Χαρακτηριστικά συγκόλλησης ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα: Σημαντικές ελαστικές και πλαστικές τάσεις και παραμορφώσεις εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης, ωστόσο σπάνια συμβαίνει ψυχρό ράγισμα. Οι συγκολλημένοι σύνδεσμοι δεν εμφανίζουν ζώνες σβέσης-σκλήρυνσης ή σημαντική τραχύτητα κόκκων, με αποτέλεσμα υψηλή αντοχή εφελκυσμού για τη ραφή συγκόλλησης.
Βασικά ζητήματα στη συγκόλληση ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα: Σημαντική παραμόρφωση συγκόλλησης. ευαισθησία σε θερμό ράγισμα λόγω των οριακών χαρακτηριστικών των κόκκων και ευαισθησίας σε ορισμένες ακαθαρσίες ίχνους (όπως S και P).
Εικών
Εικών
Πέντε σημαντικά ζητήματα συγκόλλησης και μέτρα μετριασμού για ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα
01
Ο σχηματισμός καρβιδίων χρωμίου μειώνει την αντίσταση της συγκολλημένης άρθρωσης στη διακοκκώδη διάβρωση.
Διακοκκώδης διάβρωση: Σύμφωνα με τη θεωρία εξάντλησης του χρωμίου-, όταν η ραφή συγκόλλησης και η επηρεασμένη από τη θερμότητα-ζώνη (HAZ) θερμαίνονται εντός του εύρους θερμοκρασίας ευαισθητοποίησης 450 βαθμών –850 βαθμών, τα καρβίδια του χρωμίου καθιζάνουν στα όρια των κόκκων. Αυτό δημιουργεί ζώνες με εξάντληση{5}}χρώμιο στα όρια, με αποτέλεσμα να μην μπορούν να αντισταθούν αποτελεσματικά στη διάβρωση.
(1) Τα ακόλουθα μέτρα μπορούν να ληφθούν για τον μετριασμό της διακοκκώδους διάβρωσης στη ραφή συγκόλλησης και της διάβρωσης στη ζώνη ευαισθητοποίησης του βασικού μετάλλου:
ένα. Μειώστε την περιεκτικότητα σε άνθρακα τόσο στο βασικό μέταλλο όσο και στο μέταλλο συγκόλλησης. Προσθέστε σταθεροποιητικά στοιχεία (όπως Ti ή Nb) στο βασικό μέταλλο για να σχηματιστούν κατά προτίμηση καρβίδια τύπου MC-, αποτρέποντας έτσι το σχηματισμό Cr23C6.
σι. Δημιουργήστε μια μικροδομή διπλής-φάσεων στη ραφή συγκόλλησης που αποτελείται από ωστενίτη και μικρή ποσότητα φερρίτη. Η παρουσία φερρίτη βελτιώνει τη δομή των κόκκων και αυξάνει τη συνολική περιοχή ορίου κόκκου, μειώνοντας έτσι την ποσότητα της κατακρήμνισης καρβιδίου του χρωμίου ανά μονάδα επιφάνειας του ορίου των κόκκων.
Το χρώμιο έχει υψηλότερη διαλυτότητα στον φερρίτη, έτσι το Cr23C6 σχηματίζεται κατά προτίμηση εντός της φάσης φερρίτη αντί να εξαντλεί το χρώμιο στα όρια των κόκκων ωστενίτη. Επιπλέον, ο φερρίτης που είναι διασκορπισμένος εντός της μήτρας ωστενίτη δρα ως φράγμα, εμποδίζοντας τη διάβρωση στο υλικό κατά μήκος των ορίων των κόκκων.
ντο. Ελέγξτε τον χρόνο παραμονής εντός του εύρους θερμοκρασίας ευαισθητοποίησης. Προσαρμόστε τον θερμικό κύκλο συγκόλλησης για να ελαχιστοποιήσετε το χρόνο που δαπανάται μεταξύ 600 μοιρών και 1000 μοιρών. Για το σκοπό αυτό μπορούν να επιλεγούν μέθοδοι συγκόλλησης υψηλής-ενέργειας-πυκνότητας (όπως η συγκόλληση με τόξο πλάσματος). Χρησιμοποιήστε χαμηλότερη θερμότητα συγκόλλησης. Καθαρίστε το πίσω μέρος της συγκόλλησης με αργό ή χρησιμοποιήστε χάλκινη βάση για να αυξήσετε τον ρυθμό ψύξης της συγκολλημένης άρθρωσης. ελαχιστοποιήστε τον αριθμό των εκκινήσεων και στάσεων τόξου για να αποφύγετε την επαναλαμβανόμενη θέρμανση. και, για συγκολλήσεις πολλαπλών-διελάσεων, συγκολλήστε την επιφάνεια που θα έρθει σε επαφή με το διαβρωτικό μέσο για τελευταία φορά όποτε είναι δυνατόν.
