Водич за пољског надзорниканеуспешни егзотермни завари— пет узрока процеса, дијагностички водич и интерактивна дијагностика квара завара коју можете покренути пре него што било шта исечете.

Пре три недеље, извођач радова у Себуу ми је послао фотографије у 23 часа по локалном времену. Двеста егзотермних спојева је изливено претходног квартала на уземљивању трафостанице од 33 kV. Пуштање у рад је било следећег јутра. Половина спојева је изгледала беспрекорно. Друга половина је имала микро-рупице дуж излаза проводника и мерења су била између 600 и 900 микроома, у односу на здравих 30 до 50 на доброј половини. Добављач - не ми - је испоручио...прах за заваривање металана броду који је стајао на доку у Манили током три дана кише. Нико није отворио ниједан кертриџ да провери.

Тај позив је разлог за овај чланак. Након 17 година машинске обрадеегзотермни калупи за заваривањеза стране купце — и 12 година праћења њихових извештаја о пуштању у рад — престао сам да верујем у изненадне кварове. Оно што изгледа изненадно је скоро увек грешка у процесу коју нико није означио јер им спецификација није рекла да погледају. Ево шта сада шаљем сваком извођачу радова који ме позове са „мистериозним“ кваром, редоследом којим их водим кроз то на лицу места.

Зашто неуспешно термитно заваривање скоро никада не откаже онако како мислите

Морам прво да оспорим оквир, јер он обликује сваку одлуку о решавању проблема коју екипа донесе. Када ме извођач радова позове са „неуспешним заваривањем“, поставим једно питање пре него што поставим било шта друго:Да ли је спој икада прошао тест отпора или је отказао приликом пуштања у рад први пут када је икада мерен?Одговор мења све, јер спој који је деградирао током употребе и спој који је био неисправан од дана изливања су два потпуно различита проблема са два потпуно различита узрока.

Према литератури о управљању старењем закопаних електричних веза на коју се позивају америчке комуналне услуге (NUREG-1800, извештај о генеричким лекцијама о старењу који се користи за оправдање деценија продужења животног века постројења), документовани механизми деградације за било који закопани спој су термички циклуси, омско загревање, вибрације и корозија — а извештај експлицитно наводи да су то механизми који делују на међусобне спојеве.Егзотермно заваривање нема интеракцију са старењем, јер проводници и растопљени бакар постају један непрекидни метални комад током реакције. Дакле, када правилно изливени егзотермни спој откаже у употреби, квар скоро никада није у самом металу завара - он је у делу проводника до ког завар никада није дошао, или у микро-празнини услед термичког циклуса коју је завар оставио за собом јер је прашна количина била погрешна на дан изливања.

Како „дефект са дана изливања“ заправо изгледа приликом форензичког растављања

Двеста спојева на Себуу ме је научило једном обрасцу који се одржао кроз отприлике сваки вишеспојни квар кроз који сам ходао од тада. Када исечемо неуспели спој и исполирамо попречни пресек, видимо једну од пет понављајућих микроструктура, а свака се јасно поклапа са једним од пет узрока процеса у остатку овог чланка:

• Рупе су се груписале близу површине проводника.Пара од заробљене влаге — најчешће влажни прах, понекад влажни проводник, повремено кондензат у хладном калупу.
• Оксидна ламинација паралелна са осом проводника.Контаминација између проводника и завара — уље од отиска прста, преостали оксид од лоше очишћеног кабла или филм средства за одвајање од калупа који никада није претходно загрејан.
• Недовољно попуњена шупљина са избоченом површином перли.Графитни калуп који је истрошен након истека циклуса, или барут који је премали за попречни пресек проводника који је ливени калуп требало да попуни.
• Хладно затворена линија где се два метална фронта нису спојила.Време паљења је било погрешно за температуру калупа - скоро увек зато што је посада покушавала да запали калуп директно из климатизоване продавнице хладног јутра.
• Заварска перла везана само за један од два проводника у укрштању.Неусклађеност калупа при затварању или се диск са прахом померио са отвора за славину током паљења.

Када научите да читате ових пет микроструктура, разговор о решавању проблема престаје да буде нагађање. Остатак овог водича води сваки узрок редоследом којим бих истраживао на лицу места, са кораком верификације који то доказује пре него што исечете један спој.

