Vodič za terenskog predradnikaneuspjeli egzotermni zavari— pet uzroka procesa, dijagnostički vodič i interaktivna dijagnostika kvara zavara koju možete pokrenuti prije nego što bilo šta izrežete.

Prije tri sedmice, izvođač radova u Cebuu mi je poslao fotografije u 23 sata po lokalnom vremenu. Dvjesto egzotermnih spojeva je izliveno u prethodnom kvartalu na uzemljenju trafostanice od 33 kV. Puštanje u rad bilo je sljedećeg jutra. Polovina spojeva je izgledala savršeno. Druga polovina je imala mikro pukotine duž izlaza provodnika i mjerenja su bila između 600 i 900 mikro-oma, u odnosu na zdravih 30 do 50 na dobroj polovini. Dobavljač - ne mi - je isporučio...prah metala za zavarivanjena brodu koji je stajao na doku u Manili tokom tri dana kiše. Niko nije otvorio nijedan uložak da provjeri.

Taj poziv je razlog za ovaj članak. Nakon 17 godina obradeegzotermni kalupi za zavarivanjeZa strane kupce - i 12 godina praćenja njihovih izvještaja o puštanju u rad - prestao sam vjerovati u iznenadne kvarove. Ono što izgleda iznenadno gotovo je uvijek procesna greška koju niko nije označio jer im specifikacija nije rekla da provjere. Evo šta sada šaljem svakom izvođaču radova koji me pozove sa "misterioznim" kvarom, redoslijedom kojim ih kroz to vodim na gradilištu.

Zašto neuspješno termitno zavarivanje gotovo nikada ne otkazuje onako kako mislite

Prvo moram osporiti okvir, jer on oblikuje svaku odluku o rješavanju problema koju ekipa donese. Kada me izvođač radova nazove sa "neuspjelim zavarivanjem", postavim jedno pitanje prije nego što postavim bilo šta drugo:Da li je spoj ikada prošao test otpora ili je otkazao prilikom puštanja u rad prvi put kada je mjeren?Odgovor mijenja sve, jer spoj koji je degradirao tokom upotrebe i spoj koji je bio neispravan od dana izlivanja su dva potpuno različita problema sa dva potpuno različita uzroka.

Prema literaturi o upravljanju starenjem zakopanih električnih spojeva na koju se pozivaju američke kompanije za komunalne usluge (NUREG-1800, izvještaj o generičkim naučenim lekcijama starenja koji se koristi za opravdanje decenija produženja vijeka trajanja postrojenja), dokumentovani mehanizmi degradacije za bilo koji zakopani spoj su termički ciklusi, omsko zagrijavanje, vibracije i korozija - a izvještaj eksplicitno navodi da su to mehanizmi koji djeluju na međupovršine.Egzotermno zavarivanje nema kontakt sa starenjem, jer provodnici i rastopljeni bakar postaju jedan kontinuirani metalni komad tokom reakcije. Dakle, kada pravilno izliven egzotermni spoj zakaže u upotrebi, kvar gotovo nikada nije u samom metalu zavara - kvar se nalazi u dijelu provodnika do kojeg zavar nikada nije stigao ili u mikropraznini uzrokovanoj termičkim ciklusima koju je zavar ostavio iza sebe jer je količina praha bila pogrešna na dan izlivanja.

Kako "defekt s dana izlivanja" zapravo izgleda prilikom forenzičkog rastavljanja

Dvjesto spojeva na Cebuu naučilo me je jednom obrascu koji se održao kroz otprilike svaki višestruki kvar spoja kroz koji sam hodao od tada. Kada otvorimo kvar spoja i ispoliramo poprečni presjek, vidimo jednu od pet ponavljajućih mikrostruktura, a svaka se jasno preslikava na jedan od pet uzroka procesa u ostatku ovog članka:

