ריתוך פלדות מסג ( סגסוגת נמוכה – Low Alloy Steel )
מאת : פליקס גרבר
לפעמים כדי להבטיח עמידות גבוהה בכוחות השונים ולוודא סיבולת גבוהה בטמפרטורות נמוכות משתמשים בפלדות מסג-סגסוגת נמוכה. פלדות סגסוגת נמוכה מאופיינות בחוזק גבוה ועמידות מצוינת בטמפרטורות נמוכות . לצד היתרונות , קיימים גם החסרונות – פלדות אלו מתקשות בקלות יתר ולכן שליטה ובקרה בקצב קירור והימצאות המימן ,חשובים להצלחת תהליך הריתוך. במאמר זה נסקור מאפיינים ומשתנים חיוניים בעת ביצוע עבודות ריתוך בפלדות סגסוגת נמוכה.
פלדות סגסוגת נמוכה כוללות בדרך כלל בין 2 ל 4 תוספות מסג שונות. לפעמים ניתן לראות תוספות כמו ניקל, מוליבדן וכרום בכמות שנעה בין 0.5% ל- 5%. תוספת ניקל משפרת עמידות בטמפרטורות נמוכות ואף משפרת את חוזק המתיחה של הפלדה הספציפית. מוליבדן גם הוא משפר את חוזק המתיחה. כרום תורם לשמירת נתונים מכניים בטמפרטורת הסביבה. תוספת של נחושת אשר גם אותה לפעמים ניתן לזהות במרכיבי פלדות סגסוגת נמוכה , בשילוב עם מסגים אחרים , משפרת את עמידות החומר בפני שיתוך (פישבן,1996).
פרסום
למרות היתרונות המובהקים בתוספות המסג השונות, ככל שסוגי וכמויות המסגים גדלים כך הופכת הפלדה לשבירה יותר לאחר עבודות הריתוך. בנוסף לכך לעיתים רחוקות מתקיימת התאמה מוחלטת בין חומרי אם לחומרי הרתך וזה בגלל שחלק מחומרי הרתך נבחרים בהתאם לנתונים המכניים בלבד ללא התחשבות בתתי הסוגים השונים של חומר האם, כגון: פלדה לאחר ריפוי Annealing , פלדה מחוסמת ומורפת Quenched and Tempered , פלדה לאחר עידון גרעינים Normalizing ועוד , אשר מחייבים התייחסות שונה בכל הקשור לבחירת חומרי הרתך. (AWS W.J., 2019)
כתלות בדרישות היישומיות הספציפיות נהוג לבחור חומרי רתך או בהתאם לחוזק מתיחה או בהתאם למאמץ כניעה, יחד עם זאת כאשר מדובר על ריתוך פלדות סגסוגת נמוכה חשוב לבחור חומר רתך בו חוזק המתיחה/כניעה נמוכים מאלו של חומר האם וזה לאור עליית תכונות מכניות לאחר ביצוע עבודות הריתוך. בנוסף לאמור מעלה רצוי לתכנן מחבר בריתוך בצורה כזו שלא יאפשר ריכוז מאמצים ובכך תהיה אפשרות למקסם את תכונות החומר ובעיקר עמידותו בפני התעייפות.
בעת בחירת חומרי רתך רצוי להעדיף חומרים אשר מאופיינים בדיפוזיית מימן נמוכהLower Diffusible Hydrogen . שימוש בחומרי רתך מסוג זה מפחית סיכון וסיכוי להיווצרות של סידוק ממני בפלדות סגסוגת נמוכה. חומרי רתך בעלי סיומת H8/H4 בשמות שלהם , מגדירים את רמת הדיפוזיה המימנית שלהם, המספר עם הערך הרב יותר מציין את רמת הדיפוזיה הנמוכה יותר. (AWS W.J., 2019)
בחירת חומר רתך נכון הינו רק היבט אחד אשר ממזער את אחד המקורות העיקריים להימצאות המימן בתפר הריתוך , אך איננו נותן מענה למקורות אחרים, כגון: מתכת עצמה והסביבה בה מאוחסנים חומרי רתך .
תנאי אחסון נכונים מאפשרים למזער את חשיפת החומרים לצבירת המימן. חשוב לוודא כי אין תנודות בטמפרטורה וכמו כן לקצר את זמני החשיפה של חומרי רתך לאטמוספרה. בכל מקרה חשוב להקפיד על הוראות היצרן ואף מומלץ להתייעץ איתו לקבלת הנחיות מדויקות בנושא.