Да ли је влага прави кривац када термитни завар не успе?

Влага је узрок квара који наводим јер је најчешћи и најпопустљивији изговор. Растопљени бакар из егзотермне реакције има температуру од око 1.083 °C - тачку топљења бакра - и у тренутку када се сусретне са водом, та вода кључа у пару и шири се отприлике 1.700 пута. Пара се пробија назад кроз још увек растопљени метал завара, оставља траг рупица, а спој је угрожен пре него што се уопште охлади.OSHA-ине истраге инцидената у вези са операцијама термитног заваривања, овај једини механизам је изазвао више повреда услед паљења и опекотина посаде него било која друга егзотермна грешка у процесу.

Разлог зашто ово тако тихо не успева је тај што влага има три скровишта, а само једно од њих је очигледно.

• Влажни прах.Најчешћи узрок кварова у расутом стању. Прах се испоручује у затвореним лименкама с разлогом — када се лименка отвори, садржај је хигроскопан и апсорбује влажност околине у приобалним климатским условима у року од неколико сати. Кертриџ који „изгледа суво“ није сув.
• Влажни проводници.Бакарна жица и челик обложен бакром задржавају влагу у међусобним просторима између жица. Кабл који је складиштен непокривен на лицу места током кише је влажан изнутра чак и ако споља изгледа суво, а површина осушена пламеном ће поново апсорбовати влагу у року од неколико минута на влажном ваздуху.
• Кондензација у хладном калупу.Графитни калуп извучен из климатизоване продавнице на 18 °C у јутро на 32 °C и влажности од 85% кондензоваће филм воде на зиду своје шупљине пре него што екипа постави проводник на место. Ливење затим заробљава тај филм између зида калупа и растопљеног метала.

Обдукција Себуа у три реда

Спојеви на Себуу су отказали јер се барут налазио на кишом натопљеном доку, а посада је отворила лименке ујутру на дан сипања. Ипак су користили барут јер је изгледао суво — а доња страна перле, на сваком неуспешном споју, показивала је тачно онај образац груписаних рупица које оставља пара изазвана влагом. Провера десикантом на три узорка кертриџа у трајању од 20 минута пре сипања би ухватила целу серију, а посада би знала да остатак стави у карантин.

Да ли је ваш графитни калуп истрошен изван свог рока трајања?

То је разлог због којег добављачи најгоре подносе проблем, јер је начин отказа невидљив за купца, а број циклуса је нешто што само добављач зна.Документација о производима nVent ERICO Cadweldоцењује графитне калупе на око 50 до 100 сервисних циклуса, а на нашој линији оцењујемо нашетермитни калупи за заваривањеу истих 50 до 100 циклуса, са 80 до 100 спојева у нормалној употреби на терену. Након тога, шупљина је довољно еродирала да отвор за извод више не дозира растопљени метал чисто у спој.

Прави сигнал истрошеног калупа није пукотина коју можете видети - то је заварски зрно које губи свој облик јастука и почиње да се увлачи ка унутра у центру. Нови калуп производи зрно које се благо надвија над проводником, јер прах мало препуњава шупљину, а вишак се заварива у успон. Истрошени калуп се недовољно надвија, јер се шупљина довољно увећала да исти прах више нема вишак за надвијање. Екипе компензују то додавањем праха, који затим прегрева шупљину и убрзава хабање - повратна спрега која захтева око двадесет лоших сипања да би се калуп потпуно уништио.

Како оценити калуп који нисте купили од нас

Ако сте наследили калупе од другог добављача, упоредите један са калупом за који сте знали да је добар исте геометрије. Графитни калуп губи око 3 до 8 грама по циклусу од термичке ерозије и чишћења; калуп који је 50 грама испод своје почетне тежине имао је више циклуса него што му дозвољава његова номинална тежина. Друго, погледајте облик завара током последњих пет изливања – ако се било који од њих удубио ка унутра, калуп је прешао свој поштени радни прозор.IEEE стандард 837-2014, квалификационог оквира за трајне уземљивачке везе подстаница, геометрија заварене шупљине је део квалификационих доказа - тако да истрошени калуп није само ризик по квалитет, већ је ризик по усклађеност са стандардом према којем је спој специфициран.

Да ли премало барутно пуњење може тихо поткопавати ваше заваре?

