dari kaedah yang digunakan, pemanasan awal mestilah seragam dan, melainkan jika diperlukan sebaliknya, merentasi keseluruhan ketebalan kimpalan. Rajah 1 menunjukkan peralatan yang menggunakan rintangan (tanpa penebat, seperti yang digunakan kemudian) dan pemanasan aruhan.
Pemantauan Prapanas
Pelbagai peralatan boleh digunakan untuk mengukur dan memantau suhu. Pemasangan atau kimpalan hendaklah dipanaskan terlebih dahulu untuk menembusi sepenuhnya bahan. Jika boleh, tahap penembusan haba hendaklah diuji atau dinilai. Secara amnya, bagi kebanyakan aplikasi kimpalan, pemantauan suhu pada jarak dari tepi kimpalan adalah mencukupi. Memantau atau membaca nilai suhu tidak boleh menyebabkan pencemaran pada alur kimpalan.
Petunjuk Suhu
Pen atau alat seperti pensel ini cair pada suhu tertentu dan boleh digunakan untuk menentukan suhu minimum yang perlu dicapai semasa prapemanasan dengan mudah dan ekonomik, iaitu suhu pen cair. Kelemahannya ialah ia tidak akan berfungsi jika suhu bahan kerja berada di atas suhu lebur pen. Apabila suhu bahan kerja terlalu tinggi, lebih banyak pen dengan suhu lebur yang berbeza diperlukan.
Pemantauan Suhu Elektronik
Untuk operasi prapemanasan dan kimpalan, peranti pengukuran langsung seperti pirometer sentuh atau termogandingan bacaan langsung (dengan bacaan analog atau digital) juga boleh digunakan. Semua peranti pengukuran harus dikalibrasi atau mempunyai beberapa kaedah untuk mengesahkan keupayaannya untuk mengukur julat suhu. Oleh kerana termogandingan boleh memantau dan menyimpan data secara berterusan, ia boleh digunakan dengan perakam lengkung atau sistem pemerolehan data untuk operasi prapemanasan atau PWHT. AWS D10.10 menyediakan pelbagai skema dan contoh penempatan termogandingan.
Pemantauan "Buatan Sendiri"
Banyak kaedah "buatan sendiri" telah digunakan selama beberapa dekad untuk menentukan sama ada suhu prapemanasan mencukupi. Salah satunya, sudah tentu, adalah dengan menyemburkan ludah atau menghisap cecair terus pada bahan kerja. "Ketukan" ludah adalah penunjuk suhu. Walaupun tidak begitu tepat, ramai "pekerja lama" menggunakannya.
Satu lagi kaedah yang lebih tepat untuk menentukan suhu prapemanasan adalah dengan menggunakan obor asetilena. Api dilaraskan kepada pengkarbonan yang tinggi, yang mengumpulkan lapisan jelaga di kawasan yang akan dipanaskan terlebih dahulu. Kemudian, obor dilaraskan kepada asap sederhana, memanaskan kawasan jelaga. Apabila jelaga hilang, suhu permukaan boleh mencapai melebihi 400°F (200°C).
Pastikan suhu prapemanasan dicapai di seluruh ketebalan bahan kerja dan kawasan kimpalan. Kebanyakan pemantauan hanya pada permukaan luar bahan kerja. Amalan yang disyorkan oleh AWS D10.10 menyediakan panduan berguna untuk zon rendaman dan memerlukan ketebalan penuh bahan kerja dipanaskan semasa mengimpal paip ke paip.
Pemerhatian yang teliti mesti dibuat semasa prapemanasan untuk mengelakkan logam asas yang telah dipanaskan terlebih dahulu daripada menjadi terlalu panas, terutamanya apabila menggunakan kaedah pemanasan rintangan atau pemanasan induksi. Ramai penghantar kini memerlukan termogandingan diletakkan di bawah setiap plat pemanasan rintangan atau pemasangan gegelung induksi untuk memantau dan mengelakkan terlalu panas.
Ringkasan
Sama ada pemanasan awal diperlukan atau tidak, dan tanpa mengira kaedah pemanasan awal yang digunakan, pemanasan awal memberikan faedah berikut: Mengurangkan tegasan pengecutan dalam kimpalan dan logam induk bersebelahan, yang amat bermanfaat untuk sambungan kimpalan yang sangat terhad; Memperlahankan kadar penyejukan bahan kerja dalam julat suhu kritikal, mencegah pengerasan bahan kerja yang berlebihan dan mengurangkan pelembutan kimpalan dan HAZ; Memperlahankan kadar penyejukan bahan kerja apabila melalui julat suhu 400°F (200°C), membolehkan hidrogen lebih banyak masa meresap daripada kimpalan dan logam induk bersebelahan, mencegah keretakan yang disebabkan oleh hidrogen; Menghilangkan pencemaran; Semasa pemanasan awal, adalah lebih baik untuk memanaskan keseluruhan ketebalan kimpalan secara sekata pada suhu pemanasan awal yang ditentukan. Pemanasan setempat yang berlebihan boleh menyebabkan kerosakan bahan, jadi cuba elakkannya.
Masa siaran: 04 Nov-2024