Giỏ hàng

APP | Hàn đường ống | Quy trình hàn ống Hot wire TIG ở vị trí 1G vát mép khe hở hẹp


Quy trình hàn ống Hot wire TIG ở vị trí 1G vát mép khe hở hẹp


Lĩnh vực ứng dụng

Thermal Power/Chemical Processing /Pipeline

Ref.#


Quá trình hàn

GTAW – Hot wire

DGWTR#

APP0009

Vật liệu cơ bản

Vật liệu hàn

AISI 4130 Pipe

SuperArc AK-10

Edit

WP, IWE

Kích thước

6.5” x 1” (16.5 cm x 25 mm)

Reviewed

N/A

Liên kết / Vị trí

Butt Joint/ 1G

Completed

05/04/2015


MÔ TẢ CHUNG  

Nhóm kỹ sư ứng dụng đã thực hiện dự án xây dựng quy trình hàn liên kết ống 1G bằng quá trình GTAW có sử dụng dây bù được nung nóng sơ bộ (Hot Wire TIG). Phôi ống có thông số kích thước 6.5” x 1” (16.5 cm x 25 mm) với mác thép là AISI 4130.

Thiết bị hàn được lựa chọn là hệ thống hàn Orbital TIG Apex 2100/Helix T55 của Lincoln Electric áp dụng cho toàn bộ các lớp hàn từ lót đến phủ với cùng loại dây hàn SuperArc AK-10 đường kính 0.045” (1.1mm) trong môi trường khí bảo vệ 100% Ar.

Hai liên kết hàn được được thực hiện là CWP02 và CWP03. Riêng mẫu hàn CWP03 được chụp X quang và chuyển đến khách hàng để thực hiện tiếp các phép thử khác.



TỪ KHÓA: SuperArc AK-10, 0.045”, (1.1 mm), 1G-ống quay, Hàn ống, Power Wave S500, Hot wire GTAW, Hot TIG, Apex 2100/Helix T55, 100% Ar.


 

NỘI DUNG THỰC NGHIỆM

 

Các đơn vị nhà thầu lắp ghép ống và nhà xưởng chế tạo ống thường mong muốn sử dụng thiết kế liên kết vát mép khe hở hẹp (narrow groove) với hai lý do chính như sau:

  1. Liên kết khe hở hẹp giúp làm giảm lượng kim loại bổ sung và do đó tăng tốc độ điền đầy liên kết.
  2. Khe hở hẹp giúp giảm thời gian gá lắp và hạn chế được ứng suất dư cũng như biến dạng sau khi hàn.

Công nghệ hàn thường vẫn được sử dụng cho hàn khe hở hẹp đó là dùng STT cho lớp lót và GMAW-P hoặc GMAW-S (mỏ đơn hoặc mỏ kép) cho lớp điền đầy và lớp phủ.

Nhóm kỹ sư công nghệ của Lincoln Electric đã nghiên cứu áp dụng phương pháp Hot wire GTAW cho liên kết ống 1G và 5G khe hở hẹp bằng hệ thống hàn ống Apex 2100/Helix T55 Orbital TIG để đạt được tốc độ đắp tăng gấp đôi so với quá trình hàn TIG thông thường (cold wire) ở tốc độ hàn tăng đáng kể. Việc áp dụng giải pháp công nghệ này sẽ giúp giảm đáng kể thời gian hoàn thành một liên kết hàn.

Thực nghiệm này bước đầu thực hiện với liên kết 1G (ống xoay được) để khẳng định khả năng đáp ứng công nghệ cho liên kết hàn khe hở hẹp.

 

BỘ THÔNG SỐ QUY TRÌNH HÀN

Hình 1 thể hiện thực tế gá lắp đối với trường hợp ống quay ở vị trí 1G. Ống có kích thước 6.5” x 1” (16.5 cm x 25 mm), vật liệu AISI 4130. Dạng vát mép như thể hiện trong hình là tối ưu cho ứng dụng loại này. Góc nghiêng và vị trí mỏ hàn được giữ nguyên cho tất cả các lớp hàn.

