reciclarea

De H. P. Beck și A. R. Jackson
Articol prezentat inițial în American Welding Society Welding Journal

Dacă este procesată corespunzător și conform cerințelor codului, zgura reciclată poate fi o alternativă fiabilă și fezabilă la cumpărarea de flux nou. Reciclarea zgurii topite din procesul SAW este economică și ecologică.

Zgura de sudare cu arc submersibil (SAW) este reciclată prin preluarea părții topite a zgurii după sudare și prelucrarea acesteia într-un mod care permite reutilizarea acesteia pentru aceeași operație SAW. Acest proces de reciclare a zgurii a fost în jurul industriei sudării de mulți ani, iar experimentarea încercărilor și erorilor de-a lungul anilor a făcut din acesta un proces fiabil și acceptat. Două motive majore pentru care un producător de sudură ar lua în considerare utilizarea zgurii de sudare cu arc submersibil reciclate sunt economiile de costuri și mediul înconjurător.

Costul procesării zgurii reciclate este mai mic decât achiziționarea de flux nou de la producător. De multe ori acest lucru poate însemna economii de 50% sau mai mult. Economiile pot fi realizate și prin eliminarea necesității de a colecta zgura și de a o scoate la un depozit aprobat. Din punct de vedere ecologic, reciclarea zgurii reduce la minimum utilizarea resurselor neregenerabile precum minerale și reduce masa de material care trebuie trimisă la un depozit de deșeuri. Trebuie menționat, totuși, că în majoritatea proceselor de reciclare există o oarecare scădere în greutate și că nu toată zgura este procesată în flux reutilizabil. De asemenea, există o separare magnetică în timpul procesării, în care impuritățile magnetice sunt îndepărtate și eliminate ca deșeuri. Media pentru această pierdere este de 25% din greutatea totală procesată.

Pentru a realiza toate avantajele reciclării, este esențial ca procesul să fie efectuat corect și în conformitate cu standardele stabilite de industrie. Mai jos sunt pașii necesari pentru reciclarea zgurii, așa cum au fost stabilite de două organizații de stabilire a standardelor.

Cerințe ale codului AWS

Reciclarea zgurii de sudare cu arc submersibil pentru utilizare în operațiuni de sudare care sunt în conformitate cu Codul de sudare structurală al Societății Americane de Sudură (AWS), 01 .1-94, necesită ca de fiecare dată când zgura este reciclată să fie testată. Toate sudările și testările prezentate în acest raport au fost efectuate de o terță parte independentă, care nu făcea parte nici din organizația producătorului de sudură, nici din cea a procesorului de zgură.

Codul de sudare structurală prevede, de asemenea, că frecvența încercărilor trebuie să fie în conformitate cu liniile directoare privind achizițiile metalice AWS Filler, AS.01-87. Această publicație precizează că testarea necesară va fi efectuată pentru fiecare lot expediat. Testarea necesară este în conformitate fie cu Specificația AWS pentru electrozi și fluxuri din oțel carbon pentru sudarea cu arc submersibil, AS.17-89, fie cu Specificația pentru electrozi și fluxuri din oțel cu aliaj scăzut pentru sudarea cu arc submersibil, AS. 23-90. Testarea examinată aici a fost în conformitate cu AWS AS.17-89. Cuponul de testare a fost 1-in. Placă groasă (25 mm) sudată cu bara de sprijin folosind 5/32-in. (4,0 mm) electrod cu diametru, iar clasificarea AWS a fost EMl 2K.

Parametrii de sudare utilizați au fost un electrod de curent continuu pozitiv de 550 A (DCEP), 28 V și viteza de deplasare de 15 in./min (6,3 mm/s). Cuponul de testare a fost suficient de mare pentru a elimina cinci probe Charpy V-notch, un eșantion de analiză chimică și un eșantion de tensiune metalic complet sudat. Pentru detalii complete ale cuponului de testare, parametrii de sudare, locația și numărul eșantioanelor de testare se referă la Specificațiile pentru electrozi și fluxuri din oțel carbon pentru sudare cu arc submersibil, AS.17-89.

Obiectivul testului

Rezultatele sunt de la un producător care sudează zilnic. Nu a existat nicio încercare de a controla folosind exact aceeași zgură din reciclarea anterioară. Prima dată când această zgură a fost reciclată, producătorul de sudură a generat zgura din noul flux cunoscut sub denumirea comercială Lincoin 860.

Figura 1 prezintă dispunerea generală a specimenelor Charpy V-notch, specimenului spectrometrului de masă și specimenului de tracțiune total sudat-metalic. Tabelul 1 prezintă rezultatele analizei chimice efectuate pe zgura reciclată.