ρε. Εκτελέστε μετα{1}επεξεργασία διαλύματος συγκόλλησης ή σταθεροποιητική ανόπτηση (850 μοίρες -900 μοίρες) ακολουθούμενη από ψύξη με αέρα για να διασφαλίσετε την πλήρη κατακρήμνιση καρβιδίου και να επιταχύνετε τη διάχυση χρωμίου.
Εικών
(2) Προσβολή με μαχαίρι- (μια μορφή εντοπισμένης διάβρωσης) σε συγκολλημένες αρθρώσεις. μπορούν να ληφθούν τα ακόλουθα προληπτικά μέτρα:
Λόγω της υψηλής διαχυσιμότητας του άνθρακα, διαχωρίζεται στα όρια των κόκκων κατά τη διάρκεια της ψύξης, δημιουργώντας μια υπερκορεσμένη κατάσταση, ενώ το Ti και το Nb παραμένουν μέσα στους κόκκους λόγω της χαμηλής τους διάχυσης. Όταν ο συγκολλημένος σύνδεσμος ξαναθερμαίνεται εντός του εύρους θερμοκρασίας ευαισθητοποίησης, ο υπερκορεσμένος άνθρακας καθιζάνει στα όρια των κόκκων με τη μορφή Cr23C6.
ένα. Μειώστε την περιεκτικότητα σε άνθρακα. Για ανοξείδωτους χάλυβες που περιέχουν σταθεροποιητικά στοιχεία, η περιεκτικότητα σε άνθρακα δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,06%.
σι. Χρησιμοποιήστε τις κατάλληλες διαδικασίες συγκόλλησης. Επιλέξτε χαμηλότερη είσοδο θερμότητας συγκόλλησης για να μειώσετε τον χρόνο παραμονής της υπερθερμανθείσας ζώνης σε υψηλές θερμοκρασίες και φροντίστε να αποφύγετε την "ενδιάμεση-ευαισθητοποίηση θερμοκρασίας" κατά τη συγκόλληση.
Για συγκόλληση διπλής-όψης, το σφαιρίδιο συγκόλλησης που έρχεται σε επαφή με το διαβρωτικό μέσο πρέπει να εναποτίθεται τελευταίο (αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η εσωτερική συγκόλληση εκτελείται μετά από εξωτερική συγκόλληση για συγκολλημένους σωλήνες μεγάλης διαμέτρου-με πάχος-. Εάν αυτό δεν είναι εφικτό, οι παράμετροι συγκόλλησης και η γεωμετρία της συγκόλλησης θα πρέπει να προσαρμοστούν για να ελαχιστοποιηθεί η θέρμανση ευαισθητοποίησης της υπερθερμασμένης ζώνης που θα έρθει σε επαφή με το διαβρωτικό μέσο.
ντο. Μετά{1}}θερμική επεξεργασία συγκόλλησης. Εκτελέστε επεξεργασία διαλύματος ή επεξεργασία σταθεροποίησης μετά τη συγκόλληση.
Εικών
02
Ράγισμα από διάβρωση λόγω καταπόνησης
Τα ακόλουθα μέτρα μπορούν να ληφθούν για την αποφυγή ρωγμών λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης:
ένα. Σωστή επιλογή υλικού και κατάλληλη ρύθμιση της σύνθεσης συγκόλλησης. Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες υψηλής-καθαρότητας Cr-Ni, οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες με υψηλό{4}}πυρίτιο-Ni, οι φερριτικοί-ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες και οι φερριτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες υψηλής-χρώμιου παρουσιάζουν καλή αντοχή στη διάβρωση. Το μέταλλο συγκόλλησης με δομή διπλής όψης ωστενίτη-φερρίτη προσφέρει επίσης καλή αντοχή.
σι. Εξαλείψτε ή μειώστε το υπολειπόμενο στρες. Εκτελέστε θερμική επεξεργασία-μετά την καταπόνηση συγκόλλησης-και χρησιμοποιήστε μηχανικές μεθόδους όπως γυάλισμα, τρύπημα με βολή και τρύπημα (σφυρηλάτηση) για να μειώσετε την υπολειμματική τάση της επιφάνειας.
ντο. Ορθολογικός δομικός σχεδιασμός για την αποφυγή σημαντικών συγκεντρώσεων τάσεων.
