A SAW salak újrahasznosítása megbízható és megismételhető

Írta: H. P. Beck és A. R. Jackson
A cikk eredetileg az American Welding Society Welding Journal című folyóiratban szerepelt

Ha az újrahasznosított salak megfelelően és a kódkövetelményeknek megfelelően kerül feldolgozásra, megbízható és kivitelezhető alternatíva lehet az új fluxus megvásárlásához. A SAW folyamatból származó olvasztott salak újrahasznosítása gazdaságos és környezetbarát.

A merülő ívhegesztési (SAW) salakot úgy újrahasznosítják, hogy a salak beolvasztott részét hegesztés után elveszi és olyan módon dolgozza fel, hogy lehetővé tegye újrafelhasználását ugyanazon SAW művelethez. Ez a salak újrahasznosítási folyamat évek óta a hegesztőiparban van, és az évek során végzett kísérleti és hibás kísérletekkel megbízható és elfogadott folyamat lett. Két fő oka annak, hogy egy hegesztési gyártó fontolóra veszi az újrahasznosított merülő ívhegesztő salak használatát, a költségmegtakarítás és a környezetvédelem.

Az újrahasznosított salak feldolgozásának költsége alacsonyabb, mint az új fluxus beszerzése a gyártótól. Sokszor ez 50% -os vagy annál nagyobb megtakarítást jelenthet. A megtakarítás megvalósítható úgy is, hogy nincs szükség a salak összegyűjtésére és egy jóváhagyott hulladéklerakóba történő elszállítására. Környezetvédelmi szempontból a salak újrahasznosítása minimálisra csökkenti a megújuló erőforrások, például az ásványi anyagok felhasználását, és csökkenti a hulladéklerakóba kerülő anyagok tömegét. Meg kell azonban jegyezni, hogy a legtöbb újrahasznosítási folyamatban némi súlycsökkenés tapasztalható, és nem minden salak feldolgozódik újrafelhasználható fluxussá. A feldolgozás során mágneses szétválasztás is történik, amelynek során a mágneses szennyeződéseket eltávolítják és hulladékként kezelik. Ennek a veszteségnek az átlaga a teljes feldolgozott tömeg 25% -a.

Az újrafeldolgozás összes előnyének kiaknázásához elengedhetetlen, hogy a folyamatot megfelelően és az ipar által megállapított szabványoknak megfelelően hajtsák végre. Az alábbiakban a salak újrafeldolgozásához szükséges lépéseket két szabványt meghatározó szervezet állapítja meg.

Az AWS-kód követelményei

A merülő ívhegesztő salak újrahasznosítása olyan hegesztési műveletekhez, amelyek megfelelnek az American Welding Society (AWS) Strukturális Hegesztési Szabályzatának (01 .1-94.), Megköveteli, hogy minden salak újrahasznosításakor teszteljék. Az ebben a jelentésben bemutatott összes hegesztést és tesztet független harmadik fél végezte el, aki nem volt sem a hegesztőgyártó, sem a salakfeldolgozó szervezetének része.

A Szerkezeti Hegesztési Szabályzat azt is előírja, hogy a vizsgálatok gyakoriságának összhangban kell lennie az AWS Filler Fémbeszerzési Irányelvekkel, AS.01-87. Ez a kiadvány kimondja, hogy az előírt vizsgálatokat minden szállított tétel esetében el kell végezni. A szükséges tesztelés összhangban van az AWS előírásokkal a szénacélelektródákkal és a merülőíves hegesztési fluxusokkal (AS.17-89), vagy az alacsony ötvözetű acélelektródák és a merülőíves hegesztési fluxusok specifikációjával (AS). 23-90. Az itt vizsgált teszt az AWS AS.17-89 szerint történt. A tesztszelvény 1 hüvelykes volt. (25 mm) vastag lemez 5/32 hüvelykes vastagságú rúddal hegesztve. (4,0 mm) átmérőjű elektróda, az AWS osztályozás pedig EMl 2K volt.

