La falta de fusión es uno de los defectos comunes de las tuberías ERW, lo que tiene un gran impacto en la resistencia y el rendimiento de las tuberías de acero. Según sus características, se pueden dividir en las siguientes tres categorías:
(1) Completamente sin fusionar, es decir, todo el espesor de la pared de la soldadura del tubo de acero no está fusionado.
(2) Falta parcial de fusión, es decir, falta parcial de fusión de la soldadura del tubo de acero.
(3) Fusión incompleta significa fusión de soldadura deficiente, principalmente soldadura en frío.
La apariencia macroscópica de las áreas completamente no fundidas y parcialmente no fusionadas es generalmente de color negro o gris oscuro, y la morfología microscópica es de óxido granular. La soldadura en frío es un tipo de material curvo que no está completamente fundido. El material macroscópico es gris o gris oscuro, y el material microscópico son hoyuelos planos poco profundos con óxidos en los hoyuelos. El diámetro de los hoyuelos es pequeño, alrededor de 2 micrones, y los óxidos son relativamente pequeños, pequeños y dispersos en hoyuelos planos y poco profundos. En ocasiones la soldadura en frío coexiste con la no fusión, en este momento los óxidos de la zona de no fusión se encuentran en forma de malla, y la zona de soldadura en frío son pequeños hoyuelos acompañados de una gran cantidad de óxidos.
Cuando se produce desfusión o soldadura en frío, a menudo va acompañada de una distribución aerodinámica del metal irrazonable.
Según el análisis del espectrómetro de energía de rayos X y la sonda electrónica, el área no fundida contiene hierro, oxígeno y otros elementos, principalmente óxido de hierro; los óxidos en el área de soldadura en frío son principalmente óxido de hierro, óxido de manganeso y dióxido de silicio, etc., que es formado durante el proceso de soldadura.
Antes de soldar el tubo de acero, es necesario mecanizar las superficies de soldadura a tope en ambos lados de la tira, de modo que se pueda descartar la posibilidad de óxido de hierro residual. Durante el proceso de soldadura, los principales medios en contacto con la superficie de soldadura a tope son la emulsión y el aire, es decir, hay suficiente agua y oxígeno en el ambiente. Cuando la temperatura es superior a 570 grados centígrados, se producirá la siguiente reacción:
2Fe+O2=2FeO
Fe+H2O=FeO+H2
Además, en presencia de agua, se forma rápidamente óxido de hierro. Por lo tanto, se puede formar fácilmente óxido de hierro superficial durante el proceso de calentamiento de la soldadura. Si los parámetros del proceso son inadecuados o la forma del borde de la placa es mala, este óxido permanecerá en la soldadura.
Cabe señalar que en la fractura por soldadura en frío también se encuentran óxidos como el dióxido de silicio y el óxido de manganeso. Esto se debe a que el acero generalmente contiene una cierta cantidad de silicio y a altas temperaturas se pueden encontrar las siguientes reacciones:
2(FeO)+[Si]=(SiO2)+2[Fe]
Como resultado de la reacción se produce sílice estable.
De manera similar, el óxido de manganeso se puede generar a alta temperatura, óxido de manganeso, y la ecuación de reacción básica es la siguiente:
(FeO)+[Mn]=(MnO)+[Fe]
Además, también se puede abrir en óxido de manganeso-sílice u óxido compuesto de Fe(Mn)O-SiO2. Elementos como el Al y el Cr que quedan en las tuberías de acero tienen una mayor tendencia a oxidarse a altas temperaturas y también pueden producir óxidos de Al2O3 y Cr2O3. Después de que se formen los óxidos anteriores, si los parámetros del proceso de soldadura son inadecuados, permanecerán en la soldadura, provocando una fusión deficiente.
Causas de defectos de unfusión:
1. Influencia del aporte de calor de soldadura y la forma del borde de la banda
Los tubos de acero ERW se calientan y sueldan mediante corriente de alta frecuencia. Durante la soldadura, debido al efecto de piel y al efecto de proximidad, el metal de ambos lados de la soldadura a tope se calienta a una temperatura muy alta en un corto período de tiempo.Bajo la acción de la fuerza de extrusión, el metal de ambos lados se suelda. juntos para formar una unión soldada. En el proceso de soldadura por resistencia de alta frecuencia, una temperatura de calentamiento más alta es un requisito previo para que el metal de ambos lados se combine para formar una buena unión soldada. Durante el calentamiento normal, la entrada de calor de soldadura es suficiente y el borde de la tira se calienta a una temperatura suficiente. En este momento, independientemente de la forma del borde de la tira, la temperatura general es relativamente alta y la deformación plástica es fácil de proceder Bajo la acción de la fuerza de extrusión, ambos lados Los metales se unen fácilmente y las impurezas dentro de la soldadura tienen mejor fluidez a altas temperaturas y son fáciles de eliminar.