Xe hàn Apex 2100/Helix T55 được gá lên ½ vòng ray nhằm giúp kiểm soát chính xác quá trình hàn thông qua bàn đạp hàn điều khiển từ xa. Lớp lót sử dụng phương pháp Cold wire và các lớp điền đầy sử dụng Hot wire với khí bảo vệ 100% Ar.

Bảng 1 và 2 là dữ liệu bộ thông số quy trình hàn cho hai mẫu ống CWP02 và CWP03.


Hình 1: Gá lắp và chuẩn bị liên kết cho mẫu CWP02 và CWP03

 


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

 

Bảng 1 và 2 là thông tin dữ liệu quy trình hàn cho hai mẫu ống CWP02 và CWP03. Cả hai quy trình đều có thể tiếp tục tối ưu hóa phương án gá lắp nhằm cho chất lượng cải thiện hơn. Dưới đây là liệt kê một số đánh giá về đặc tính hàn của thực nghiệm này.

Quá trình hàn Cold Wire GTAW với dây hàn SuperArc AK-10 đường kính 0.045” (1.1 mm) trong môi trường khí bảo vệ 100% Ar:

  • Liên kết hàn này được gá lắp bằng dụng cụ gá kẹp ống chuyên dụng mà không dùng mối hàn đính.
  • Sử dụng hệ thống hàn Orbital TIG Apex 2100/Helix T55 (Xem Hình 1)
  • Phần nhô đầu điện cực vonfram tính từ chụp khí liên quan trục tiếp đến đường kính ngoài của ống, đặc biệt là đối với ống có chiều dày lớn. Khía cạnh này cần được quan tâm nhằm bảo đảm khí bảo vệ bao trùm được vùng hàn trong khi vẫn bảo đảm không để chụp khí chạm vào mép liên kết/ bề mặt ngoài ống hay ảnh hưởng đến khả năng làm việc của bộ điều khiển chiều cao AVC.
  • Đối với lớp lót (root pass), việc bảo đảm chất lượng phụ thuộc vào khả năng điều chỉnh chính xác biên độ dao động mỏ hàn, chiều cao mỏ hàn cũng như trục quỹ đạo đường hàn. (Hình 3)
  • Lớp lót được hoàn thiện sau quá trình hàn liên tục không dừng và bảo đảm biên dạng/bề mặt mối hàn tại vị trí mồi hồn quang và kết thúc hồ quang (Start/Stop)

Quá trình hàn Hot Wire GTAW dùng để hàn điền đầy bằng dây SuperArc AK-10 đường kính 0.045” (1.1 mm) trong môi trường khí bảo vệ 100% Ar.

  • Dao động ngang chính xác là yêu cầu quan trọng nhất quyết định chất lượng của lớp điền đầy (fill pass).
  • Phần nhô đầu điện cực vonfram tính từ chụp khí liên quan trục tiếp đến đường kính ngoài của ống, đặc biệt là đối với ống có chiều dày lớn. Khía cạnh này cần được quan tâm nhằm bảo đảm khí bảo vệ bao trùm được vùng hàn trong khi vẫn bảo đảm không để chụp khí chạm vào mép liên kết/ bề mặt ngoài ống hay ảnh hưởng đến khả năng làm việc của bộ điều khiển chiều cao AVC.
  • Mẫu hàn CWP02 sử dụng quá trình hàn GTAW cực tính DCEN (DC-) xung cho tất cả các lớp. Hai lớp sau lớp lót dao động hết bề rộng rãnh hàn, các lớp tiếp theo dao động từng phần (một layer có nhiều pass) (Hình 2, Layer 4)
  • Mẫu hàn CWP03 sử dụng quá trình hàn GTAW cực tính DCEN (DC-) xung cho lớp lót (root pass) và lớp phủ (cap pass). Các lớp điền đầy sử dụng quá trình hàn GTAW DCEN không xung cho cả hai dạng một pass/layer và nhiều pass/layer. (Hình 5, Layer 5).
  • Qua thực nghiệm, nhóm kỹ sư hàn nhận thấy việc sử dụng quá trình hàn Hot wire GTAW DCEN không xung cho các lớp điền đầy thực sự hiệu quả. (CWP03).
  • Sử dụng quá trình hàn DCEN không xung giúp duy trì tốt nhiệt độ giữa các lớp hàn (interpass temprature)
  • Sử dụng quá trình hàn DCEN không xung cho năng suất hàn cao hơn (giảm được ít nhất 1 pass) so với hàn có xung.
  • Quy trình hàn mẫu CWP03 phù hợp hơn so với CWP02 theo tiêu chí về khả năng đáp ứng công nghệ cũng như năng suất.

