Ръководство за полеви бригадирнеуспешни екзотермични заварки— петте причини за процеса, диагностичното ръководство и интерактивната диагностика на повреда на заварката, която можете да изпълните, преди да изрежете каквото и да било.

Преди три седмици, изпълнител в Себу ми изпрати снимки в 23:00 часа местно време. Двеста екзотермични съединения бяха изляти през предходното тримесечие върху заземителна решетка на подстанция 33 kV. Пускането в експлоатация беше на следващата сутрин. Половината от съединенията изглеждаха перфектно. Другата половина имаше микропукнатини по изхода на проводника и измерваха между 600 и 900 микроома, срещу здравословни 30 до 50 на добрата половина. Доставчикът - не ние - беше доставил...прах за заваръчен метална кораб, престоял на кей в Манила по време на три дни дъжд. Никой не отвори нито един патрон, за да провери.

Това обаждане е причината за тази статия. След 17 години машинна обработкаекзотермични заваръчни формиЗа чуждестранните купувачи — и 12 години следене на докладите им за въвеждане в експлоатация — спрях да вярвам във внезапни повреди. Това, което изглежда внезапно, почти винаги е грешка в процеса, която никой не е сигнализирал, защото в спецификацията не е било указано да се търси. Ето какво сега изпращам на всеки изпълнител, който ми се обажда с „мистериозен“ повреди, в реда, в който ги обясня на място.

Защо неуспешната термитна заварка почти никога не се проваля по начина, по който си мислите

Първо трябва да оспоря рамката, защото тя оформя всяко решение за отстраняване на неизправности, което екипът взема. Когато изпълнител ми се обади с „неуспешна заварка“, задавам един въпрос, преди да попитам нещо друго:Преминала ли е някога съединението тест за съпротивление или се е провалило при пускане в експлоатация при първото измерване?Отговорът променя всичко, защото съединение, което се е влошило по време на експлоатация, и съединение, което е дефектирало още в деня на изливане, са два напълно различни проблема с две напълно различни коренни причини.

Според литературата за управление на стареенето на заровени електрически връзки, на която се позовават американските комунални предприятия (NUREG-1800, докладът „Общи уроци от стареенето“, използван за обосноваване на десетилетия удължаване на живота на инсталациите), документираните механизми на деградация за всяка заровена връзка са термични цикли, омично нагряване, вибрации и корозия – и докладът изрично посочва, че това са механизми, които действат върху интерфейсите.Екзотермичната заварка няма интерфейс за стареене, защото проводниците и разтопената мед се превръщат в едно непрекъснато метално парче по време на реакцията. Така че, когато правилно излята екзотермична връзка се повреди по време на работа, повредата почти никога не е в самия заваръчен метал — тя е в секция от проводник, до която заварката никога не е достигнала, или в термично циклична микропразнина, която заварката е оставила, защото праховото зареждане е било грешно в деня на изливането.

Как всъщност изглежда „дефектът от деня на изливане“ при съдебномедицинско разглобяване

Двестата съединения в Себу ме научиха на един модел, който се е запазил при приблизително всяка многофугова повреда, през която съм ходил оттогава. Когато разрежем повредена връзка и полираме напречното сечение, виждаме една от петте повтарящи се микроструктури и всяка от тях ясно съответства на една от петте причини за процеса, описани в останалата част от тази статия:

• Дупки се струпваха близо до повърхността на проводника.Пара от задържана влага — най-често мокър прах, понякога влажен проводник, понякога кондензат в студена форма.
• Оксидно наслояване, успоредно на оста на проводника.Замърсяване между проводника и заваръчния метал — масло от пръстов отпечатък, остатъчен оксид от лошо почистен кабел или филм от разделително средство от матрица, която никога не е била предварително загрята.
• Недозапълнена кухина с вдлъбната повърхност на мъниста.Графитна форма, износена след изтичане на циклите си, или барутен заряд, чиито размери са по-малки от очакваното за напречното сечение на проводника, което отливаната форма е трябвало да запълни.
• Студено затворена линия, където два метални фронта не са се слели.Времето за запалване е било грешно спрямо температурата на матрицата - почти винаги, защото екипът се е опитвал да запали матрица директно от климатизиран магазин в студена сутрин.
• Заваръчна шевна шевна, свързана само с един от два проводника в кросоувър.Неправилно подравняване на матрицата при затваряне или изместване на прахов диск от отвора за изливане по време на запалване.

След като се научите да разчитате тези пет микроструктури, разговорът за отстраняване на неизправности спира да бъде догадки. Останалата част от това ръководство разглежда всяка причина в реда, в който бих изследвал на място, със стъпката на проверка, която я доказва, преди да изрежете дори една единствена фуга.