• Rupe za puhanje su se skupljale blizu površine provodnika.Para od zarobljene vlage - najčešće vlažnog praha, ponekad vlažnog provodnika, povremeno kondenzata u hladnom kalupu.
• Oksidna laminacija paralelna s osom provodnika.Kontaminacija između provodnika i metala zavara - ulje s otiska prsta, preostali oksid s loše očišćenog kabela ili film sredstva za odvajanje s kalupa koji nikada nije prethodno zagrijan.
• Nedovoljno ispunjena šupljina sa izbočenom površinom kuglice.Grafitni kalup istrošen nakon isteka ciklusa ili punjenje baruta koje je premalo za poprečni presjek provodnika koji je kalup trebao popuniti.
• Hladno zatvorena linija gdje se dva metalna fronta nisu spojila.Vrijeme paljenja nije bilo tačno u odnosu na temperaturu kalupa - gotovo uvijek zato što je ekipa pokušavala zapaliti kalup direktno iz klimatizirane prodavnice u hladno jutro.
• Zavarena perla spojena samo na jedan od dva provodnika u križnom spoju.Neusklađenost kalupa prilikom zatvaranja ili je disk praha pomjeren sa otvora za ispuštanje tokom paljenja.

Kada jednom naučite čitati ovih pet mikrostruktura, razgovor o rješavanju problema prestaje biti nagađanje. Ostatak ovog vodiča vodi svaki uzrok redoslijedom kojim bih ga istraživao na licu mjesta, s korakom provjere koji to dokazuje prije nego što izrežete i jedan spoj.

Da li je vlaga pravi krivac kada termit zavar ne uspije?

Vlaga je uzrok kvara koji navodim jer je najčešći i najpopustljiviji izgovor. Rastopljeni bakar iz egzotermne reakcije ima temperaturu od otprilike 1.083 °C - tačku topljenja bakra - i u trenutku kada se susretne s vodom, ta voda brzo ključa u paru i širi se otprilike 1.700 puta u volumenu. Para se probija nazad kroz još uvijek rastopljeni metal zavara, ostavlja trag pukotina, a spoj je oštećen prije nego što se uopće ohladi.OSHA-ine istrage incidenata vezanih za operacije termičkog zavarivanja, ovaj pojedinačni mehanizam uzrokovao je više povreda od paljenja i opekotina posade nego bilo koja druga egzotermna procesna greška.

Razlog zašto ovo tako tiho ne uspijeva je taj što vlaga ima tri skrovišta, a samo jedno od njih je očigledno.

• Mokri prah.Najčešći uzrok kvarova u rasutom stanju. Prašak se isporučuje u zatvorenim limenkama s razlogom - kada se limenka otvori, sadržaj je higroskopan i apsorbira vlagu iz okoline u priobalnim klimama u roku od nekoliko sati. Uložak koji "izgleda suho" nije suh.
• Vlažni provodnici.Bakrena žica i čelik obložen bakrom zadržavaju vlagu u međuprostorima žica. Kabl koji je bio uskladišten nepokriven na lokaciji tokom kiše je vlažan iznutra čak i ako spolja izgleda suho, a površina osušena plamenikom će ponovo apsorbovati vlagu u roku od nekoliko minuta na vlažnom vazduhu.
• Kondenzacija u hladnom kalupu.Grafitni kalup izvučen iz klimatizirane skladišta na 18 °C u jutro temperature 32 °C i vlažnosti od 85% kondenzirat će film vode na zidu svoje šupljine prije nego što ekipa postavi provodnik na mjesto. Lijevanje zatim zarobljava taj film između zida kalupa i rastopljenog metala.

Obdukcija Cebua u tri reda

Spojevi na Cebuu su propali jer je barut stajao na doku natopljenom kišom, a posada je otvorila limenke jutro izlijevanja. Ipak su koristili barut jer je izgledao suho - a donja strana perle, na svakom propalom spoju, pokazivala je tačan uzorak nakupljenih rupica koje ostavlja para uzrokovana vlagom. Provjera tri uzorka uloška sa desikantom u trajanju od 20 minuta prije izlivanja bi uhvatila cijelu seriju, a posada bi znala da ostatak treba staviti u karantin.

Da li je vaš grafitni kalup istrošen nakon isteka roka trajanja?