הקפדה על ניקוי שפות המחבר ,והקפדה על קצב חימום החומר עוזרים למתן הימצאות המימן גם. כאן המקום לציין כי קצב חימום וקירור הן לריתוך והן לאזור המושפע מחום HAZ ,משפיעים על היווצרות מבנה גרעיני של החומר וכתוצאה מזה משפיעים על נתוניה המכניים של הפלדה. אזור המושפע מחום איננו ניתך בעת תהליך הריתוך עצמו, אך נתון בכל זאת לשינויים בעת ביצוע עבודות הריתוך. בשילוב עם החוזק הגבוה ממילא של פלדות סגסוגת נמוכה , הנ"ל מהווה גורם לסיכון רב כי במקום זה תיווצר פריכות מבנית דבר המהווה שיקול חשוב ביותר בעת ביצוע ריתוכים בפלדה ככלל ובפרט בפלדות סגסוגת נמוכה. (AWS W.J., 2019)
קצב קירור מהיר מדי עלול גם הוא לגרום לפריכות מבנית, יחד עם זאת קצב קירור איטי מדי והשקעת חום גבוה מהנדרש עלולים לגרום להיווצרות מבנה גרעיני גס ובכך לפגוע בתכונות הסופיות של החומר. עבודות ריתוך בפלדות סגסוגת נמוכה מומלץ להתחיל בחימום מוקדם ,כאשר על כל 25 מילימטר עובי רצוי לחמם לפחות כחצי שעה ורוחב אזור החימום הינו לפחות 80 מילימטר מכל צד של המחבר. מומלץ כי טמפרטורת החימום המוקדם לא תהיה פחות מ 110 מעלות צלזיוס. (The Procedure Handbook of Arc Welding. Lincoln El.,1973)
בחלק מפלדות סגסוגת נמוכה ישנו סיכון לסידוק לאחר חימום חוזר, סיכון זה גובר כאשר טמפרטורה בין זחלית גבוהה מהמותר. מעקב על טמפרטורה בין זחלית חשובה למניעת קירור איטי מדי גם.
חום מושקע רב מדי מאט את קצב הקירור בכך גורם להיווצרות מבנה גרעיני גס ואי לכך מפחית בנתונים המכניים של הפלדה, מאידך, חום מושקע נמוך – מאיץ את קצב הקירור ועוזר להיווצרות מבנה גרעיני עדין המשפר את חוזק המתיחה. חשוב לזכור כי חום מושקע נמוך מדי עלול להקטין את כושר האלסטיות של החומר.
גם לסדר ולאופן ביצוע הזחלים השפעה רבה על נתוני הריתוך עצמו .אחת הסיבות הינו – אזור המושפע מחום , הקיים לכל זחל משל עצמו. אמבטיית ריתוך רחבה אשר מאפשרת זחל דק בעובי ואיננה יוצרת עומק רב יכולה לתרום בצורה חיובית להיווצרות מבנה גרעיני עדין. מומלץ לבצע מספר רב של זחלים רבים ודקים מאשר זחלים צרים ועבים (The Procedure Handbook of Arc Welding. Lincoln El.,1973).
פרסום
לאור קשיות Hardness גבוהה אשר נוצרת לאחר עבודות הריתוך , כמעט כל סוגי פלדות סגסוגת נמוכה חייבות בביצוע הרפיה לאחר עבודות הריתוך PWHT. חשוב לוודא כי החומר הרתך שנבחר בעל תכונות מכניות מספקות גם לאחר ביצוע תהליך ההרפיה וכי אין חומר הרתך שינה את השאר תכונות בשונה מפלדת האם. המצלות והנחיות יצרן הפלדה ספציפית יכולים לעזור רבות בנושא זה.
פליקס גרבר
———————————————————————————————————————–
תכנון ושרטוט,מיכלי לחץ,מיכלי אחסון ,מיכלים לשמנים ודלקים,מתקנים שונים לתעשייה,פיקוח ריתוך,
הבטחת איכות(אפיון וכתיבת נהלים),בקרת איכות,תרגום מפרטים,דיטיילינג,ניהול ופיקוח פרויקטים
בודק/מפקח מוסמך לקוי דלק וגז טבעי