Влагата ли е истинският виновник за неуспеха на термитна заварка?

Влагата е причината за неуспеха, която посочвам като водеща, защото е най-често срещаното и най-снизходително извинение. Разтопената мед от екзотермичната реакция е с температура приблизително 1083 °C - точката на топене на медта - и в момента, в който се срещне с вода, тази вода внезапно кипи до пара и се разширява приблизително 1700 пъти по обем. Парата си проправя път обратно през все още разтопения заваръчен метал, оставя следа от дупки и съединението е компрометирано, преди изобщо да се охлади.Разследвания на инциденти на OSHA при термично заваряване, този единствен механизъм е причинил повече наранявания от запалване и изгаряния на екипажа, отколкото всяка друга екзотермична грешка в процеса.

Причината това да се проваля толкова тихо е, че влагата има три скривалища и само едно от тях е очевидно.

• Мокър прах.Най-честата причина за повреди в насипно състояние. Прахът се доставя в запечатани кутии по някаква причина – след като кутията се отвори, съдържанието е хигроскопично и ще абсорбира влажността на околната среда в крайбрежния климат в рамките на часове. Патрон, който „изглежда сух“, не е сух.
• Влажни проводници.Медните жила и стоманата, облицована с мед, задържат влагата в междинните пространства между тях. Кабел, който е бил съхраняван непокрит на място по време на дъжд, е мокър отвътре, дори ако отвън изглежда сух, а изсушената с горелка повърхност ще абсорбира отново влагата в рамките на минути във влажен въздух.
• Кондензация в студена форма.Графитна форма, извадена от климатизиран склад при 18°C ​​в сутрин с температура 32°C и влажност 85%, ще кондензира воден филм върху стената на кухината си, преди екипът да е поставил проводника на мястото си. След това отливането улавя този филм между стената на формата и разтопения метал.

Аутопсията на Себу в три реда

Свързващите елементи в Себу се провалиха, защото барутът се е намирал на напоен от дъжда док и екипът е отворил кутиите сутринта на изливането. Въпреки това са използвали барута, защото изглеждал сух - а долната страна на мънистото, на всяко провалено съединение, е показвала точно същия модел на клъстерирани дупки, които оставя след себе си влагата, задвижвана от пара. 20-минутна проверка с десикант на три пробни патрона преди изливането би уловила цялата партида и екипът би знаел, че трябва да постави останалите под карантина.

Износена ли е вашата графитна форма след изтичане на срока ѝ на годност?

Това е причината, с която доставчиците се справят най-зле, защото начинът на повреда е невидим за купувача, а броят на циклите е нещо, което само доставчикът знае.Продуктова литература за Cadweld на nVent ERICOоценява графитните форми на около 50 до 100 работни цикъла, а на нашата линия ние оценяваме нашитетермитни заваръчни формипри същите 50 до 100 цикъла, с 80 до 100 съединения при нормална употреба на терен. След това кухината е ерозирала достатъчно, така че отворът за изтичане вече не дозира разтопен метал чисто в съединението.

Честният сигнал за износена форма не е пукнатина, която можете да видите - това е заваръчният шев, който губи формата си на възглавница и започва да се извива навътре в центъра. Новата форма създава шев, който леко се извива над проводника, защото праховият заряд леко препълва кухината и излишъкът се заварява към повдигача. Износената форма се запълва недопълнява, защото кухината се е разширила достатъчно, така че същият прахов заряд вече няма излишък, който да се извива. Екипите компенсират, като добавят прах, който след това прегрява кухината и ускорява износването - обратна връзка, която отнема около двадесет лоши изливания, за да унищожи формата напълно.

Как да градирате калъп, който не сте купили от нас

Ако сте наследили форми от друг доставчик, претеглете една спрямо известна добра форма със същата геометрия. Графитната форма губи около 3 до 8 грама на цикъл от термична ерозия и почистване; форма с 50 грама под началното си тегло е претърпяла повече цикли, отколкото позволява нейният рейтинг. Второ, погледнете формата на заваръчния шев при последните пет отливания - ако някое от тях се е вдлъбнало навътре, формата е преминала през очаквания експлоатационен период.IEEE стандарт 837-2014, квалификационната рамка за постоянни заземителни връзки на подстанции, геометрията на заваръчната кухина е част от квалификационните доказателства - така че износената матрица не е просто риск за качеството, а риск за съответствие със стандарта, по който е специфицирано съединението.

Може ли по-малък барутен заряд тихомълком да подкопава заварките ви?

