Comprendere la saldatura del bastone

Scudo Metal Arc Welding (SMAW), comunemente noto come saldatura a bastone, è uno dei processi di saldatura ad arco più utilizzati per la riparazione e la manutenzione. Si basa su un elettrodo di consumo rivestito con flusso che si decompone durante l'arco per formare uno scudo di gas protettivo e una scoria che copre il pool di saldatura fuso. Il processo è semplice, portatile, e altamente efficace per le riparazioni all'aperto e sul campo dove il vento potrebbe interrompere i processi di schermatura del gas.

L'arco elettrico generato tra la punta dell'elettrodo e il metallo di base raggiunge temperature superiori a 5.000 ° F (2,760°C), fondendo sia il filo del nucleo dell'elettrodo che il materiale di base. Come il rivestimento del flusso brucia, rilascia gas di schermatura che proteggono la saldatura fusa dall'ossigeno atmosferico e dall'azoto, che altrimenti causerebbe la porosità e l'embrionamento.

Defetti comuni nelle strutture metalliche

Prima di immergersi nelle tecniche di riparazione, è importante capire i tipi di crepe e difetti che si possono incontrare. Le crepe in metallo generalmente cadono in due categorie: crepe calde e crepe fredde. Le crepe calde si verificano a temperature elevate durante la solidificazione o immediatamente dopo la saldatura, mentre le crepe fredde si sviluppano a temperature più basse, spesso ore o giorni dopo la saldatura, a causa di embrigliamento dell'idrogeno o stress residuo.

  • Cacche di fessure[ – Causate dal carico ciclico, spesso iniziando a concentratori di stress come angoli affilati o dita dei piedi di saldatura.
  • Crepe di corrosione di resistenza[] – Risultato da stress combinato trazione e un ambiente corrosivo.
  • Porosity[] – Tasche a gas intrappolate nel metallo della saldatura, indebolire il giunto.
  • Immagini scorie[ – Le particelle non metalliche intrappolate tra strati di saldatura.
  • Undercut[] – Una scanalatura fusa nel metallo base al puntale della saldatura, riducendo l'area trasversale.

Identificare la causa principale di un difetto è fondamentale. Ad esempio, le crepe di fatica spesso richiedono la rimozione della punta di crack oltre la lunghezza visibile, mentre le crepe di corrosione di stress possono richiedere un metallo di riempimento diverso o un trattamento termico post-saldato per prevenire la ricorrenza.

Preparazioni per la riparazione di saldatura a bastone

La preparazione accurata è il singolo fattore più importante nel raggiungimento di una riparazione durevole della saldatura del bastone. L'articolo originale delinea i passaggi di pulizia di base, ma qui espandiamo con le migliori pratiche del settore.

Pulizia delle superfici e rimozione difettosa

Tutti i contaminanti, la vernice, l'olio, il grasso, la scala del mulino e l'umidità, devono essere rimossi almeno 1 a 2 pollici intorno al difetto. Utilizzare una spazzola del filo, un smerigliatore dell'angolo con le ruote abrasive, o un ridimensionatore dell'ago per la ruggine pesante. Per olio o grasso, pulire con un solvente come l'acetone o l'alcool denaturato e permettere di asciugare completamente.

Preparazione di defetti di scavo e scanalatura

Utilizzare una ruota di rettifica sottile (1⁄4 di pollice o meno) per creare una scanalatura stretta che segue la crepa. Una forma di scanalatura “U” o “V” è tipica, con un'apertura di radice di circa 1/8 a 3/16 pollici per l'accesso. Tecniche come ] fori di arresto ruvido a entrambe le estremità della crepa può impedire la propagazione del diametro di penetrare.

Preriscaldamento e controllo della temperatura Interpass

Per lo spessore di 3/4 pollici, gli acciai ad alta resistenza o il ghisa, il preriscaldamento è essenziale per ridurre i tassi di raffreddamento e ridurre la fessura. La temperatura di preriscaldamento dipende dall'equivalente di carbonio e dallo spessore del materiale; i range comuni sono da 200°F a 600°F (95°C a 315°C).