Tabelul 1 - Analiza depozitului de certificare

Element AWS Cerințe Prima reciclare A doua reciclare A treia reciclare A patra reciclare A cincea reciclare A șasea reciclare
Carbon 0,05/0,15 0,07 0,06 0,05 0,08 0,05 0,06
Mangan 0,80/1,25 1.15 1,08 0,9 1,03 1,25 1.14
Siliciu 0,10/0,35 0,31 0,29 0,32 0,33 0,21 0,25
Sulf 0,030 max. 0,019 0,021 0,026 0,021 0,011 0,012
Fosfor 0,030 max. 0,018 0,027 0,016 0,019 0,021 0,015
Cupru 0,35 max. 0,21 0,22 0,25 0,18 0,25 0,23

Metode de analiză chimică

Analiza chimică pentru prima până la a patra reciclare a fost efectuată prin metoda analitică umedă, iar locația pentru analiză a fost secțiunea redusă a specimenului de tracțiune total sudat-metal fracturat. Analiza chimică pentru reciclarea a cincea și a șasea a fost efectuată cu spectrometru de masă prelevat dintr-o zonă cu diluție redusă a cuponului de testare a sudurii. Pentru carbon, mangan și siliciu, specificația A5.17 stabilește atât un minim cât și un maxim. Așa cum se poate vedea în Tabelul 1, toate valorile pentru testele de sudare realizate din zgură SAW reciclată se încadrează în intervalele pentru carbon, mangan și siliciu. În ceea ce privește sulful, fosforul și cuprul, care pot fi considerate contaminanți în metalul sudat, specificația A5.17 indică o valoare maximă. Tabelul 1 arată că nivelurile de sulf, fosfor și cupru din testele de sudură efectuate cu zgură SAW reciclată scad sub aceste maxime și, în majoritatea cazurilor, mult sub.

Tabelul 2 prezintă rezultatele eșantionului de tracțiune total sudat-metal prelevat de la soldurile sudate sudate cu fluxul reciclat și, de asemenea, rezultatele testării radiografice a acelorași cupoane de sudură. Testele radiografice ale fiecărui cupon de sudură demonstrează capacitatea fluxului reciclat de a produce suduri de calitate radiografică. Sudurile sunt examinate prin testare nedistructivă în conformitate cu metoda Societății Americane pentru Testarea Materialelor (ASTM) El 42 Controling Quality of Radiographic Testing. Nivelul calității inspecției a fost de 2-2T. Criteriile de acceptare au fost definite în A5.17.

Așa cum arată tabelul 2, cupoanele de sudură realizate cu zgură SAW au capacitatea de a produce suduri solide atunci când sunt examinate prin metoda de testare radiografică nedistructivă. Toate cele șase cupoane de sudură realizate cu flux de sudură SAW reciclat au fost acceptabile în conformitate cu criteriile de acceptare radiografică.

Tabelul 2 - Rezultate mecanice și radiografice de certificare

Date privind cerințele AWS pentru tracțiune total sudată-metal (xi) Prima reciclare (xi) A doua reciclare (xi) A treia reciclare (xi) A patra reciclare (xi) A cincea reciclare (xi) A șasea reciclare (xi)
Rezistența la randament 58 min. 63.6 60,9 61.7 63.2 58.7 61.4
Rezistență la tracțiune 70/05 72,5 71,8 73.6 74 70.6 74.9
% Alungire 22 min. 32,5 33 32,5 31 31.9 29.7
% R din A N/A 67,9 70,8 72.6 70,9 73.9 70.1
Metoda rezultatelor radiografiei E142 Vezi AWS A5.17 A trecut A trecut A trecut A trecut A trecut A trecut

Testarea proprietăților mecanice

Specificația A5.17 prevede că eșantionul de tracțiune total sudat-metal trebuie să aibă o rezistență minimă la randament de 58.000 lb/in.2 (400 MPa) și o rezistență la tracțiune de 70.000 lb/in.2 (480 MPa) minim și 95.000 lb/in.2 (650 MPa) maxim. Tabelul 2 arată că rezistența minimă a randamentului a fost depășită și rezistența la tracțiune se încadra în intervalul acceptabil pentru fiecare dintre cele șase eșantioane de tracțiune total sudate din cupoanele realizate cu zgura de sudură SA reciclată.

Specificația indică faptul că alungirea minimă în 2-in. Lungimea gabaritului (50,8 mm) al eșantionului de tracțiune din toate sudurile metalice trebuie să fie de 22%. Nu există o cerință definită pentru reducerea suprafeței în eșantionul de tracțiune total sudat-metal, dar este raportat în Tabelul 3, deoarece a fost foarte ușor de obținut, deoarece eșantionul era deja disponibil. Tabelul 2 arată că toate exemplarele de tracțiune realizate din cele șase cupoane de sudură au depășit cerința minimă de 22%. Reducerea suprafeței specimenului de tracțiune total sudat-metal este raportată numai cu titlu informativ.