Εικών
03
Θερμές ρωγμές συγκόλλησης (ρωγμές στερεοποίησης συγκόλλησης, ρωγμές υγροποίησης που επηρεάζονται από τη θερμότητα-)
Η ευαισθησία στη θερμή πυρόλυση εξαρτάται κυρίως από τη χημική σύνθεση, τη μικροδομή και τις ιδιότητες του υλικού. Το νικέλιο (Ni) σχηματίζει εύκολα ενώσεις χαμηλού-σημείου τήξης- ή ευτητικές με ακαθαρσίες όπως το θείο (S) και ο φώσφορος (P). Ο διαχωρισμός στοιχείων όπως το βόριο (Β) και το πυρίτιο (Si) προάγει επίσης τη θερμή πυρόλυση.
Οι ραφές συγκόλλησης τείνουν να σχηματίζουν χονδροειδείς δομές κόκκων με ισχυρή κατευθυντικότητα, που διευκολύνει τον διαχωρισμό των επιβλαβών ακαθαρσιών και στοιχείων. Αυτό προάγει το σχηματισμό συνεχών διακοκκωδών υγρών μεμβρανών, αυξάνοντας έτσι την ευαισθησία σε θερμό ράγισμα. Η μη ομοιόμορφη θέρμανση κατά τη συγκόλληση μπορεί να δημιουργήσει σημαντικές τάσεις εφελκυσμού, προάγοντας περαιτέρω το σχηματισμό θερμών ρωγμών.
Προληπτικά μέτρα:
ένα. Ελέγξτε αυστηρά την περιεκτικότητα σε επιβλαβείς ακαθαρσίες όπως το S και το P.
σι. Ρυθμίστε τη μικροδομή του μετάλλου συγκόλλησης. Οι συγκολλήσεις με μικροδομή διπλής όψης (δύο-φάσεων) παρουσιάζουν καλή αντοχή στη ρωγμή. η φάση δέλτα (δ) στη συγκόλληση εξευγενίζει τους κόκκους, εξαλείφει την κατευθυντικότητα του μονοφασικού ωστενίτη και μειώνει τον διαχωρισμό των επιβλαβών ακαθαρσιών στα όρια των κόκκων. Επιπλέον, η φάση δ μπορεί να διαλύσει μεγαλύτερες ποσότητες S και P και χαμηλότερη διεπιφανειακή ενέργεια, αναστέλλοντας έτσι τον σχηματισμό διακοκκώδους υγρού φιλμ.
ντο. Ρυθμίστε τη σύνθεση του κράματος του μετάλλου συγκόλλησης. Η κατάλληλη αύξηση της περιεκτικότητας σε Mn, C και N στον μονοφασικό ωστενιτικό χάλυβα και η προσθήκη ιχνοστοιχείων όπως το δημήτριο (Ce), το ζιρκόνιο (Zr) ή το ταντάλιο (Ta)-που βελτιώνουν τη μικροδομή της συγκόλλησης και καθαρίζουν τα όρια των κόκκων{4}μπορεί να μειώσει την καυτότητα.
ρε. Μέτρα διαδικασίας. Ελαχιστοποιήστε την υπερθέρμανση της δεξαμενής συγκόλλησης για να αποτρέψετε το σχηματισμό χονδροειδών στηλών κόκκων. χρησιμοποιούν χαμηλή εισροή θερμότητας (χαμηλή γραμμική ενέργεια) και σφαιρίδια συγκόλλησης μικρής-διατομής-.
Για παράδειγμα, οι ωστενιτικοί χάλυβες τύπου 25-20 είναι επιρρεπείς σε ρωγμές υγροποίησης. Τα μέτρα για τον μετριασμό αυτού περιλαμβάνουν τον αυστηρό περιορισμό της περιεκτικότητας σε ακαθαρσίες και του μεγέθους των κόκκων στο βασικό μέταλλο, τη χρήση μεθόδων συγκόλλησης υψηλής{3}ενεργειακής πυκνότητας, τη χρήση χαμηλής εισόδου θερμότητας και την αύξηση του ρυθμού ψύξης του αρμού. Εικών
04
Ευθραυστότητα Συγκολλημένων Αρθρώσεων
Για τους ανθεκτικούς στη θερμότητα χάλυβες, η ολκιμότητα των συγκολλημένων αρμών πρέπει να διασφαλίζεται για την αποφυγή ευθραυστότητας σε υψηλές{{1} θερμοκρασίες. για χάλυβες χαμηλής-θερμοκρασίας, απαιτείται καλή ανθεκτικότητα σε χαμηλή-θερμοκρασία για την αποφυγή εύθραυστου σπασίματος των συγκολλημένων αρμών σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Εικών
05
Σημαντική παραμόρφωση συγκόλλησης
Λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας και του υψηλού συντελεστή θερμικής διαστολής, η παραμόρφωση συγκόλλησης τείνει να είναι σημαντική. μπορούν να χρησιμοποιηθούν φωτιστικά για να αποφευχθεί αυτό. Επιλογή μεθόδων και υλικών συγκόλλησης για ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα:
Ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί να συγκολληθεί χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως η συγκόλληση με αδρανές αέριο βολφραμίου (TIG), η συγκόλληση με αδρανές αέριο μετάλλων (MIG), η συγκόλληση με τόξο πλάσματος (PAW) και η συγκόλληση με υποβρύχιο τόξο (SAW).
Ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας έχει χαμηλό σημείο τήξης, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και υψηλή ηλεκτρική ειδική αντίσταση. Επομένως, χρησιμοποιούνται χαμηλότερα ρεύματα συγκόλλησης. Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται στενές ραφές συγκόλλησης και στενά σφαιρίδια συγκόλλησης για να ελαχιστοποιηθεί ο χρόνος παραμονής σε υψηλές{1} θερμοκρασίες, να αποτραπεί η καθίζηση καρβιδίου, να μειωθεί η τάση συρρίκνωσης της συγκόλλησης και να μειωθεί η ευαισθησία σε θερμό ράγισμα.
Η σύνθεση των αναλωσίμων συγκόλλησης-ιδιαίτερα των στοιχείων κράματος όπως το Cr και το Ni-θα πρέπει να είναι υψηλότερη από εκείνη του βασικού μετάλλου. Τα αναλώσιμα συγκόλλησης που περιέχουν μικρή ποσότητα (4%–12%) φερρίτη χρησιμοποιούνται για την εξασφάλιση καλής αντοχής στις ρωγμές (κατά ψυχρής ρωγμής, θερμό ράγισμα και ρωγμές λόγω διάβρωσης) στη ραφή συγκόλλησης.
Όταν η παρουσία μιας φάσης φερρίτη στη ραφή συγκόλλησης είναι απαγορευμένη ή αδύνατη, πρέπει να επιλέγονται αναλώσιμα συγκόλλησης που περιέχουν στοιχεία κράματος όπως Mo και Mn.
Τα επίπεδα C, S, P, Si και Nb στα αναλώσιμα συγκόλλησης πρέπει να διατηρούνται όσο το δυνατόν χαμηλότερα. Ενώ το Nb μπορεί να προκαλέσει ρωγμές στερεοποίησης σε πλήρως ωστενιτικές ραφές συγκόλλησης, η παρουσία μικρής ποσότητας φερρίτη στη ραφή συγκόλλησης μπορεί να το αποτρέψει αποτελεσματικά.
Τα αναλώσιμα συγκόλλησης που περιέχουν Nb επιλέγονται συνήθως για συγκολλημένες κατασκευές που απαιτούν επεξεργασία μετά την-σταθεροποίηση συγκόλλησης ή την ανακούφιση από την πίεση{1}}. Η συγκόλληση με υποβρύχιο τόξο χρησιμοποιείται για πλάκες μεσαίου πάχους-. η απώλεια-καύσης Cr και Ni μπορεί να αντισταθμιστεί με τη μεταφορά στοιχείων κράματος από τη ροή και το σύρμα συγκόλλησης.
Λόγω της βαθιάς διείσδυσης, πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε να αποφευχθεί η θερμή ρωγμή στο κέντρο της ραφής συγκόλλησης και να αποφευχθεί η μείωση της αντίστασης στη διάβρωση στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα-(HAZ). Πρέπει να δοθεί προσοχή στην επιλογή λεπτότερων συρμάτων συγκόλλησης και χαμηλότερης εισόδου θερμότητας. το σύρμα συγκόλλησης πρέπει να έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε Si, S και P.
Η περιεκτικότητα σε φερρίτη στις ραφές συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα που είναι ανθεκτικές στη θερμότητα-δεν πρέπει να υπερβαίνει το 5%. Για ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες με περιεκτικότητα σε Cr και Ni που υπερβαίνει το 20%, θα πρέπει να χρησιμοποιείται σύρμα συγκόλλησης με υψηλό-μαγγάνιο (6%–8%) και βασική ή ουδέτερη ροή. Αυτό αποτρέπει τη συλλογή πυριτίου στη συγκόλληση και ενισχύει την αντίσταση στις ρωγμές.
Οι ροές ειδικά σχεδιασμένες για ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα έχουν ως αποτέλεσμα την ελάχιστη συλλογή πυριτίου και μπορούν να μεταφέρουν στοιχεία κράματος στη συγκόλληση για να αντισταθμίσουν τις απώλειες εγκαυμάτων{{0}, ικανοποιώντας έτσι τις απαιτήσεις για τις ιδιότητες συγκόλλησης και τη χημική σύνθεση.