To je razlog zašto dobavljači najgore podnose situaciju, jer je način kvara nevidljiv kupcu, a broj ciklusa je nešto što samo dobavljač zna.Dokumentacija o proizvodima nVent ERICO Cadweldocjenjuje grafitne kalupe na oko 50 do 100 servisnih ciklusa, a na našoj liniji ocjenjujemo našetermitne kalupe za zavarivanjepri istih 50 do 100 ciklusa, sa 80 do 100 spojeva u normalnoj upotrebi na terenu. Nakon toga, šupljina je dovoljno erodirala da otvor za ispuštanje više ne dozira rastopljeni metal čisto u spoj.

Iskren znak istrošenog kalupa nije pukotina koju možete vidjeti - to je zavareni dio koji gubi svoj jastučasti oblik i počinje se uvlačiti prema unutra u središtu. Novi kalup stvara zavareni dio koji se blago nadvija nad provodnikom, jer punjenje praha malo prepunjava šupljinu, a višak se zavari u vertikalni dio. Istrošeni kalup se ne ispunjava dovoljno, jer se šupljina dovoljno povećala da isto punjenje praha više nema viška za nadimanje. Ekipe to kompenziraju dodavanjem praha, koji zatim pregrijava šupljinu i ubrzava habanje - povratna sprega koja zahtijeva oko dvadeset loših izlijevanja da bi se kalup potpuno uništio.

Kako ocijeniti kalup koji niste kupili od nas

Ako ste naslijedili kalupe od drugog dobavljača, uporedite jedan s poznatim dobrim kalupom iste geometrije. Grafitni kalup gubi oko 3 do 8 grama po ciklusu zbog termičke erozije i čišćenja; kalup koji je 50 grama ispod svoje početne težine imao je više ciklusa nego što mu dozvoljava nazivna težina. Drugo, pogledajte oblik zavara tokom posljednjih pet izlijevanja - ako se neko od njih udubio prema unutra, kalup je prošao svoj ispravan radni vijek.IEEE standard 837-2014, kvalifikacijskog okvira za trajne uzemljene spojeve trafostanica, geometrija zavarene šupljine je dio kvalifikacijskih dokaza - tako da istrošeni kalup nije samo rizik za kvalitet, već i rizik za usklađenost sa standardom prema kojem je spoj specificiran.

Da li premalo barutno punjenje može tiho narušiti vaše zavare?

Prah dolazi u standardiziranim veličinama patrona s razlogom.Budući da je odnos mase praha i bakra varijabla koja određuje da li reakcija generira dovoljno toplote da potpuno otopi poprečni presjek provodnika, premala veličina uloška stvara spoj koji se izlijeva čvrsto s vanjske strane, ali je nedovoljno zataljen na spoju provodnika.Perlica izgleda dobro. Otpor pokazuje istinu šest mjeseci kasnije kada se spoj zagrije pod prvom strujom kratkog spoja.

Iskrena verzija ovog neuspjeha je da ekipe ponekad zamijene manji uložak kada odgovarajuće veličine nema na zalihama, pod pretpostavkom da je "manje-više ista količina metala". Neiskrena verzija je da će neki dobavljači prodati uložak #115 po cijeni #150 jer je u narudžbenici izvođača radova pisalo "kabel-kabel 50 mm²" bez navođenja punog para provodnika. Oba završavaju istim spojem: prekrasnim perlom, skrivenim mikro-prazninom na provodniku i otporom koji se povećava iz godine u godinu.

Jesu li prečice u pripremi provodnika skriveni uzrok spojeva visokog otpora?

Gledao sam kako ekipe provode dvadeset minuta čisteći vidljivi dio bakrene žice i preskaču dio koji ide unutar šupljine kalupa, jer u specifikaciji piše "očistiti do sjajnog metala" bez preciziranja kako.Budući da se veza formira na površini provodnika koja se nalazi unutar šupljine u trenutku izlijevanja, kontaminirani dio ispod šupljine stvara spoj koji je metalurški kontinuiran izvana, a oksidno laminiran iznutra.

Najčešća kontaminacija koju vidim prilikom forenzičkog rastavljanja nije prljavština - to je otisak prsta. Ekipe rukuju dijelom provodnika koji ide unutar kalupa, ostavljajući tanki film ulja sa svoje površine, a rastopljeni bakar ne može proći kroz taj film da bi se spojio s osnovnim metalom. Rezultat je spoj s kontinuiranom oksidnom ravninom između metala zavara i provodnika, a oksidna ravan je upravo ona vrsta međupovršine koju NUREG-1800 dokumentira kao put degradacije pod termičkim ciklusima.

