Водич за теренски мајстор занеуспешни егзотермни заварувања— петте причини за процесот, дијагностичкиот преглед и интерактивна дијагностика на дефекти на заварувањето што можете да ја извршите пред да исечете нешто.

Пред три недели, еден изведувач во Себу ми испрати фотографии во 23 часот по локално време. Двесте егзотермни споеви беа поставени во претходниот квартал на мрежата за заземјување на трафостаница од 33 kV. Пуштањето во употреба беше следниот ден наутро. Половина од споевите изгледаа совршено. Другата половина имаше микро-дупнатини по должината на излезот од проводникот и мереа помеѓу 600 и 900 микро-оми, наспроти здравите 30 до 50 кај добрата половина. Добавувачот - не ние - го испорачаправ за метал за заварувањена брод што стоел на пристаништето во Манила три дена дожд. Никој не отворил ниту еден куршум за да провери.

Тој повик е причината за овој напис. По 17 години машинска обработкаегзотермни калапи за заварувањеза странските купувачи - и 12 години следење на нивните извештаи за пуштање во работа - престанав да верувам во ненадејни дефекти. Она што изгледа ненадејно е речиси секогаш грешка во процесот што никој не ја забележал бидејќи спецификацискиот лист не им кажал да погледнат. Еве што сега им испраќам на секој изведувач што ќе ме повика со „мистериозен“ дефект, по редоследот по кој ги запознавам на лице место.

Зошто неуспешното термитско заварување речиси никогаш не откажува онака како што мислите

Прво морам да го оспорам обликувањето на конструкцијата, бидејќи таа го обликува секој избор на решение за проблеми што го носи екипажот. Кога изведувачот ќе ме повика со „неуспешен завар“, поставувам едно прашање пред да поставам било што друго:Дали спојката некогаш поминала тест за отпорност или не успеала при пуштањето во работа првиот пат кога била измерена?Одговорот менува сè, бидејќи спој што се расипал при употреба и спој што бил неисправен од денот на истурање се два сосема различни проблеми со две сосема различни основни причини.

Според литературата за управување со стареењето за закопани електрични врски што ја споменуваат американските комунални претпријатија (NUREG-1800, извештајот „Генерички лекции за стареење“ што се користи за да се оправда продолжувањето на животниот век на постројката со децении), документираните механизми на деградација за кој било закопан спој се термички циклуси, омско загревање, вибрации и корозија - а извештајот експлицитно вели дека ова се механизми што дејствуваат на интерфејсите.Егзотермното заварување нема интерфејс за стареење, бидејќи спроводниците и стопениот бакар стануваат едно континуирано метално парче за време на реакцијата. Значи, кога правилно излеан егзотермен спој откаже при работа, дефектот речиси никогаш не е во самиот метал на заварот - туку во делот од спроводникот до кој заварот всушност никогаш не е достигнат, или во микро-јазот со термичко циклирање што заварот го оставил бидејќи полнењето на прав било погрешно на денот на излевањето.

Како всушност изгледа „дефектот од денот на истурање“ на форензичко расклопување

Двесте зглобови од Себу ме научија на еден образец што се задржал низ отприлика секој дефект на повеќе зглобови што сум го поминал оттогаш. Кога ќе сечеме дефектен зглоб и ќе го полираме пресекот, гледаме една од петте повторувачки микроструктури, и секоја јасно се поврзува со една од петте причини за процесот во остатокот од овој напис:

• Дупките се групирани во близина на површината на проводникот.Пареа од заробена влага — најчесто влажен прав, понекогаш влажен спроводник, повремено кондензат во ладен калап.
• Оксидна ламинација паралелна со оската на проводникот.Контаминација помеѓу проводникот и металот за заварување — масло од отпечаток од прст, остаток оксид од лошо исчистен кабел или филм од средство за одлепување од калап кој никогаш не бил претходно загреан.
• Недоволно исполнета шуплина со заоблена површина на зрната.Графитен калап истрошен по бројот на циклуси или полнеж во прав помал од пресекот на проводникот што требало да го наполни истурањето.
• Ладно затворена линија каде што два метални фронта не се споија.Времето на палење беше погрешно за температурата на калапот — речиси секогаш затоа што екипата се обидуваше да запали калап директно од климатизирана продавница во студено утро.
• Заварска мушка поврзана само со еден од двата спроводници во вкрстувач.Нерамномерно порамнување на мувлата при затворање или диск со прашок што се поместил од отворот за славина за време на палењето.

Откако ќе научите да ги читате овие пет микроструктури, разговорот за решавање проблеми престанува да биде нагаѓање. Остатокот од ова упатство ја објаснува секоја причина по редоследот што би го истражил на лице место, со чекорот за верификација што ја докажува пред да исечете еден спој.

Дали влагата е вистинскиот виновник кога термитското заварување ќе откаже?