Specificația A5.17 prevede că cinci specimene Charpy V-notch vor fi prelucrate din cuponul de testare a sudurii și testate la temperatură pentru clasificarea cerută. La evaluarea rezultatelor, valorile cele mai mici și cele mai mari obținute sunt ignorate. Două dintre cele trei valori rămase utilizate pentru a calcula media trebuie să fie egale sau mai mari de 20 ft-lb specificate și niciuna dintre cele trei rămase nu poate fi mai mică de 20 ft-lb (20 J).

Tabelul 3 arată că dintre specimenele Charpy V-notch prelucrate și testate din cele șase cupoane sudate cu flux SAW reciclat toate îndeplineau aceste criterii. Probele au fost testate la -20 ° F.

Tabelul 3 - Certificare Charpy V-Notch Test Data in Ft/Lb

Charpy V-Notch Impact Valori Primele rezultate de reciclare Ft/Lb Rezultate de reciclare a doua Ft/Lb Rezultate de reciclare a treia Ft/Lb Rezultate de reciclare a patra Ft/Lb Rezultate de reciclare a cincea Ft/Lb Rezultate de reciclare a șasea Ft/Lb
Utilizare 33 17 17 42 18 57
Utilizare 40 52 23 50 29 63
Utilizare 44 69 53 54 58 86
In medie 39 46 31 49 35 69
Temp. De testare. -20 ℉ -20 ℉ -20 ℉ -20 ℉ -20 ℉ -20 ℉

Testarea în conformitate cu cerințele ASME

Reciclarea zgurii de sudare cu arc submersibil pentru utilizare în operațiuni de sudare care sunt în conformitate cu Codul cazanelor și vaselor sub presiune din Societatea Americană a Inginerilor Mecanici (ASME) Secțiunea IX, Calificări de sudare și brazare, necesită ca de fiecare dată când zgura este reciclată să fie testată . Dar, ca alternativă la testarea și clasificarea certificării, așa cum este descris mai sus, un producător de sudură poate alege, de asemenea, să efectueze o procedură de sudare de fiecare dată când zgura de SAW este reciclată. Fluxul reciclat este considerat apoi un flux neclasificat.

Calificarea procedurii utilizate în acest raport a fost efectuată la 3/8-in. Placă (9,5 mm) cu o singură canelură în V și bară de sprijin. Metalul de bază este P Nr. 1 așa cum este desemnat de secțiunea IX a ASME. Sudarea a fost efectuată cu un 5/32-in. (4,0 mm) electrod cu diametru (AWS EM1 2K) cu electrod de curent continuu pozitiv.

Sudarea cuponului de testare a fost efectuată cu flux 100% reciclat. Obiectivul acestei testări a fost efectuarea testării calificării procedurii și îndeplinirea tuturor criteriilor cerute de secțiunea IX ASME pentru aplicația intenționată de către producătorul sudării. Cerințele prevedeau ca cuponul de sudură să fie testat în condițiile sudate și că epruvetele de tracțiune, epruvetele de îndoire și analiza chimică îndeplinesc cerințele celei mai recente ediții și addende ale ASME Secțiunea IX.

Figura 2 prezintă dispunerea generală a specimenelor de îndoire a feței și a rădăcinii, specimenul spectrometrului de masă și specimenele de tracțiune cu secțiune redusă, pe măsură ce au fost scoase din cuponul de testare a sudurii.

Testarea proprietăților mecanice

Cerințele ASME Secțiunea IX pentru testarea mecanică a acestei proceduri de încercare de calificare solicitată pentru două probe de tracțiune să fie îndepărtate și testate. Fiecare tracțiune a trebuit să depășească cerința minimă de rezistență finală la tracțiune de 40000 MPa. Secțiunea IX ASME necesită, de asemenea, eliminarea și testarea a patru exemplare de îndoire în conformitate cu criteriile de acceptare ale secțiunii IX ASME și conformă cu acestea.

Tabelul 4 prezintă rezultatele testelor de tracțiune și îndoire ale celor șapte teste de calificare a procedurilor efectuate cu fluxul SAW reciclat. Se poate observa că pentru fiecare dintre cele șapte teste de calificare a procedurilor efectuate, eșantioanele de tracțiune au depășit cu mult cerința, iar toate locațiile de fractură au fost în metalul de bază și în natură ductilă. De asemenea, Tabelul 4 arată că toate exemplarele de îndoire au fost acceptabile în conformitate cu cerințele ASME Secțiunea IX.