Az alkalmazott hegesztési paraméterek 550 A egyenáramú elektróda pozitív (DCEP), 28 V és 15 in/min (6,3 mm/s) menetsebesség voltak. A tesztszelvény elég nagy volt ahhoz, hogy eltávolíthasson öt Charpy V-bevágású mintát, egy kémiai elemzési mintát és egy teljesen hegesztett-fém feszítő mintát. A vizsgálati szelvény, a hegesztési paraméterek, a próbatestek helye és száma a részletekért lásd: Szénacél elektródák és merülőíves hegesztési fluxusok specifikációja, AS.17-89.

A teszt célja

Az eredmények egy olyan gyártótól származnak, amely naponta hegeszt. Az előző újrafeldolgozással azonos salak felhasználásával nem próbálták ellenőrizni. A salak első újrahasznosításakor a hegesztőgyártó a salakot a Lincoin 860 márkanéven ismert új fluxusból állította elő.

Az 1. ábra a Charpy V-bevágású minták, a tömegspektrométer-minta és a teljesen hegesztett fém szakítószilárdság általános elrendezését mutatja. Az 1. táblázat az újrahasznosított SAW salakon végzett kémiai elemzés eredményeit tartalmazza.

1. táblázat - Minősítési betételemzés

Elem AWS követelmények Első újrahasznosítás Második újrahasznosítás Harmadik újrahasznosítás Negyedik újrahasznosítás Ötödik újrahasznosítás Hatodik újrahasznosítás

Szén	0,05/0,15	0,07	0,06	0,05	0,08	0,05	0,06
Mangán	0,80/1,25	1.15	1.08	0.9	1.03	1.25	1.14
Szilícium	0,10/0,35	0,31	0,29	0,32	0,33	0,21	0,25
Kén	0,030 max.	0,019	0,021	0,026	0,021	0,011	0,012
Foszfor	0,030 max.	0,018	0,027	0,016	0,019	0,021	0,015
Réz	Max. 0,35.	0,21	0,22	0,25	0,18	0,25	0,23

A kémiai analízis módszerei

Az első-negyedik recirkuláció kémiai elemzését nedves analitikai módszerrel végeztük, és az elemzés helye a törött, teljesen hegesztett-fém szakítószerszám redukált szakasza volt. Az ötödik és a hatodik újrafeldolgozás kémiai elemzését tömegspektrométerrel hajtották végre, amelyet a hegesztési próba szelvényének alacsony hígítású területéről vettek. Szén, mangán és szilícium esetében az A5.17 specifikáció minimumot és maximumot is megad. Amint az az 1. táblázatból látható, az újrahasznosított SAW-salakból készített hegesztési tesztek összes értéke a szén, a mangán és a szilícium tartományába esik. Ami a ként, a foszfort és a rézt illeti, amelyek a hegesztett fémben szennyeződéseknek tekinthetők, az A5.17 specifikáció maximális értéket ír elő. Az 1. táblázat azt mutatja, hogy a kén, a foszfor és a réz szintje az újrahasznosított SAW-salakkal végzett hegesztési tesztekben ezeknél a maximumoknál alacsonyabb, és a legtöbb esetben jóval alacsonyabb.

A 2. táblázat bemutatja az újrafeldolgozott fluxussal hegesztett hegesztési ouponokból vett teljes hegesztésű fém szakítószilárdsági minták eredményeit, valamint ugyanezen hegesztési szelvények röntgenvizsgálatának eredményeit. Minden hegesztési szelvény röntgenvizsgálata bizonyítja az újrahasznosított fluxus képességét röntgenminőségű hegesztési varratok előállítására. A varratokat roncsolásmentes vizsgálattal vizsgálják az American Society for Testing Materials (ASTM) El 42 Radiográfiai tesztelés minőségének ellenőrzése módszerével összhangban. Az ellenőrzés minőségi szintje 2-2T volt. Az elfogadási kritériumokat az A5.17.

Amint a 2. táblázat mutatja, az SAW-salakkal készített hegesztési szelvények képesek hegesztési varratok előállítására, ha röntgen roncsolásmentes vizsgálati módszerrel vizsgálják őket. Mind a hat újrahasznosított SAW hegesztési fluxussal készített hegesztési szelvény elfogadható volt a röntgenfelvételi kritériumoknak megfelelően.