Влагата е причината за дефектот со која се водам бидејќи е најчестиот и најпростувачкиот изговор. Стопениот бакар од егзотермната реакција се наоѓа на приближно 1.083 °C - точката на топење на бакарот - и во моментот кога ќе се сретне со вода, таа вода брзо врие во пареа и се шири за приближно 1.700 пати во волумен. Пареата се враќа назад низ сè уште стопениот метал на заварувањето, остава трага од дупки, а спојот е компромитиран пред воопшто да се олади.Истраги за инциденти на OSHA за операции со термичко заварување, овој единствен механизам предизвикал повеќе повреди од палење и изгореници од екипажот отколку која било друга егзотермна процесна грешка.

Причината зошто ова не успева толку тивко е тоа што влагата има три скривалишта, а само едно од нив е очигледно.

• Влажен прав.Најчеста причина за дефекти во големи количини. Правот се испорачува во затворени конзерви со причина - откако конзервата ќе се отвори, содржината е хигроскопска и ќе ја апсорбира амбиенталната влажност во крајбрежните клими во рок од неколку часа. Патрон што „изгледа сув“ не е сув.
• Влажни спроводници.Бакарните нишки и челикот обложен со бакар ја задржуваат влагата во меѓупросторите меѓу нишките. Кабел кој бил складиран непокриен на лице место за време на дожд е влажен одвнатре, дури и ако надворешноста изгледа сува, а површината сушена со факел ќе ја апсорбира влагата за неколку минути во влажен воздух.
• Кондензација од ладна мувла.Графитен калап извлечен од климатизиран складиште на 18 °C во утро со температура од 32 °C и влажност од 85% ќе кондензира филм од вода на ѕидот на шуплината пред екипажот да го постави проводникот. Потоа, истурањето го задржува тој филм помеѓу ѕидот на калапот и стопениот метал.

Посмртната оцена на Себу во три реда

Спојките во Себу откажаа бидејќи прашокот стоел на док натопен од дожд, а екипажот ги отворил конзервите утрото на истурањето. Сепак го употребиле прашокот бидејќи изгледал сув - а долната страна од перлата, на секој искршен спој, го покажувала точниот образец на групирани дупки што ги остава пареата предизвикана од влага. 20-минутна проверка со десикант на три примероци пред истурањето ќе ја собрала целата серија, а екипажот ќе знаел дека остатокот ќе го стави во карантин.

Дали вашиот графитен калап е истрошен подолго од неговиот чесен сервисен прозорец?

Ова е причината зошто добавувачите се справуваат најлошо, бидејќи режимот на дефект е невидлив за купувачот, а бројот на циклуси е нешто што го знае само добавувачот.Литература за производот Cadweld на nVent ERICOги оценува графитните калапи на околу 50 до 100 сервисни циклуси, а на нашата линија ги оценуваме нашитетермитни калапи за заварувањепри истите 50 до 100 циклуси, со 80 до 100 споеви при нормална употреба на терен. После тоа, шуплината е доволно еродирана што отворот за славина повеќе не го мери стопениот метал чисто во спојот.

Вистинскиот сигнал за истрошен калап не е пукнатина што можете да ја видите - тоа е заварувачката перла што ја губи својата перничеста форма и почнува да се наведнува навнатре во центарот. Новиот калап произведува перла што нежно се надвитува над спроводникот, бидејќи прашкастиот полнеж малку ја преполнува празнината, а вишокот завари во столбот. Истрошениот калап се наполнува недоволно, бидејќи празнината се зголемила доволно што истиот прашкаст полнеж повеќе нема вишок за да се надвие. Екипите компензираат со додавање прашок, кој потоа ја прегрева празнината и го забрзува абењето - повратна јамка за која се потребни околу дваесет лоши истурања за целосно да се уништи калапот.

Како да оцените калап што не сте го купиле од нас

Ако сте наследиле калапи од друг добавувач, споредете еден со познат добар калап со иста геометрија. Графитниот калап губи околу 3 до 8 грама по циклус од термичка ерозија и чистење; калап со почетна тежина 50 грама под неговата почетна тежина имал повеќе циклуси отколку што дозволува неговата рејтинг. Второ, погледнете го обликот на заварувачката перла во последните пет истурања - ако некое од нив е навнатре, калапот е турнат надвор од неговиот прозорец за чесно сервисирање.IEEE стандард 837-2014, рамката за квалификации за трајни заземјувачки врски на трафостаници, геометријата на заварската празнина е дел од доказот за квалификација - така што истрошениот калап не е само ризик за квалитетот, туку е ризик за усогласеност со стандардот според кој е специфициран спојот.

Дали маломерно полнење со барут може тивко да ги поткопа вашите заварени споеви?

