Proses
Prapemanasan ialah pemanasan bahan kerja yang akan dikimpal ke atas suhu bilik sebelum atau semasa mengimpal. Pemanasan awal diperlukan oleh 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:
• Kurangkan tegasan pengecutan dalam kimpalan dan logam induk bersebelahan, yang digunakan terutamanya 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 keluar dari kimpalan dan logam induk bersebelahan, mengelakkan keretakan akibat hidrogen.
• Buang bahan cemar.
• Jumlah prapanas tidak ditentukan oleh standard minimum spesifikasi, tetapi oleh satu atau lebih kaedah berikut:
Jadual Pengiraan
Terdapat pelbagai "jadual pengiraan prapanas" yang tersedia sepanjang sejarah. Kebanyakannya adalah dalam bentuk peraturan slaid linear atau bulat dan meramalkan suhu prapanas dengan mengenal pasti bahan dan ketebalan logam induk.
Setara Karbon
Setara karbon (CE) ialah satu cara untuk menentukan sama ada dan sejauh mana pemanasan awal diperlukan.
Jika CE ≤ 0.45%, prapemanasan boleh dipilih 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 peperiksaan tidak musnah akhir (NDE) selama sekurang-kurangnya 24 jam untuk menentukan sama ada keretakan tertunda telah berlaku.
Parameter Retak
Apabila setara karbon bersamaan atau kurang daripada 0.17 wt-%, atau apabila menggunakan keluli berkekuatan tinggi, pengesanan retak (Pcm) parameter Ito & Bessyo boleh digunakan. Kaedah ini boleh meramalkan dengan tepat bila perlu memanaskan apabila perlu memaksa pemanasan, dan pada suhu berapa. Secara khusus
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 hingga 400°–700°F (200°–350°C).
Ujian Percikan
Ujian percikan telah digunakan selama beberapa dekad sebagai kaedah menganggar kandungan karbon keluli karbon. Lebih tinggi kandungan karbon, lebih baik percikan api dan lebih banyak pemanasan awal diperlukan. Kaedah ini, walaupun tidak begitu tepat, adalah kaedah yang mudah. Ia boleh menentukan suhu prapanas relatif tinggi atau rendah.
Peraturan biasa
Satu lagi kaedah yang kurang tepat tetapi berkesan untuk memilih suhu prapemanasan adalah dengan mengira peningkatan suhu prapemanasan sebanyak 100°F (50°C) untuk 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 pemanasan awal. Pilih proses kimpalan dan elektrod yang memperkenalkan kurang hidrogen. Teknik tertentu boleh mengurangkan atau meminimumkan tegasan sisa. Pantau dengan teliti untuk memastikan kaedah pemanasan awal digunakan dengan betul. Penerangan berikut adalah penting untuk kejayaan penggunaan teknik ini.
Saiz dan teknik alur kimpalan
Teknik yang digunakan dalam proses kimpalan mempunyai kesan yang besar terhadap pengecutan kimpalan bahan kerja, hasil tegasan baki, kawalan input haba, dan mengelakkan keretakan.
Kimpalan pendek mengecut kurang membujur berbanding kimpalan panjang. Tegasan sisa juga boleh dikurangkan dengan menggunakan kimpalan kilas atau urutan kimpalan khas.
Kawal atau kurangkan input haba. Kimpalan linear dengan ayunan kecil boleh digunakan dan bukannya kimpalan berayun besar.
Kurangkan rekahan
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 dengan kimpalan dengan keratan rentas nipis dan lebar.
2) Elakkan mula atau berhenti mengejut. Operasi kimpalan dan pembentukan kimpalan dikawal menggunakan teknik kimpalan cerun atas/bawah atau dengan kaedah elektrik sumber kuasa kimpalan.
3) Perlu ada bahan terdeposit yang mencukupi untuk mengelakkan keretakan yang disebabkan oleh pengecutan kimpalan atau kimpalan biasa. Peraturan praktikal untuk mengelakkan keretakan akibat deposit kimpalan yang tidak mencukupi (dan diperlukan oleh banyak spesifikasi pengeluaran) ialah mendepositkan sekurang-kurangnya 3/8 inci (10 mm) atau 25% daripada ketebalan alur kimpalan.