Прах долази у стандардизованим величинама кертриџа с разлогом.Пошто је однос масе праха и бакра променљива која одређује да ли реакција генерише довољно топлоте да потпуно отопи попречни пресек проводника, смањење величине кертриџа ствара спој који се лије чврсто споља, али је недовољно залепљен на споју проводника.Перла изгледа добро. Отпор показује истину шест месеци касније када се спој загреје под првом струјом квара.

Искрена верзија овог неуспеха је да екипе понекад замене мањи кертриџ када одговарајуће величине нема на залихама, под претпоставком да је „мање-више иста количина метала“. Неискрена верзија је да ће неки добављачи продати кертриџ број 115 по цени броја 150 јер је у наруџбеници извођача радова писало „кабл-кабл 50 mm²“ без навођења целог пара проводника. Оба се завршавају истим спојем: прелепа ивица, скривени микро-празнина на проводнику и отпор који се повећава из године у годину.

Да ли су пречице за припрему проводника скривени узрок спојева високог отпора?

Гледао сам како екипе проводе двадесет минута чистећи видљиви део бакарне жице и прескачу део који иде унутар шупљине калупа, јер у спецификацији пише „чисто до сјајног метала“ без прецизирања како.Пошто се веза формира на површини проводника која се налази унутар шупљине у тренутку сипања, контаминирани део испод шупљине ствара спој који је металуршки континуиран споља, а оксидно ламиниран изнутра.

Најчешћа контаминација коју видим приликом форензичких растављања није прљавштина - то је отисак прста. Екипе рукују делом проводника који улази у калуп, остављају танак филм уља са своје површине, а растопљени бакар не може да прође кроз тај филм да би се спојио са основним металом. Резултат је спој са континуираном оксидном равни између завара и проводника, а оксидна раван је управо она врста интерфејса коју NUREG-1800 документује као пут деградације под термичким циклусима.

• Користите посебну, оштру челичну четку за сваки материјал проводника - бакар, челик обложен бакром и поцинковани челик захтевају своју четку.
• Обришите очишћени део крпом која не оставља влакна навлаженом изопропил алкохолом, не руком у рукавици.
• Поново очистите проводник ако је на отвореном дуже од 15 минута пре изливања, јер свеж бакар брзо реоксидује у приобалним и индустријским атмосферама.
• Држите очишћени део чистим клештима или чистом крпом од тог места надаље — без контакта са кожом.

Да ли је време паљења хладног калупа узрок кварова у јутарњој смени?

Ово је узрок који нико не наводи, јер звучи као грешка оператера, а не као грешка у процесу. Реалност је да је егзотермна реакција подешена на одређени термички омотач, и калуп који је испод отприлике 25 °C у тренутку паљења понаша се другачије од оног који је претходно загрејан. Почетни прах се пали, фронт реакције се шири кроз упаривање, али растопљени бакар губи топлоту од хладног графита брже него што реакција може да је надокнади, и метал достиже шупљину проводника испод температуре топљења. Перла се и даље формира. Фузија је непотпуна.

Ово је претежно проблем јутарње смене на локацијама са умереном или хладном климом, а претежно је проблем поподневне смене на тропским локацијама где посаде претходно хладе своје калупе у климатизованом складишту како би их „сачувале“. Обе навике производе исти образац отказа: линију хладног затварања где су се два метална фронта срела, али се нису потпуно спојила, видљиво на попречном пресеку као оштар дисконтинуитет у структури зрна паралелно са зидом шупљине.

Форензичка контролна листа: Шта урадити када спој не успе - пуштање у рад

Када спој који се излива на дан пуштања у рад не успе, испитивање се спроводи овим редоследом. Прве три провере трају мање од сат времена на лицу места и решавају отприлике 80% кварова више спојева без икаквог уклањања.