Правот се испорачува во стандардизирани големини на кертриџи со причина.Бидејќи односот прашок-маса на бакар е променливата што одредува дали реакцијата генерира доволно топлина за целосно да се стопи пресекот на проводникот, поддимензионирањето на картриџот создава спој што истура цврста материја однадвор, но е недоволно споен на интерфејсот на проводникот.Зрната изгледа добро. Отпорот ја кажува вистината шест месеци подоцна кога спојот се загрева под првата струја на дефект.

Искрената верзија на овој неуспех е дека екипите понекогаш заменуваат помал патрон кога вистинската големина е распродадена, претпоставувајќи дека „повеќе или помалку иста количина метал“. Нечесната верзија е дека некои добавувачи ќе продадат патрон #115 по цена на #150 затоа што во формуларот за нарачка на изведувачот пишувало „кабел-кабел 50 mm²“ без да се наведе целиот пар проводници. И двата завршуваат со ист спој: прекрасна перла, скриен микро-јаз кај проводникот и отпор што се зголемува од година во година.

Дали кратенките за подготовка на проводникот се скриена причина за зглобовите со висок отпор?

Гледав како екипите поминуваат дваесет минути чистејќи го видливиот дел од бакарната нишка и го прескокнуваат делот што влегува во шуплината на калапот, бидејќи на спецификацискиот лист пишува „од чист до светол метал“ без да се наведува како.Бидејќи врската се формира на површината на спроводникот што се наоѓа во внатрешноста на шуплината во моментот на истурање, контаминираниот дел под шуплината создава спој кој е металуршки континуиран однадвор и оксидно ламиниран одвнатре.

Најчестата контаминација што ја гледам на форензичките расклопувања не е нечистотија - туку отпечаток од прст. Екипите го ракуваат делот од проводникот што влегува во калапот, оставаат тенок маслен филм од нивната кожа, а стопениот бакар не може да се навлажни низ тој филм за да се спои со основниот метал. Резултатот е спој со континуирана оксидна рамнина помеѓу металот на заварувањето и проводникот, а оксидната рамнина е токму оној вид интерфејс што NUREG-1800 го документира како патека на деградација при термичко циклирање.

• Користете наменска, остра челична четка за секој материјал на проводникот - бакарот, челикот обложен со бакар и поцинкуваниот челик имаат потреба од своја четка.
• Избришете го исчистениот дел со крпа без влакненца натопена со изопропил алкохол, а не со ракавица.
• Повторно исчистете го ако проводникот стои на отворено повеќе од 15 минути пред истурањето, бидејќи свежиот бакар брзо се реоксидира во крајбрежна и индустриска атмосфера.
• Држете го исчистениот дел со чисти клешти или чиста крпа од таа точка па натаму — без контакт со кожата.

Дали времето на палење поради ладна мувла е причина за вашите неуспеси во утринската смена?

Ова е причината што никој не ја наведува писмено, бидејќи звучи како грешка на операторот, а не како грешка во процесот. Реалноста е дека егзотермната реакција е подесена на специфична термичка обвивка, а калапот што е под приближно 25 °C во моментот на палење се однесува поинаку од оној што е претходно загреан. Почетниот прав се пали, реакцискиот фронт се шири низ полнежот, но стопениот бакар ја губи топлината во ладниот графит побрзо отколку што реакцијата може да го надополни, а металот стигнува до спроводната празнина под температурата на фузија. Зрното сè уште се формира. Фузијата е нецелосна.

Ова е претежно проблем во утринската смена на локации со умерена или ладна клима, а претежно е проблем во попладневната смена на тропските локации каде што екипите ги ладат своите калапи во климатизиран складишен простор за да ги „конзервираат“. И двете навики произведуваат ист модел на дефект: линија на ладно затворање каде што два метални фронта се среќаваат, но не се спојуваат целосно, видлива на пресек како остар дисконтинуитет во структурата на зрната паралелна со ѕидот на шуплината.

Форензичка контролна листа: Што да се прави кога спојката не успева да се пушти во употреба

Кога спојката на денот на истурање не успее при пуштање во употреба, истрагата се спроведува по овој редослед. Првите три проверки траат помалку од еден час на лице место и решаваат приближно 80% од дефектите на повеќе спојки без да се исклучи ништо.