2. Influencia de la deformación del borde de la tira.
Al inspeccionar la superficie exterior de tuberías sin fusionar, a menudo podemos encontrar la forma cóncava de la soldadura y daños distribuidos regularmente, lo que indica que la deformación del borde de la tira es grande. Después de la soldadura normal, la línea central del flujo de deformación del metal en la soldadura es básicamente consistente con la línea central del espesor de la pared, es decir, es básicamente simétrica a lo largo del centro del espesor de la placa. Sin embargo, cuando el borde de tope del tubo en bruto tiene forma de V o de A y aparece un tubo sin fusionar, los resultados del análisis metalográfico de la sección transversal de la soldadura muestran que la línea central del flujo de deformación del metal de soldadura es una distancia de la línea central del espesor de la pared, y la línea central del flujo de metal está desplazada hacia la superficie exterior, con un desplazamiento máximo de 2-3 mm, y la mayor parte del metal se deforma y fluye hacia la superficie interior. La formación de esta línea de corriente metálica irrazonable muestra que debe haber un momento de fuerza de flexión desde la superficie exterior a la superficie interior en la formación de desfusión. Durante el proceso de producción de tubos de acero, la deformación por flexión del borde del tubo formado es demasiado grande. y hacia arriba.La presión del rodillo de presión es demasiado grande, lo que provoca una forma cóncava en la superficie exterior de la soldadura después de soldar la tubería de acero. La deformación excesiva del borde de la tira refuerza la tendencia a formar defectos de desfusión cuando el aporte de calor de soldadura es insuficiente. De manera similar, cuando el borde del tubo es demasiado pequeño o la presión del rodillo de presión superior es insuficiente, se producirá fusión interna pero el exterior no se fusionará.
3. Influencia de la curvatura en forma de luna de la banda de acero
A juzgar por las muescas del tramo de soldadura en la superficie exterior de la tubería soldada sin fusionar, es fácil encontrar el fenómeno de torsión de la soldadura, es decir, un lado del tramo de soldadura está en la soldadura y el otro lado está a una cierta distancia de la soldadura. Esto concuerda con la curvatura en forma de luna de la tira. Tiene mucho que ver con eso. La torsión de la costura de soldadura hace que el tramo de soldadura se desplace, lo cual es una de las razones del aporte insuficiente de calor de soldadura y contribuye en gran medida a la aparición de defectos de desfusión en la costura de soldadura.
4. Influencia de la corrosión a nivel del borde de la banda de acero
El óxido en el borde de la tira afectará la conductividad de los puntos de contacto entre los pies de soldadura y la tubería, lo que fácilmente puede provocar un calentamiento de soldadura insuficiente y diversos defectos no relacionados con la fusión.
El impacto de la unfusión en el rendimiento de las tuberías ERW:
1. Efecto sobre las propiedades mecánicas.
La no fusión completa y la no fusión parcial afectarán gravemente las propiedades mecánicas de la soldadura debido a la pérdida de resistencia en la pieza defectuosa, cuanto mayor sea el tamaño del defecto de no fusión, mayor será su impacto, y viceversa.
2. Impacto en el rendimiento
Cuando hay defectos de fusión y soldadura en frío en la soldadura, por un lado, se reduce el área de soporte efectiva de la soldadura y se reduce la resistencia de la soldadura de la tubería de acero. Por otro lado, se producirán altas concentraciones de tensión en los defectos y, si se utilizan dichas tuberías, existe el riesgo de fugas o accidentes de rotura.
Sobre el tema de la fractura frágil. Cuando hay defectos de fusión y soldadura en frío en la soldadura, generalmente van acompañados de una microestructura deficiente, junto con una concentración de tensiones en el defecto, por lo que puede ocurrir una fractura frágil. La fractura frágil ocurre cuando la tensión de trabajo alcanza la tensión crítica para la fractura frágil del material.
En cuanto a la cuestión de la fractura por fatiga, si hay defectos por falta de fusión en la soldadura de la tubería, los defectos sufrirán expansión por fatiga bajo la acción del estrés de trabajo. El medio de la tubería es más o menos corrosivo, por lo que la tubería en realidad enfrenta el problema del crecimiento de grietas por fatiga por corrosión. La diferencia significativa entre la fatiga por corrosión y la fatiga ordinaria es que no existe un límite de fatiga obvio, es decir, es más probable que ocurra que la fatiga ordinaria.
Conclusión:
En resumen, los defectos no fundidos deben abordarse como el problema principal que actualmente afecta la calidad de los productos de tuberías ERW. Primero debemos fortalecer la detección ultrasónica de fallas en las soldaduras y capturar el primer y segundo tipo de tubos de acero sin fundir para mejorar la confiabilidad de los tubos de acero. Al mismo tiempo, se debe fortalecer el desarrollo y uso de la tecnología de soldadura, el control automático de la temperatura de soldadura y los dispositivos de alarma automáticos para la soldadura en frío. Garantizar que no se produzca el tercer tipo de tubos de acero defectuosos sin fusionar y mejorar la calidad de los
tubos soldados.
Leer más: Análisis de defectos comunes de soldadura de tuberías soldadas por alta frecuencia