Прахът се предлага в стандартизирани размери на патроните по някаква причина.Тъй като съотношението маса прах към мед е променливата, която определя дали реакцията генерира достатъчно топлина, за да разтопи напълно напречното сечение на проводника, по-малкият размер на патрона създава съединение, което се излива твърдо отвън, но е недостатъчно стопено на границата на проводника.Мънистото съединение изглежда добре. Съпротивлението показва истината шест месеца по-късно, когато съединението се нагрее под първия ток на късо съединение.

Честната версия на този провал е, че екипите понякога заменят патрон с по-малък размер, когато правилният размер не е на склад, приемайки, че „количеството метал е горе-долу същото“. Нечестната версия е, че някои доставчици продават патрон №115 на цената на №150, защото във формуляра за поръчка на изпълнителя е посочено „кабел до кабел 50 mm²“, без да е посочена пълната двойка проводници. И двата завършват с една и съща връзка: красива мъниста, скрита микропразнина при проводника и съпротивление, което се увеличава с всяка изминала година.

Дали преките пътища при подготовката на проводниците са скритата причина за високоомни съединения?

Наблюдавал съм как екипи прекарват двадесет минути в почистване на видимата част на медна нишка и пропускат секцията, която влиза във вътрешността на кухината на формата, защото в спецификацията пише „почистване до блясък на метала“, без да се уточнява как.Тъй като връзката се образува на повърхността на проводника, която е вътре в кухината в момента на изливане, замърсена секция под кухината създава съединение, което е металургично непрекъснато отвън и оксидно ламинирано отвътре.

Най-често срещаното замърсяване, което виждам при съдебномедицински разглобявания, не е мръсотия, а пръстов отпечатък. Екипите боравят с проводящата секция, която влиза във формата, оставят тънък маслен филм от кожата си и разтопената мед не може да премине през този филм, за да се слее с основния метал. Резултатът е съединение с непрекъсната оксидна равнина между заваръчния метал и проводника, а оксидната равнина е точно видът интерфейс, който NUREG-1800 документира като път на деградация при термично циклиране.

• Използвайте специална, остра стоманена четка за всеки проводник - медта, стоманата с медно покритие и поцинкованата стомана се нуждаят от собствена четка.
• Избършете почистената част с кърпа без власинки, напоена с изопропилов алкохол, а не с ръка в ръкавица.
• Почистете отново, ако проводникът е престоял на открито повече от 15 минути преди изливането, тъй като прясната мед се окислява бързо в крайбрежни и индустриални условия.
• Дръжте почистената част с чисти клещи или чиста кърпа от тази точка нататък – без контакт с кожата.

Дали времето за запалване от студеноформовъчната система причинява повреди при сутрешната ви смяна?

Това е причината, която никой не излага в писмена форма, защото звучи по-скоро като грешка на оператора, отколкото като грешка в процеса. Реалността е, че екзотермичната реакция е настроена към специфична термична обвивка и форма, която е под приблизително 25 °C в момента на запалване, се държи различно от тази, която е предварително загрята. Изходният прах се запалва, реакционният фронт се разпространява през шихтата, но разтопената мед губи топлина към студения графит по-бързо, отколкото реакцията може да я възстанови, и металът достига до кухината на проводника под температурата на топене. Перлата все още се образува. Топенето е непълно.

Това е проблем, който се наблюдава предимно при сутрешните смени на обекти с умерен или студен климат, и е проблем, който се наблюдава предимно при следобедните смени на тропически обекти, където екипите предварително охлаждат формите си в климатизирано хранилище, за да ги „запазят“. И двата навика водят до един и същ модел на повреда: линия на студено затваряне, където два метални фронта се срещат, но не се сливат напълно, видима на напречно сечение като рязко прекъсване в структурата на зърната, успоредно на стената на кухината.

Съдебномедицински контролен списък: Какво да правите, когато съединителната фуга се повреди

Когато фуга, излята за един ден, не успее да се пусне в експлоатация, проверете в следния ред. Първите три проверки отнемат по-малко от час на място и отстраняват приблизително 80% от повредите на множество фуги, без да се изрязва нищо.