1. Проверете ја историјата на серијата прашок.Кога беше доставен прашокот, како беше складиран и дали беа отворени лименки пред истурањето? Секој одговор „да“ укажува на влага (Причина 1).
2. Повлечете го дневникот на калапот.Колку циклуси има направено калапот? Споредете го со рејтингот од 50–100 циклуси. Секој калап што го надминува својот рејтинг се заменува пред следното истурање (Причина 2).
3. Проверете ја големината на прав во однос на распоредот на проводникот.Усогласете ја големината на патронот на секоја конзерва со комбинацијата на проводници на спојот. Несовпаѓањата се преполнуваат со точната патрон (Причина 3).
4. Проверете ги трите нефункционални споеви на напречниот пресек.Сечење со лента пила и полирање се доволни за да се идентификуваат шеми на дупки (Причина 1), оксидна ламинација (Причина 4), недоволно полнење (Причини 2 и 3) или линии за ладно затворање (Причина 5).
5. Мапирајте ги неуспесите во однос на низата на истурање.Дефектите групирани на почетокот на смената речиси секогаш укажуваат на Причина 5 (ладна мувла). Дефектите групирани на крајот од точката на сериско прашок се однесуваат на Причина 1 (влажен прашок). Дефектите се распределуваат рамномерно низ точката на смена до Причина 2 или 4.

Ако дефектите ги преживеат сите пет проверки, проблемот речиси сигурно е еколошки - хемија на почвата, заскитани струи или галванска корозија што ја наоѓа површината што ја оставил заварот - и разговорот мора да се префрли од процес на дизајн. Тој разговор е посебна статија.

Дисциплина за повторно истурање: Сечење, а не повторно заварување на место

Откако ќе се расипе спојот, единствената правилна поправка е да се сече подалеку од зоната погодена од топлина и повторно да се подготви проводникот од нула. Истурањето свеж метал за заварување врз оштетен спој не го спојува новиот метал со стариот сигурно, бидејќи оригиналната интерфејсна површина веќе формирала своја металургија и секоја заробена порозност станува место на нуклеација за следниот дефект. Сечењето треба да биде најмалку 50 mm чист проводник од секоја страна од оригиналната спојка, новиот калап треба да биде во рамките на неговиот број на циклуси, а серијата прашок треба да биде од новоотворена, проверено сува конзерва.

Второто истурање е исто така вистинско време за надградба на калапот ако дефектот укажува на абење на мувлата. Ние ги испорачуваме нашитеегзотермни калапи за заварувањесо серијализиран дневник на циклуси за купувачите да можат да ја следат историјата на секој калап низ целиот проект, а истиот дневник треба да патува со секој калап што се движи помеѓу локациите. Калап за кој не можете да земете предвид е калап на кој не можете да му верувате.

Како да го ревидирате вашиот тековен добавувач без да навредите никого

Повеќето од повиците што ги примам на оваа тема не започнуваат со неуспех. Тие започнуваат со купувач од кого штотуку е побарано да квалификува нов добавувач или инженер кој наследил процес што не го дизајнирал, и сака да знае какви прашања да постави пред следниот неуспех. Искрената верзија на тој разговор е дека речиси секој добавувач може да испорача калап што работи на денот на истурање. Потешкото прашање е дали можат да документираат зошто нивниот производ работел и дали ќе го знаат одговорот кога тој не работи.

Три прашања го одделуваат вистинскиот добавувач од оној со попуст за овој конкретен сет на проблеми, и јас би го водел секој купувач низ нив по овој редослед.

1. „Покажи ми го твојот шаблон за дневник на циклусот на мувла.“Добавувач кој го следи бројот на циклуси е добавувач кој знае дека мувлата се троши. Добавувач кој не го знае тоа е само еден лош трошок од тоа вашиот проблем да стане нивен.
2. „Каква е вашата следливост на серијата прашок?“Секоја конзерва треба да носи број на серија, датум на производство и индикатор за затворен сад. Добавувачот кој препакува прашок во големи количини во необележани конзерви претставува ризик од влага во конзерва.
3. „Каков е вашиот став за замена на помали кертриџи?“Искрениот одговор е „ја одбиваме нарачката додека не ја потврдите големината на проводникот“. Опасниот одговор е „можеме да испратиме помала конзерва денес“.

Ја изградивме нашата извозна документација околу овие три прашања бидејќи тоа се прашањата на кои постојано се навраќаат нашите сопствени истраги за неуспеси. Тоа се исто така прашањата што би ни ги поставил и јас, доколку бев купувач.

Дијагностика на дефект на заварување — Изберете го симптомот што го гледате на терен

Пред да исечете еден спој, извршете ја оваа дијагностика. Изберете го симптомот што се совпаѓа со она што всушност го гледате на лице место - визуелниот, електричниот или временскиот шаблон - и алатката го мапира со најверојатната од петте причини погоре, ви дава сигурно отчитување и ги наведува непосредните чекори што треба да се преземат пред следното истурање. Ова е истото дрво на одлуки што го водам купувачот по телефон кога ќе пристигне повик за дефект.

Често поставувани прашања за неуспешни егзотермни заварувања

Џејн Јанг· Менаџер за продажба, Xinchang Shibang New Material Co., Ltd.
12 години искуство во заштита од гром и заземјување во надворешна трговија · 17 години фабричко производство зад секоја препорака.
LinkedIn · Фејсбук · X