• Koristite posebnu, oštru čeličnu četku za svaki materijal provodnika - bakar, čelik obložen bakrom i pocinčani čelik trebaju svoju četku.
• Očišćeni dio obrišite krpom koja ne ostavlja dlačice navlaženom izopropilnim alkoholom, a ne rukom u rukavici.
• Ponovo očistite provodnik ako stoji na otvorenom zraku duže od 15 minuta prije izlivanja, jer svježi bakar brzo ponovo oksidira u priobalnim i industrijskim okruženjima.
• Očišćeni dio držite čistim kliještima ili čistom krpom od tog mjesta nadalje - bez kontakta s kožom.

Da li je vrijeme paljenja u hladnom kalupu uzrok kvarova u jutarnjoj smjeni?

Ovo je uzrok koji niko ne navodi, jer zvuči kao greška operatera, a ne kao greška u procesu. Stvarnost je da je egzotermna reakcija podešena na specifičnu termičku ovojnicu, a kalup koji je ispod otprilike 25 °C u trenutku paljenja ponaša se drugačije od onog koji je prethodno zagrijan. Početni prah se pali, front reakcije se širi kroz uložak, ali rastopljeni bakar gubi toplotu od hladnog grafita brže nego što reakcija može da je nadoknadi, i metal dostiže šupljinu provodnika ispod temperature topljenja. Perla se i dalje formira. Fuzija je nepotpuna.

Ovo je pretežno problem jutarnje smjene na lokacijama s umjerenom ili hladnom klimom, a pretežno problem popodnevne smjene na tropskim lokacijama gdje ekipe prethodno hlade svoje kalupe u klimatiziranom skladištu kako bi ih "sačuvale". Obje navike proizvode isti obrazac kvara: liniju hladnog zatvaranja gdje se dva metalna fronta susreću, ali se nisu u potpunosti spojila, što je vidljivo na presjeku kao oštar diskontinuitet u strukturi zrna paralelno sa zidom šupljine.

Forenzička kontrolna lista: Šta učiniti kada spoj ne uspije - puštanje u rad

Kada spoj koji se izlijeva na dan ne uspije proći puštanje u rad, istragu treba obaviti ovim redoslijedom. Prve tri provjere traju manje od sat vremena na licu mjesta i rješavaju otprilike 80% kvarova na više spojeva bez ikakvog izrezivanja.

1. Provjerite historiju serije praha.Kada je prah isporučen, kako je uskladišten i da li su neke limenke otvarane prije sipanja? Svaki odgovor "da" ukazuje na vlagu (Uzrok 1).
2. Izvucite trupac kalupa.Koliko je ciklusa kalup prošao? Uporedite sa nazivnom vrijednošću od 50-100 ciklusa. Svaki kalup koji prelazi svoju nazivnu vrijednost zamjenjuje se prije sljedećeg izlivanja (Uzrok 2).
3. Provjerite veličinu praha u odnosu na raspored provodnika.Uskladite veličinu uloška na svakoj kutiji s kombinacijom provodnika na spoju. Neusklađenosti se ponovo izlijevaju s ispravnim uloškom (Uzrok 3).
4. Pregledajte tri polomljena spoja na poprečnom presjeku.Rezanje tračnom pilom i poliranje dovoljni su za identifikaciju uzoraka pukotina (uzrok 1), oksidne laminacije (uzrok 4), nedovoljnog punjenja (uzroci 2 i 3) ili linija hladnog zatvaranja (uzrok 5).
5. Mapiraj greške u odnosu na sekvencu izlivanja.Kvarovi grupirani na početku smjene gotovo uvijek ukazuju na uzrok 5 (hladni kalup). Kvarovi grupirani na kraju serije praha ukazuju na uzrok 1 (vlažni prah). Kvarovi se ravnomjerno rasprostiru po tački smjene na uzroke 2 ili 4.

Ako kvarovi prežive svih pet provjera, problem je gotovo sigurno ekološke prirode - hemizam tla, lutajuće struje ili galvanska korozija koja pronalazi graničnu površinu koju je zavar ostavio iza sebe - i razgovor se mora preusmjeriti s procesa na dizajn. Taj razgovor je članak za sebe.