1. Проверите историју серије праха.Када је прах испоручен, како је складиштен и да ли су неке конзерве отворене пре сипања? Било који одговор „да“ указује на влагу (Узрок 1).
2. Повуците дневник калупа.Колико је циклуса калуп прошао? Упоредите са ознаком од 50–100 циклуса. Сваки калуп који пређе своју ознаку се замењује пре следећег ливања (Узрок 2).
3. Проверите величину праха у односу на распоред проводника.Ускладите величину кертриџа на свакој кутији са комбинацијом проводника на споју. Неусклађености се поново сипају са исправним кертриџом (узрок 3).
4. Прегледајте три отказана споја на попречном пресеку.Рез трачном тестером и полирање су довољни да се идентификују обрасци отвора (узрок 1), оксидна ламинација (узрок 4), недовољно пуњење (узроци 2 и 3) или линије хладног затварања (узрок 5).
5. Мапирајте грешке у односу на секвенцу изливања.Кварови груписани на почетку смене скоро увек указују на узрок 5 (хладни калуп). Кварови груписани на крају серије праха указују на узрок 1 (влажни прах). Кварови се равномерно распоређују по тачки смене на узроке 2 или 4.

Ако кварови преживе свих пет провера, проблем је готово сигурно еколошки — хемијски састав земљишта, лутајуће струје или галванска корозија проналазе спој који је завар оставио — и разговор се мора пребацити са процеса на дизајн. Тај разговор је чланак за себе.

Дисциплина поновног ливења: Смањење трошкова, а не поновно заваривање на месту

Када спој откаже, једина исправна поправка јесте сечење изван зоне утицаја топлоте и поновна припрема проводника од нуле. Преливање свежег метала завара преко неуспешног споја не спаја нови метал поуздано са старим, јер је оригинални спој већ формирао сопствену металургију и свака заробљена порозност постаје место нуклеације за следећи квар. Сечење треба да буде најмање 50 мм чистог проводника са сваке стране оригиналног споја, нови калуп треба да буде унутар свог циклуса, а прах треба да буде из свеже отворене, проверено суве конзерве.

Друго ливење је такође право време за надоградњу калупа ако је квар указивао на хабање калупа. Испоручујемо нашеегзотермни калупи за заваривањеса серијализованим дневником циклуса како би купци могли да прате историју сваког калупа током пројекта, а исти дневник треба да путује са сваким калупом који се креће између локација. Калуп који не можете да објасните је калуп коме не можете веровати.

Како проверити свог тренутног добављача без увреде било кога

Већина позива које примам на ову тему не почиње неуспехом. Почињу са купцем који је управо замољен да квалификује новог добављача или инжењером који је наследио процес који није пројектовао и жели да зна која питања да постави пре следећег неуспеха. Искрена верзија тог разговора је да скоро сваки добављач може да испоручи калуп који ради на дан изливања. Теже питање је да ли могу да документују зашто је њихов производ радио и да ли ће преузети одговор када то не буде тако.

Три питања раздвајају правог добављача од оног који нуди попусте у овом конкретном скупу проблема, и сваког купца бих провео кроз њих овим редоследом.

1. „Покажите ми ваш шаблон дневника циклуса калупа.“Добављач који прати број циклуса је добављач који зна да се калупи хабају. Добављач који то не ради је само једно лоше сипање удаљен од тога да ваш проблем постане њихов.
2. „Каква је следљивост ваше серије праха?“Свака конзерва треба да носи број серије, датум производње и индикатор затвореног контејнера. Добављач који препакује прах у расутом стању у необележене конзерве представља ризик од влаге у конзерви.
3. „Какав је ваш став о замени премалих кертриџа?“Искрен одговор је „одбијамо поруџбину док не потврдите величину проводника“. Опасан одговор је „можемо данас послати мању конзерву“.

Нашу извозну документацију смо изградили око ова три питања јер су то питања на која се наше сопствене истраге кварова стално враћају. То су такође питања која бих нам поставио, да сам купац.

Дијагностика квара завара — Изаберите симптом који видите на терену

Пре него што исечете један спој, покрените ову дијагностику. Изаберите симптом који одговара ономе што заправо видите на лицу места – визуелни, електрични или временски образац – и алат ће га мапирати назад до највероватнијег од пет горе наведених узрока, дати вам поуздано очитавање и навести непосредне кораке које треба предузети пре следећег сипања. Ово је исто стабло одлучивања којим водим купца преко телефона када стигне позив о квару.

Често постављана питања о неуспешним егзотермним заваривањима

Џејн Јанг· Менаџер продаје, Xinchang Shibang New Material Co., Ltd.
12 година искуства у спољној трговини у заштити од грома и уземљењу · 17 година фабричке производње иза сваке препоруке.
ЛинкедИн · Фејсбук · X