Selezione dell'elettrodo destro

La American Welding Society (AWS) classifica gli elettrodi con un numero di quattro o cinque cifre. Ad esempio, E7018 significa una resistenza di trazione di 70.000 psi, elettrodo di tutta posizione con un rivestimento di potassio basso-idrogeno (E)

Eseguire la riparazione di saldatura a bastone

Con il lavoro preparato e l'elettrodo appropriato in mano, la tecnica corretta è il passo successivo critico. L'articolo originale elenca cinque passi, ma una spiegazione tecnica più profonda può migliorare notevolmente i risultati.

Impostazioni della macchina e lunghezza dell'arco

Per un diametro di 1⁄8 pollici (3.2 mm) E7018, la gamma tipica è di 90-130 amplificatori, mentre un 5/32 pollici (4.0 mm) E7018 utilizza 120-175 amplificatori.

Velocità di viaggio e manipolazione

Se si sposta troppo veloce, la perla di saldatura sarà stretta e convessa, con la fusione povera alle pareti laterali. Troppo lento crea un ampio, bead piatto con copertura eccessiva di scorie e potenziali inclusioni di scorie. Per riempire un solco completamente, utilizzare un cordone bead (trasporto di pausa) più ampio per passaggi di radice e

Tecnica del passaggio multipli

Per le fessure profonde o le sezioni spesse, non cercare di riempire l'intera scanalatura in un unico passaggio. Questo rischierebbe un'eccessiva immissione di calore, distorsione e mancanza di fusione. Invece, utilizzare più passaggi, permettendo ciascuno di raffreddare sotto la temperatura di interpasso se necessario. Il passaggio di radice dovrebbe penetrare completamente nel fondo di scanalatura.

Pesca

Peening: il processo di colpire il metallo saldato con uno strumento blunt (ad esempio, un martello a sfera) mentre è ancora caldo—può aiutare ad alleviare le tensioni trasali e ridurre il rischio di cracking in articolazioni ad alta resistenza.

Ispezione e finitura post-saldatura

Dopo aver completato la saldatura, ispezioni visive immediate è essenziale. Cercare crepe di superficie, macchie di scorie, spatter eccessivo e undercut. Permettere la saldatura a raffreddare a temperatura ambiente, quindi eseguire test non distruttivi (NDT) come richiesto dagli standard di sicurezza dell'applicazione.

  • Ispezione visiva (VT)[ – Controllare le discontinuità superficiali; usare una lente di ingrandimento per piccole crepe.
  • Dye penetrant testing (PT)[] – Applicare un colorante rosso poi uno sviluppatore; le crepe mostrano come linee rosse luminose.
  • Test di particelle magnetiche (MT)[] – Per materiali ferromagnetici; le crepe si rivelano come linee di particelle sotto campo magnetico.
  • Test a ultrasuoni (UT)[] – Per i difetti di subsuperficie; richiede un operatore addestrato.

Se la riparazione è approvata, terminare la superficie macinando qualsiasi rinforzo (cap) arrossare se è richiesta una superficie liscia, ma evitare di macinare nel metallo di base. Per le articolazioni sensibili allo stress, il trattamento post-saldato del calore (PWHT) può essere necessario per alleviare le sollecitazioni residue e le zone temperate indurite.

Risoluzione dei problemi Problemi comuni

Anche i saldatori esperti incontrano problemi. Di seguito è un rapido riferimento per i difetti di saldatura a bastone comuni nel lavoro di riparazione.

Porosità

Se la perla di saldatura ha un aspetto spugnoso o tasche a gas, la causa è solitamente inadeguata schermatura. Verificare per bozze d'aria forti, elettrodi umidi o un metallo di base sporco. Utilizzare elettrodi a basso idrogeno (E7018) immagazzinati in un forno a barre a 250°F–300°F (120°C–150°C) e limitare l'esposizione all'aria.