Kaedah Prapemanasan
Pemanasan awal boleh dilakukan di kedai atau padang dengan pemanasan api (bahan api udara atau bahan api asetilena), pemanasan rintangan, atau pemanasan aruhan elektrik. Terlepas dari kaedah yang digunakan, pemanasan awal mestilah seragam dan, melainkan diperlukan sebaliknya, melalui keseluruhan ketebalan kimpalan. Rajah 1 menunjukkan peralatan menggunakan rintangan (tidak bertebat, 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 bahan sepenuhnya. Jika boleh, tahap penembusan haba perlu diuji atau dinilai. Secara amnya, untuk kebanyakan aplikasi kimpalan, pemantauan suhu pada jarak dari pinggir kimpalan adalah mencukupi. Memantau atau membaca nilai suhu tidak boleh menyebabkan pencemaran alur kimpalan.
Penunjuk Suhu
Pen atau alat seperti pensel ini cair pada suhu tertentu dan boleh digunakan dengan mudah dan menjimatkan suhu minimum yang perlu dicapai semasa pemanasan awal, iaitu suhu di mana pen cair. Kelemahannya ialah ia tidak akan berfungsi jika suhu bahan kerja melebihi 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 pyrometer kenalan atau termokopel bacaan terus (dengan bacaan analog atau digital) juga boleh digunakan. Semua peranti ukuran harus ditentukur atau mempunyai beberapa kaedah untuk mengesahkan keupayaannya untuk mengukur julat suhu. Oleh kerana termokopel boleh memantau dan menyimpan data secara berterusan, ia boleh digunakan dengan perakam lengkung atau sistem pemerolehan data untuk pemanasan awal atau operasi PWHT. AWS D10.10 menyediakan pelbagai skema dan contoh penempatan termokopel.
Pemantauan "Tumbuhan Dalam Negeri".
Banyak kaedah "tanah sendiri" telah digunakan selama beberapa dekad untuk menentukan sama ada suhu prapanas adalah mencukupi. Satu, sudah tentu, adalah untuk menyembur ludah atau cecair asap terus pada bahan kerja. "Snap" ludah ialah penunjuk suhu. Walaupun tidak begitu tepat, banyak "tangan lama" menggunakannya.
Kaedah lain yang lebih tepat untuk menentukan suhu prapanas ialah menggunakan obor asetilena. Nyalaan dilaraskan kepada pengkarbonan tinggi, yang mengumpulkan lapisan jelaga di kawasan yang akan dipanaskan. Kemudian, obor dilaraskan kepada asap sederhana, memanaskan kawasan jelaga. Apabila jelaga hilang, suhu permukaan boleh mencapai melebihi 400°F (200°C).
Pastikan suhu prapanas dicapai sepanjang ketebalan bahan kerja dan kawasan kimpalan. Kebanyakan pemantauan hanya pada permukaan luar bahan kerja. Amalan yang disyorkan 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 pemanasan awal untuk mengelakkan terlalu panas logam asas yang telah dipanaskan, terutamanya apabila menggunakan kaedah pemanasan rintangan atau pemanasan aruhan. Ramai pengirim kini memerlukan termokopel diletakkan di bawah setiap plat pemanas rintangan atau pemasangan gegelung aruhan untuk memantau dan mengelakkan terlalu panas.
Ringkasan
Sama ada prapemanasan diperlukan atau tidak, dan tanpa mengira kaedah prapemanasan yang digunakan, prapemanasan memberikan faedah berikut: Mengurangkan tegasan pengecutan dalam kimpalan dan logam induk bersebelahan, yang amat berfaedah untuk sambungan kimpalan yang sangat dikekang; Perlahankan kadar penyejukan bahan kerja dalam julat suhu kritikal, menghalang pengerasan bahan kerja yang berlebihan dan mengurangkan kelembutan kimpalan dan HAZ; Perlahankan kadar penyejukan bahan kerja apabila melalui julat suhu 400°F (200°C), membolehkan hidrogen lebih banyak masa meresap daripada kimpalan dan logam induk bersebelahan, menghalang keretakan akibat hidrogen; Keluarkan pencemaran; Semasa prapemanasan, sebaiknya panaskan keseluruhan ketebalan kimpalan secara sama rata pada suhu prapanas yang ditentukan. Pemanasan setempat yang berlebihan boleh menyebabkan kerosakan material, jadi cuba elakkannya.
Masa siaran: Nov-04-2024