1. Проверете историята на партидата прах.Кога е доставен прахът, как е съхраняван и отворени ли са били кутии преди изливането? Всеки отговор „да“ сочи към влага (Причина 1).
2. Издърпайте дневника на матрицата.Колко цикъла е издържала матрицата? Сравнете с допустимата издръжливост от 50 до 100 цикъла. Всяка матрица, която е над допустимата издръжливост, се подменя преди следващото изливане (Причина 2).
3. Проверете размера на праха спрямо схемата на проводника.Съпоставете размера на патрона на всяка кутия с комбинацията от проводници на съединението. Несъответствията се запълват с правилния патрон (Причина 3).
4. Проверете напречното сечение на три повредени съединения.Рязане с лентов трион и полиране са достатъчни, за да се идентифицират шарки от дупки (Причина 1), оксидно наслояване (Причина 4), недостатъчно запълване (Причини 2 и 3) или линии на студено затваряне (Причина 5).
5. Съпоставете неуспехите спрямо последователността на изливане.Появите на повреди, групирани в началото на смяната, почти винаги сочат към Причина 5 (студена форма). Появите на повреди, групирани в края на партида прах, сочат към Причина 1 (мокра прах). Появите, разпределени равномерно в точката на смяна, сочат към Причини 2 или 4.

Ако повредите издържат и петте проверки, проблемът почти сигурно е екологичен – химичен състав на почвата, блуждаещи токове или галванична корозия, намираща повърхност, оставена от заварката – и разговорът трябва да се измести от процеса към дизайна. Този разговор е отделна статия.

Дисциплина при повторно изливане: намаляване на разходите, а не повторно заваряване на място

След като съединението се повреди, единственият правилен ремонт е да се отреже под зоната, засегната от топлината, и да се подготви отново проводникът от нулата. Изливането на пресен заваръчен метал върху повредено съединение не слепва надеждно новия метал със стария, тъй като оригиналният интерфейс вече е образувал собствена металургия и всяка задържана порьозност се превръща в място за образуване на зародиши за следващата повреда. Отрязването трябва да бъде поне 50 мм чист проводник от всяка страна на оригиналното съединение, новата форма трябва да е в рамките на циклите си, а прахообразната партида трябва да е от прясно отворена, проверено суха кутия.

Второто изливане е и подходящият момент за обновяване на формата, ако повредата е показала износване на формата. Ние доставяме нашитеекзотермични заваръчни формисъс сериализиран дневник на цикъла, така че купувачите да могат да проследяват историята на всяка матрица в рамките на проекта, и същият дневник трябва да пътува с всяка матрица, която се мести между обектите. Форма, която не можете да обясните, е матрица, на която не можете да се доверите.

Как да проверите настоящия си доставчик, без да обиждате никого

Повечето обаждания, които приемам по тази тема, не започват с неуспех. Те започват с купувач, който току-що е бил помолен да квалифицира нов доставчик, или инженер, който е наследил процес, който не е проектирал, и иска да знае какви въпроси да зададе преди следващия неуспех. Честната версия на този разговор е, че почти всеки доставчик може да достави калъп, който работи в деня на изливането. По-трудният въпрос е дали могат да документират защо продуктът им е работил и дали ще се явят на отговорност за отговора, когато това не се случи.

Три въпроса разделят истинския доставчик от доставчика на намалени цени по този конкретен набор от проблеми и бих ги разгледал с всеки купувач в този ред.

1. „Покажете ми шаблона си за дневник на цикъла на матрицата.“Доставчик, който следи броя на циклите, е доставчик, който знае, че формите се износват. Доставчик, който не го прави, е на едно лошо изливане разстояние от това вашият проблем да стане техен.
2. „Каква е проследимостта на вашата партида прах?“Всяка кутия трябва да носи партиден номер, дата на производство и индикатор за запечатан контейнер. Доставчик, който преопакова прахообразна смес в немаркирани кутии, представлява риск от влага в кутия.
3. „Каква е вашата позиция относно замяната на патрони с малък размер?“Честният отговор е „отказваме поръчката, докато не потвърдите размера на проводника“. Опасният отговор е „можем да изпратим по-малка кутия днес“.

Изградихме нашата експортна документация около тези три въпроса, защото това са въпросите, към които непрекъснато се връщат и нашите собствени разследвания на неизправности. Това са и въпросите, които бих ни задал, ако бях купувач.

Диагностика на повреда на заварката — Изберете симптома, който виждате на място

Преди да изрежете една-единствена фуга, изпълнете тази диагностика. Изберете симптома, който съответства на това, което действително виждате на място – визуален, електрически или синхронизиращ – и инструментът го свързва с най-вероятната от петте причини по-горе, дава ви уверено отчитане и изброява незабавните стъпки, които трябва да предприемете преди следващото изливане. Това е същото дърво на решения, по което водя купувач по телефона, когато получа обаждане за повреда.

Често задавани въпроси относно неуспешни екзотермични заварки

Джейн Янг· Мениджър продажби, Xinchang Shibang New Material Co., Ltd.
12 години във външната търговия с мълниезащита и заземяване · 17 години фабрично производство зад всяка препоръка.
LinkedIn · Фейсбук · X