Inclusioni della Slag

Scorie intrappolate nel metallo di saldatura spesso deriva da una cattiva pulizia tra passaggi o manipolazione sbagliata. Assicurarsi che la scoria dal passaggio precedente è completamente rimossa con un martello e una spazzola di filo. Utilizzare un angolo di trascinamento di 45° e un arco leggermente più corto per spingere scorie al posteriore. Un movimento di tessitura può intrappolare scorie alle dita dei piedi; attaccarsi alle perline di stringa se le inclusioni di scorie sono frequenti.

Sottotitoli

Il sottotaglio è un scanalo fuso nel metallo base al piede di saldatura. Riduce lo spessore efficace e può iniziare le crepe di fatica. Il sottotaglio è causato da un eccessivo input termico, troppo alta velocità di viaggio, o tessitura troppo ampia. Ridurre l'amperaggio del 10-15%, viaggiare un po' più lento, e fermarsi ai bordi durante una tessitura per consentire il riempimento del metallo per riempire il piede.

Cracking freddo (Crecking idrogeno)

La prevenzione richiede un approccio a tre componenti: usare elettrodi a basso idrogeno, preriscaldare sufficientemente l'articolazione e garantire un raffreddamento lento (o un riscaldamento post-saldatura). Utilizzando un forno per elettrodi (scaricato a 250°F per almeno 2 ore prima dell'uso) è fondamentale anche evitare di spegnere la saldatura con acqua.

Considerazioni di sicurezza

L'articolo originale nota PPE di base e ventilazione. Espandiamo qui con ulteriori dettagli di sicurezza specifici per attaccare la riparazione di saldatura.

Radiazioni e attrezzature di protezione individuale

L'arco di saldatura emette un'intensa radiazione ultravioletta (UV) e infrarossa (IR) che può causare gravi ustioni alla pelle e danni agli occhi permanenti (occhio ad arco). Indossare sempre un casco di saldatura auto-darkening con un grado di ombreggiatura di 10-13 (11-12 per saldatura a bastone è tipico). Proteggere tutta la pelle esposta con guanti di gauntlet di cuoio resistente alla fiamma, una giacca di saldatura o un prono di pelle, e una camicia di cotone scuro-colore.

Gestione del Fume

La saldatura a bastone produce fumi contenenti ossidi metallici, fluoruri e altri composti. L'esposizione a lungo termine può causare gravi condizioni polmonari. La American Welding Society (AWS)] e OSHA]] raccomanda la ventilazione locale di scarico (LEV) o un respiratore quando la saldatura in spazi chiusi o quando la ventilazione è scarsa.

Sicurezza elettrica

La saldatura a bastoncini utilizza una corrente alta (50-350 amplificatori) a bassa tensione (20–40 volt). La tensione a circuito aperto (OCV) può essere di 70–100 volt, sufficiente per causare uno shock pericoloso, soprattutto in condizioni di bagnato. Utilizzare sempre guanti a secco e isolati. Tenere il morsetto di lavoro saldamente attaccato al metallo di base pulito, e non toccare mai il supporto di elettrodo o di elettrodo con mani non lucidate mentre la presa principale.

Prevenzione antincendio e esplosione

L'arco di saldatura può raggiungere oltre 5.000 ° F, quindi può facilmente accendere materiali infiammabili. Sgomberare l'area dei combustibili almeno 35 piedi dal punto di lavoro. Tenere un estintore valutato per gli incendi della classe ABC a portata di mano. Mai saldare su contenitori sigillati o tamburi senza un corretto sfiato - il calore può vaporizzare contenuti residui e causare un'esplosione.

Conclusioni

[6LT] Le tecniche di riparazione e di riparazione di tipo “Floy”[6] assicurano che le funzioni di riparazione e di riparazione di qualsiasi tipo di tipo[6][6][6][6] assicurano una corretta pulizia, preriscaldamento, procedure di passaggio multiple e controlli post-saldatura assicurano che le riparazioni restituiscano la forza e la vita di servizio originali.