2. táblázat - Tanúsítási mechanikai és radiográfiai eredmények

Teljes hegesztésű fém szakítószilárdságú AWS követelmények adatai (xi) első recycle (xi) második recycle (xi) harmadik recycle (xi) negyedik recycle (xi) ötödik recycle (xi) hatodik recycle (xi)

Folyáshatár	58 perc.	63.6	60,9	61.7	63.2	58.7	61.4
Szakítószilárdság	70/05	72.5	71.8	73.6	74.	70.6	74.9
% Nyúlás	22 perc.	32.5	33	32.5	31	31.9	29.7
A% R% -a	N/a	67,9	70.8	72.6	70,9	73.9	70.1
Radiográfiai eredmények E142	Lásd: AWS A5.17	Elhaladt	Elhaladt	Elhaladt	Elhaladt	Elhaladt	Elhaladt

Mechanikai tulajdonságok tesztelése

Az A5.17 specifikáció kimondja, hogy a teljesen hegesztett fém szakítószilárdságú mintának minimális folyási szilárdsága 58 000 lb/in.2 (400 MPa), szakítószilárdsága pedig legalább 70 000 lb/in.2 (480 MPa) és 95 000 maximálisan 2 font (650 MPa). A 2. táblázat mutatja, hogy a minimális folyáshatár meghaladta, és a szakítószilárdság az elfogadható tartományon belül volt az újrahasznosított SA hegesztési salakkal készült kuponokból vett hat teljes hegesztésű fém szakító minta esetében.

A specifikáció kimondja, hogy a minimális nyúlás a 2-inben. (50,8 mm) a teljes hegesztésű fém szakítószalag nyomtávolságának 22% -nak kell lennie. A teljesen hegesztett fém húzópróbában nincs meghatározva a terület csökkentésére vonatkozó követelmény, de a 3. táblázatban közöljük, mert nagyon könnyű volt megszerezni, mivel a minta már rendelkezésre állt. A 2. táblázat azt mutatja, hogy a hat hegesztési szelvényből készült összes húzó minta meghaladta a 22% -os minimális követelményt. A teljes hegesztésű fém szakító minta csökkenése csak tájékoztató jellegű.

Az A5.17 specifikáció szerint öt Charpy V-bevágású mintát kell megmunkálni a hegesztési próba szelvényből, és a szükséges osztályozáshoz a hőmérsékleten kell tesztelni. Az eredmények értékelésekor a kapott legalacsonyabb és legmagasabb értékeket figyelmen kívül hagyják. Az átlag kiszámításához használt fennmaradó három érték közül kettőnek meg kell egyeznie vagy meg kell haladnia a megadott 20 ft-lb értéket, és a fennmaradó három közül egyik sem lehet kevesebb, mint 15 ft-lb (20 J).

A 3. táblázat azt mutatja, hogy az újrahasznosított SAW-fluxussal hegesztett hat szelvényből megmunkált és tesztelt Charpy V-bevágású minták mindegyike megfelelt ennek a kritériumnak. A mintákat -20 ° F-on vizsgáltuk.

3. táblázat - A tanúsítási Charpy V-bevágási tesztadatai Ft/Lb-ben

A Charpy V-bevágású hatásértékei Az újrafeldolgozás eredményei Ft/Lb Második újrafeldolgozási eredmények Ft/Lb A harmadik újrafeldolgozás eredményei Ft/Lb Negyedik újrafeldolgozás eredményei Ft/Lb Ötödik újrahasznosítási eredmények Ft/Lb Hatodik újrahasznosítási eredmények Ft/Lb

Használat	33	17.	17.	42	18.	57
Használat	40	52	23.	50	29.	63
Használat	44.	69	53	54.	58	86
Átlagos	39	46	31	49	35	69
Teszt hőmérséklet.	-20 ℉	-20 ℉	-20 ℉	-20 ℉	-20 ℉	-20 ℉