Disciplina ponovnog izlivanja: Smanjenje troškova, a ne ponovno zavarivanje na mjestu

Nakon što spoj otkaže, jedina ispravna popravka je rezanje iza zone utjecaja topline i ponovna priprema provodnika od nule. Izlijevanje svježeg metala zavara preko oštećenog spoja neće pouzdano spojiti novi metal sa starim, jer je originalni spoj već formirao vlastitu metalurgiju i svaka zarobljena poroznost postaje mjesto nukleacije za sljedeći kvar. Rez treba biti najmanje 50 mm čistog provodnika sa svake strane originalnog spoja, novi kalup treba biti unutar svog ciklusa, a prah treba biti iz svježe otvorene, provjereno suhe limenke.

Drugo izlivanje je također pravo vrijeme za nadogradnju kalupa ako je kvar ukazivao na habanje kalupa. Isporučujemo našeegzotermni kalupi za zavarivanjesa serijaliziranim dnevnikom ciklusa kako bi kupci mogli pratiti historiju svakog kalupa tokom projekta, a isti dnevnik bi trebao putovati sa svakim kalupom koji se premješta između lokacija. Kalup koji ne možete uzeti u obzir je kalup kojem ne možete vjerovati.

Kako provjeriti svog trenutnog dobavljača bez uvrede bilo koga

Većina poziva koje primam na ovu temu ne počinje neuspjehom. Počinju s kupcem koji je upravo zamoljen da kvalificira novog dobavljača ili inženjerom koji je naslijedio proces koji nije dizajnirao i želi znati koja pitanja treba postaviti prije sljedećeg neuspjeha. Iskrena verzija tog razgovora je da gotovo svaki dobavljač može isporučiti kalup koji radi na dan izlijevanja. Teže pitanje je mogu li dokumentirati zašto je njihov proizvod radio i hoće li preuzeti odgovornost kada to ne uspije.

Tri pitanja razdvajaju pravog dobavljača od dobavljača koji daje popuste u ovom specifičnom skupu problema, i ja bih svakog kupca proveo kroz njih ovim redoslijedom.

1. "Pokaži mi tvoj predložak dnevnika ciklusa kalupa."Dobavljač koji prati broj ciklusa je dobavljač koji zna da se kalupi troše. Dobavljač koji to ne radi je samo jedno loše lijevanje udaljen od toga da vaš problem postane i njihov.
2. "Kakva je sljedivost vaše serije praha?"Svaka limenka treba da nosi broj serije, datum proizvodnje i indikator zatvorene ambalaže. Dobavljač koji prepakuje rasuti prah u neoznačene limenke predstavlja rizik od vlage u limenci.
3. "Kakav je vaš stav o zamjeni premalih patrona?"Iskren odgovor je „odbijamo narudžbu dok ne potvrdite veličinu provodnika.“ Opasan odgovor je „možemo danas poslati manju kutiju.“

Našu izvoznu dokumentaciju smo izgradili oko ova tri pitanja jer su to pitanja na koja se naše vlastite istrage o kvarovima stalno vraćaju. To su ujedno i pitanja koja bih nam ja postavio da sam kupac.

Dijagnostika kvara zavara — Odaberite simptom koji vidite na terenu

Prije nego što izrežete jedan spoj, pokrenite ovu dijagnostiku. Odaberite simptom koji odgovara onome što zapravo vidite na licu mjesta - vizualni, električni ili vremenski obrazac - i alat će ga povezati s najvjerovatnijim od pet gore navedenih uzroka, dati vam pouzdano očitanje i navesti neposredne korake koje treba poduzeti prije sljedećeg izlijevanja. Ovo je isto stablo odlučivanja kojim vodim kupca preko telefona kada stigne poziv o kvaru.

Često postavljana pitanja o neuspjelim egzotermnim zavarima

Jane Yang· Menadžer prodaje, Xinchang Shibang New Material Co., Ltd.
12 godina iskustva u vanjskoj trgovini gromobranskom zaštitom i uzemljenjem · 17 godina fabričke proizvodnje iza svake preporuke.
LinkedIn · Facebook · X