Tabelul 4 - Rezultatele încercărilor mecanice de calificare continuă

Cerințe ASME Prima reciclare A doua reciclare A treia reciclare A patra reciclare A cincea reciclare A șasea reciclare A șaptea reciclare
Test de tracțiune 58 CP Min. 72,9/73,4 buc 70,7/71,7 CP 70,7/69,2 CP 74.4/74.0 xi 71,4/72,8 CP 71,9/72,2 CP 74.4/74.4 xi
Tip Sec. Redusă. Sec. Redusă. Sec. Redusă. Sec. Redusă. Sec. Redusă. Sec. Redusă. Sec. Redusă. Sec. Redusă.
Locație N/A Metal de baza Metal de baza Metal de baza Metal de baza Metal de baza Metal de baza Metal de baza
Natură N/A Ductil Ductil Ductil Ductil Ductil Ductil Ductil
Testele de amestecare Conform QW-163 A trecut A trecut A trecut A trecut A trecut A trecut A trecut
Tip Conform QW-462 Rădăcină/față Latură Rădăcină/față Rădăcină/față Rădăcină/față Rădăcină/față Rădăcină/față

Cerințe de analiză chimică

Secțiunea IX ASME necesită, de asemenea, să se facă o analiză chimică a metalului sudat depus din fiecare cupon de testare a calificării procedurii. Deoarece obiectivul este de a avea un depozit ușor de sudură din oțel, sudura este necesară pentru a îndeplini criteriile A-nr. 1 în conformitate cu secțiunea IX a ASME. Aceste cerințe necesită maximum 0,15% carbon, maxim 1,60% mangan și maxim 1,00% siliciu.

Tabelul 5 prezintă rezultatele analizei chimice a depozitului de sudură pentru cele șapte teste efectuate cu fluxul SAW reciclat. În toate cele șapte calificări de procedură, se poate observa că elementele chimice necesare au fost sub cerința maximă din secțiunea IX a ASME. Analiza chimică a calificărilor procedurii prezentate în Tabelul 5 au fost efectuate prin metoda analitică umedă de la unu la șase. Analiza chimică a calificării procedurii pentru testul șapte a fost efectuată cu spectrometru de masă.

Deoarece este ușor să obțineți rezultate pentru elemente suplimentare utilizând un spectrometru de masă, testul de reciclare șapte a fost analizat și pentru sulf, fosfor și cupru. S-a constatat că sulful era de 0,02%, fosforul de 0,019% și cuprul de 0,23%. Referindu-ne la Tabelul 1, se poate observa că nivelurile de sulf, fosfor și cupru ar fi fost acceptabile chiar și cu teste de certificare în conformitate cu AWS A5.17-89.

Tabelul 5 - Calificarea continuă a analizei depozitelor

Valorile elementului ASME pentru A-nr. 1 Depozite Primele rezultate de reciclare Rezultate de reciclare a doua Rezultate de reciclare a treia Rezultate de reciclare a patra Rezultate de reciclare a cincea Rezultate de reciclare a șasea Rezultate de reciclare a șaptea
Carbon 0,15 max. 0,08 0,05 0,06 0,06 0,09 0,09 0,06
Mangan 1,60 max. 1,06 1.17 1.13 0,92 0,9 1.1 1,25
Siliciu 1,00 max. 0,37 0,62 0,73 0,4 0,31 0,33 0,32

Concluzii

Pe baza datelor prezentate aici, următoarele concluzii par logice:

  1. Cerințele Societății Americane de Sudură D1 .1-94, Structural Welding Code-Steel, pentru testarea certificării zgurii reciclate pot fi îndeplinite în mod consecvent și repetabil.
  2. Cerințele Societății Americane a Cazanului Inginerilor Mecanici și Codul Recipientului Secțiunea IX, Sudare și brazare, pentru testarea calificării procedurilor de zgură reciclată pot fi îndeplinite în mod consecvent și repetabil.
  3. Programele de reciclare a zgurii de sudare cu arc scufundat nu ar trebui să fie încheiate fără testare pentru a dovedi că produsul reciclat nu va avea niciun efect negativ asupra depozitului de sudură.
  4. Fabricanții de sudură trebuie să evalueze rezultatele testelor, alegerea fluxului nou și să se angajeze să păstreze contaminanții din zgura care urmează să fie reciclată.
  5. Fabricanții de sudură trebuie să aibă asigurarea că vor primi fluxuri reciclate numai din zgura pe care au generat-o și nu au fost contaminate.
  6. Reciclarea zgurii SAW în fluxul SAW este o alternativă fezabilă la cumpărarea de flux nou pentru utilizatorii procesului SAW. Reciclarea oferă beneficii economice companiilor și le permite să fie responsabile pentru mediu.

Fii ecologic și economisește

Completați formularul de mai jos și vă vom contacta!
(*) indica campurile necesare.