Tesztelés az ASME követelményeinek megfelelően

A merülő ívhegesztő salak újrahasznosítása olyan hegesztési műveletekhez, amelyek megfelelnek az Amerikai Gépészmérnökök Társaságának (ASME) kazán- és nyomástartó edény kódjának IX. Szakaszának, Hegesztési és forrasztási képesítéseknek, megköveteli, hogy minden salak újrahasznosításakor meg kell vizsgálni . De a fent leírt tanúsítási tesztelés és osztályozás alternatívájaként a hegesztésgyártó dönthet úgy is, hogy hegesztési eljárást hajt végre minden alkalommal, amikor a SAW salakot újrahasznosítják. Az újrahasznosított fluxust ezután osztályozatlan fluxusnak tekintjük.

Az ebben a jelentésben használt eljárási minősítést 3/8-on végeztük. (9,5 mm) lemez egyetlen V-horonnyal és háttámlával. Az nemesfém P No. 1 az ASME IX szakasza szerint. A hegesztést 5/32-es bemenettel végezték. (4,0 mm) átmérőjű elektróda (AWS EM1 2K) pozitív egyenáramú elektródával.

A tesztszelvény hegesztését 100% -ban újrahasznosított fluxussal végeztük. Ennek a tesztnek az volt a célja, hogy elvégezze az eljárás minősítését, és teljesítse az ASME IX. Szakaszában a hegesztési gyártó által tervezett alkalmazáshoz előírt összes kritériumot. A követelmények kimondták, hogy a hegesztési szelvényt hegesztett állapotban kell tesztelni, és hogy a húzó minták, a hajlított minták és a kémiai elemzés megfelel az ASME IX szakasz legújabb kiadásának és kiegészítésének követelményeinek.

A 2. ábra az arc- és gyökérgörbítő minták, a tömegspektrométer-minta és a redukált szakítószilárdságú minták általános elrendezését mutatja, amikor eltávolították őket a hegesztési próba szelvényből.

Mechanikai tulajdonságok vizsgálata

Az ASME IX. Szakaszának követelményei az eljárás minősítési tesztjének mechanikai vizsgálatához két húzó mintát kellettek eltávolítani és tesztelni. Minden húzóerőnek meg kellett haladnia a minimális szakítószilárdságot (58 000 lb/in.2 (400 MPa)). Az ASME IX szakasza azt is előírja, hogy négy hajlítási mintát távolítsanak el és teszteljenek az ASME IX szakaszának elfogadási kritériumaival összhangban.

A 4. táblázat az újrahasznosított SAW fluxussal lefuttatott hét eljárási minősítési teszt húzó- és hajlítási tesztjének eredményeit mutatja. Látható, hogy a hét elvégzett eljárásminősítési vizsgálat mindegyikénél a szakító minták messze meghaladták a követelményt, és az összes törési hely nem nemesfémben volt és képlékeny. A 4. táblázat azt is mutatja, hogy az összes hajlítási minta elfogadható volt az ASME IX szakasz követelményeinek megfelelően.

4. táblázat - Folyamatos minősítési mechanikai teszt eredmények

ASME követelmények Első újrahasznosítás Második újrahasznosítás Harmadik újrahasznosítás Negyedik újrahasznosítás Ötödik ciklus Hatodik ciklus hetedik újrahasznosítás

Szakítópróba	58 LE Min.	72,9/73,4 db	70,7/71,7 LE	70,7/69,2 LE	74,4/74,0 xi	71,4/72,8 LE	71,9/72,2 LE	74,4/74,4 xi
típus	Csökkentett sec.	Csökkentett sec.	Csökkentett sec.	Csökkentett sec.	Csökkentett sec.	Csökkentett sec.	Csökkentett sec.	Csökkentett sec.
Elhelyezkedés	N/a	Nemesfém	Nemesfém	Nemesfém	Nemesfém	Nemesfém	Nemesfém	Nemesfém
Természet	N/a	Rugalmas	Rugalmas	Rugalmas	Rugalmas	Rugalmas	Rugalmas	Rugalmas
Blend tesztek	QW-163-onként	Elhaladt	Elhaladt	Elhaladt	Elhaladt	Elhaladt	Elhaladt	Elhaladt
típus	QW-462 szerint	Gyökér/Arc	Oldal	Gyökér/Arc	Gyökér/Arc	Gyökér/Arc	Gyökér/Arc	Gyökér/Arc