Quá trình hàn Cold wire GTAW với dây hàn SuperArc 0.045” (1.1 mm) khí bảo vệ 100% Ar áp dụng cho lớp phủ.

  • Cần tiếp tục thực nghiệm để tối ưu bộ thông số công nghệ nhằm giảm độ lồi (cap reinforcement) cũng như bề mặt mối hàn đồng đều hơn. (Hình 4)
  • Quy trình hàn CWP03 cho chất lượng phần lồi mối hàn tốt hơn so với quy trình CWP02.

Testing

(Báo cáo này không thể hiện dữ liệu các kết quả kiểm tra)

Bảng 1: Bộ thông số quy trình hàn CWP02: SuperArc AK-10/ 100% Ar


Hình 2: Trình tự hàn (xếp lớp) CWP02: Hot wire GTAW DCEN có xung dùng cho các lớp điền đầy (Fill Passes)

 

 Hình 3: Hình ảnh mối hàn hoàn thiện CWP02 OD/ID –
liên kết vát mép khe hở hẹp

 

 

Hình 4: Hình ảnh mối hàn hoàn thiện CWP03 OD/ID – liên kết vát mép khe hở hẹp

  

Bảng 2: Bộ thông số quy trình hàn CWP03: SuperArc AK-10/ 100% Ar

Hình 5: Trình tự hàn (xếp lớp) CWP03: Hot wire GTAW DCEN không xung dùng cho các lớp điền đầy (Fill Passes)

 

 KẾT LUẬN

  1. Quá trình hàn Hot Wire GTAW có thể áp dụng cho liên kết hàn ống 1G, chiều dày lớn, khe hở hẹp đối với tất cả các lớp hàn từ lót đến phủ bằng dây hàn SuperArc AK-10 đường kính 0.045” (1.1 mm) trong môi trường khí bảo vệ 100% Ar.
  2. Tổng thời gian có hồ quang (Arc Time) của quy trình hàn CWP03 là 65 phút.
  3. Kiểm soát chuyển động cũng như dao động ngang một cách chính xác thông qua sử dụng hệ thống Apex 2100/Helix T55 Orbital TIG cho hàn 1G là “chìa khóa” cho việc tạo ra liên kết hàn không khuyết tật ở tốc độ cao trong rãnh hàn (khe hở hàn) hẹp. (narrow groove joints).
  4. Giải pháp hàn Cold Wire TIG J-prep cho liên kết hàn giáp mối khe hở hẹp vát mép chữ J được phát triển bởi Lincoln Electric.
  5. Nhóm kỹ sư ứng dụng của Lincoln Electric đang tiếp tục phát triển giải pháp cho lớp hàn phủ để giảm độ lồi cũng như cải thiện bề mặt mối hàn.

 



QUYỀN SỞ HỮU VÀ BẢO MẬT: Báo cáo này căn cứ trên các kết quả thử nghiệm của hãng Lincoln Electric, và được biên tập bởi Double Good JSC – Nhà phân phối sản phẩm và Dịch vụ ủy quyền của Lincoln Electric tại Việt Nam. Không được phép sao chép, lưu chuyển, sử dụng tài liệu này với bất kỳ mục đích nào nếu không được sự cho phép bằng văn bản của Double Good JSC.

Ghi chú: Tính đa dạng trong thiết kế, chế tạo và điều kiện làm việc của các sản phẩm thực tế sẽ ảnh hưởng tới kết quả thực nghiệm. Vì vậy các bên tự cân nhắc và chịu trách nhiệm khi áp dụng các thông tin trong báo cáo này vào công việc của mình.



Facebook Instagram Youtube Twitter Google+ Top