Quais são os métodos de soldagem e precauções para tubos de aço inoxidável

Primeiro, a soldagem de tubos de aço inoxidável

(1) Soldagem a arco de argônio

Os tubos de aço inoxidável requerem penetração profunda, sem inclusões de óxido e com uma zona mínima afetada pelo calor. A soldagem a arco de argônio com proteção de gás inerte de tungstênio tem boa adaptabilidade, alta qualidade de soldagem e bom desempenho de penetração. Seus produtos são amplamente utilizados nas indústrias química, nuclear e alimentícia. A baixa velocidade de soldagem é uma desvantagem da soldagem a arco de argônio. Para melhorar a velocidade de soldagem, vários métodos foram desenvolvidos no exterior. Entre eles, o método de soldagem usando múltiplos eletrodos e múltiplas tochas evoluiu de um único eletrodo e única tocha para um método de múltiplos eletrodos e múltiplas tochas usado na produção. Na década de 1970, a Alemanha adotou pela primeira vez um método de organizar múltiplas tochas em linha reta ao longo da direção da solda para formar uma longa distribuição de fluxo de calor, melhorando significativamente a velocidade de soldagem. Geralmente, a soldagem a arco de argônio usando uma tocha de três eletrodos é usada para tubos de aço com espessura de parede S≥2mm. A velocidade de soldagem é 3-4 vezes maior do que a de uma única tocha e a qualidade da soldagem também é melhorada. A soldagem a arco de argônio combinada com a soldagem a plasma pode soldar tubos de aço com paredes mais espessas. Além disso, adicionar 5-10% de hidrogênio ao gás argônio e usar uma fonte de energia de soldagem por pulso de alta frequência também pode aumentar a velocidade de soldagem. A soldagem a arco de argônio com múltiplas tochas é adequada para soldar tubos de aço inoxidável austenítico e ferrítico.

(2) Soldagem de alta frequência

A soldagem de alta frequência tem sido utilizada na produção de tubos soldados de aço carbono há mais de 40 anos, mas sua aplicação em tubos de aço inoxidável é relativamente nova. Sua eficiência econômica faz com que seus produtos sejam mais utilizados na decoração de edifícios, eletrodomésticos e estruturas mecânicas. A soldagem de alta frequência tem menor consumo de energia e pode atingir velocidades de soldagem mais altas para tubos de aço de diferentes materiais, diâmetros externos e espessuras de parede. Comparada à soldagem a arco de argônio, sua velocidade máxima de soldagem é mais de 10 vezes maior. Portanto, apresenta maior produtividade na produção de tubos de aço inoxidável de uso geral. Devido à alta velocidade de soldagem, é difícil remover rebarbas do tubo de aço soldado. Atualmente, os tubos de aço inoxidável soldados de alta frequência ainda não são aceitos pelas indústrias química e nuclear, o que é um dos motivos. Do ponto de vista dos materiais de soldagem, a soldagem de alta frequência pode soldar vários tipos de tubos de aço inoxidável austenítico. Enquanto isso, o desenvolvimento de novos tipos de aço e os avanços nos métodos de conformação e soldagem também levaram ao sucesso da soldagem de tipos de aço inoxidável ferrítico, como o AISI409.

(3) Tecnologia de Soldagem Combinada

Vários métodos de soldagem para tubos de aço inoxidável têm suas próprias vantagens e desvantagens. Como aproveitar os pontos fortes e mitigar os pontos fracos, e combinar vários métodos de soldagem para formar novos processos de soldagem que atendam aos requisitos das pessoas quanto à qualidade e eficiência de produção de tubos soldados de aço inoxidável, é uma nova tendência no desenvolvimento da tecnologia de tubos soldados de aço inoxidável. Os métodos de soldagem combinados incluem: soldagem a arco de argônio mais soldagem a plasma, soldagem de alta frequência mais soldagem a plasma, pré-aquecimento de alta frequência mais soldagem a arco de argônio com três tochas e pré-aquecimento de alta frequência mais soldagem a arco de plasma mais argônio. A soldagem combinada melhora significativamente a velocidade de soldagem. Para tubos de aço soldados combinados usando pré-aquecimento de alta frequência, a qualidade da solda é comparável à da soldagem convencional a arco de argônio e à soldagem a plasma. A operação de soldagem é simples, todo o sistema de soldagem é facilmente automatizado e esta combinação é fácil de integrar com equipamentos de soldagem de alta frequência existentes, resultando em baixos custos de investimento e bons benefícios.

Em segundo lugar, tratamento térmico de tubos de aço inoxidável

Fornos de tratamento térmico contínuo internacionalmente com gases de proteção são comumente usados ​​para o tratamento térmico de tubos de aço inoxidável. Esses fornos são utilizados para tratamento térmico intermediário durante a produção e para tratamento térmico de produto final acabado. Por produzirem uma superfície brilhante e não oxidante, o processo tradicional de decapagem é eliminado. Este processo de tratamento térmico melhora a qualidade dos tubos de aço e supera a poluição ambiental causada pela decapagem.

De acordo com as tendências globais atuais, os fornos de tratamento térmico contínuo brilhante são basicamente divididos em três tipos:

(1) Forno de tratamento térmico brilhante com lareira de rolo

Este tipo de forno é adequado para o tratamento térmico de tubos de aço de grande porte e grande volume, com produção horária superior a 1,0 tonelada. Hidrogênio de alta pureza, amônia decomposta e outros gases protetores podem ser usados. Um sistema de resfriamento por convecção pode ser instalado para resfriar rapidamente os tubos de aço.