Kémiai elemzési követelmények

Az ASME IX. Szakasza azt is előírja, hogy a lerakódott hegesztett fém kémiai elemzését el kell végezni az egyes eljárások minősítési tesztszelvényein. Mivel a cél az enyhe acélhegesztési lerakódás, a hegesztésnek meg kell felelnie az A-Nem kritériumainak. 1 az ASME IX szakaszának megfelelően. Ezek a követelmények 0,15% szén-maximumot, 1,60% mangánt és 1,00% szilíciumot igényelnek.

Az 5. táblázat az újrahasznosított SAW fluxussal végzett hét vizsgálat hegesztési lerakódásának kémiai elemzésének eredményeit mutatja. Mind a hét eljárási minősítésben látható, hogy a szükséges kémiai elemek az ASME IX szakaszának maximális követelményei alatt voltak. Az 5. táblázatban bemutatott eljárási minősítések kémiai elemzését nedves analitikai módszerrel hajtottuk végre egy-hat között. A hetedik próba minősítésének kémiai elemzését tömegspektrométerrel végeztük.

Mivel tömegspektrométerrel könnyen meg lehet szerezni az eredmények további elemeket, a hetedik újrahasznosítási tesztet kénre, foszforra és rézre is elemezték. Megállapították, hogy a kén 0,02%, a foszfor 0,019% és a réz 0,23%. Az 1. táblázatra hivatkozva látható, hogy a kén, a foszfor és a réz szintje még az AWS A5.17-89 szerinti tanúsítási teszteléssel is elfogadható lett volna.

5. táblázat - Betételemzés folyamatos minősítése

Elem ASME értékei A-számhoz. 1 Betétek az első újrahasznosítás eredményei a második újrafeldolgozás eredményei Harmadik újrafeldolgozás eredményei a negyedik újrafeldolgozás eredményei

Szén	Max. 0,15.	0,08	0,05	0,06	0,06	0,09	0,09	0,06
Mangán	1,60 max.	1.06	1.17	1.13	0,92	0.9	1.1	1.25
Szilícium	1,00 max.	0,37	0,62	0,73	0.4	0,31	0,33	0,32

Következtetések

Az itt bemutatott adatok alapján a következő következtetések tűnnek logikusnak:

Az American Welding Society D1 .1-94, Structural Welding Code-Steel követelményei az újrahasznosított salak tanúsítási tesztelésére következetesen és megismételhető módon teljesíthetők.
Az Amerikai Gépészmérnökök Társaságának kazán- és nyomástartó edény kódjának IX. Szakasza, Hegesztés és forrasztás követelményei az újrahasznosított salak eljárásminősítésének tesztelésére következetesen és megismételhető módon elvégezhetők.
A merülő ívhegesztési salak újrahasznosítási programokat nem szabad tesztelés nélkül elindítani annak bizonyítására, hogy az újrahasznosított terméknek nincs káros hatása a hegesztési lerakódásra.
A hegesztõgyártóknak értékelniük kell a teszt eredményeit, az új fluxus kiválasztását, és el kell kötelezniük magukat, hogy a szennyezõdéseket az újrafeldolgozandó salaktól távol tartják.
A hegesztõgyártóknak biztosítani kell, hogy csak az általuk létrehozott és megtartott salaktól származó újrahasznosított fluxust kapják.
A SAW salak újrafeldolgozása SAW fluxussá valósítható alternatíva az új fluxus vásárlásához az SAW folyamat felhasználói számára. Az újrahasznosítás gazdasági előnyöket nyújt a vállalatok számára, és lehetővé teszi számukra, hogy környezettudatosan felelősek legyenek.

Legyen környezetbarát és spóroljon

Töltse ki az alábbi űrlapot, és mi kapcsolatba lépünk!
(*) jelzi a kötelező mezőt.