(2) Forno de tratamento térmico brilhante com correia de malha

Este tipo de forno é adequado para tubos de aço de precisão de paredes finas e pequeno diâmetro, com uma produção horária de aproximadamente 0,3 a 1,0 toneladas. Ele pode processar tubos de aço de até 40 metros de comprimento e também pode processar tubos capilares enrolados. (3) Forno de tratamento térmico brilhante tipo mufla: Os tubos de aço são montados em um rack contínuo e aquecidos dentro do tubo da mufla. Este processo pode processar tubos de aço de paredes finas de pequeno diâmetro e alta qualidade a um custo relativamente baixo, com uma produção horária de aproximadamente 0,3 toneladas ou mais.

Terceiro, a influência do ativador de soldagem TIG na formação de solda de aço inoxidável.

A soldagem TIG tem sido amplamente utilizada na produção. Ele pode produzir soldas de alta qualidade e é comumente usado para soldar metais não ferrosos, aço inoxidável e aço de ultra-alta resistência. No entanto, a soldagem TIG apresenta desvantagens como penetração rasa (≤3mm) e baixa eficiência de soldagem. Para chapas grossas, são necessários chanfros e soldagem multipasse. Embora o aumento da corrente de soldagem possa aumentar a penetração, o aumento na largura da solda e no volume da poça de fusão é muito maior do que o aumento na penetração.

Os métodos de soldagem TIG ativado têm atraído a atenção mundial nos últimos anos. Esta tecnologia envolve a aplicação de uma camada de fluxo ativado (referido como ativador) na superfície da solda antes da soldagem. Sob as mesmas especificações de soldagem, em comparação com a soldagem TIG convencional, pode aumentar significativamente a penetração (até 300%). Para soldar chapas com 8 mm de espessura, uma grande profundidade de penetração ou soldagem completa pode ser alcançada em uma passagem sem biselamento. Para chapas finas, o aporte térmico pode ser reduzido sem alterar a velocidade de soldagem. Atualmente, a soldagem A-TIG pode ser usada para soldar aço inoxidável, aço carbono, ligas à base de níquel e ligas de titânio. Em comparação com a soldagem TIG tradicional, a soldagem A-TIG pode melhorar significativamente a produtividade, reduzir os custos de produção e minimizar a deformação da soldagem, mostrando-se uma grande promessa para aplicações futuras. Um fator chave na soldagem A-TIG reside na seleção da composição do ativador. Os ativadores comumente usados ​​incluem óxidos, cloretos e fluoretos, com diferentes materiais exigindo diferentes composições de ativadores. Porém, devido à importância desta tecnologia, a composição e formulação dos ativadores são patenteadas tanto na PWI quanto na EWI, e raramente são relatadas em publicações públicas. A pesquisa atual sobre soldagem A-TIG concentra-se principalmente no mecanismo de ação dos ativadores e na tecnologia de aplicação da soldagem ativada.

Atualmente, os ativadores desenvolvidos e utilizados nacional e internacionalmente se enquadram principalmente em três categorias: óxidos, fluoretos e cloretos. Os primeiros ativadores desenvolvidos pela PWI para soldagem de ligas de titânio eram principalmente óxidos e cloretos. No entanto, os cloretos são altamente tóxicos, dificultando a sua adoção generalizada. Atualmente, os ativadores utilizados no exterior para soldagem de aço inoxidável e aço carbono são principalmente óxidos, enquanto os de ligas de titânio contêm certa quantidade de flúor.

O efeito dos ativadores monocomponentes na formação de soldas de aço inoxidável:

1. Para soldas revestidas com ativador de SiO2, à medida que a quantidade de revestimento de SiO2 aumenta, a largura da solda diminui gradualmente e a cratera se torna mais longa, mais estreita e mais profunda. O reforço de solda na parte traseira aumenta. Na junção das áreas revestidas com ativador e não revestidas com ativador, há maior acúmulo de metal de solda. Entre todos os ativadores, o SiO2 tem o maior efeito na formação da solda.

2. Os ativadores NaF e Cr2O3 têm pouco efeito na formação da solda. Com o aumento da quantidade de revestimento, a largura da solda não muda significativamente e a cratera não muda visivelmente. Comparada com soldas sem ativadores, a largura da solda não muda significativamente, mas a cratera é maior.

3. Com o aumento da quantidade de revestimento de TiO2, a aparência da solda não mudou significativamente e a cratera do arco não apresentou nenhuma mudança óbvia, semelhante ao caso sem ativador. Contudo, a superfície de solda resultante era relativamente lisa e regular, sem rebaixamento, e a formação da solda era melhor do que aquela sem ativador.

4. O ativador CaF2 teve um impacto significativo na formação da solda. Com o aumento da quantidade de revestimento de CaF2, a formação da solda piorou, com pouca alteração na cratera do arco e na largura da solda. No entanto, cortes inferiores e outros defeitos apareceram com o aumento do teor de CaF2.

5. Em relação ao efeito na profundidade de penetração, em comparação com o caso sem ativador, todos os cinco ativadores mencionados acima poderiam aumentar a profundidade de penetração da solda, e a profundidade de penetração aumentou de acordo com o aumento da quantidade de revestimento. Porém, quando a quantidade de revestimento atingiu um determinado valor, o aumento na profundidade de penetração atingiu a saturação; aumentos adicionais na quantidade de revestimento resultaram em uma diminuição na profundidade de penetração.