Svařovací charakteristiky austenitické nerezové oceli: množství elastického a plastického napětí a deformace během svařování je velké, ale trhliny za studena se vyskytují jen zřídka. Ve svarovém spoji není žádná zóna kalení a hrubnutí zrna, takže pevnost svaru v tahu je vysoká.
Hlavní problémy svařování austenitické nerezové oceli: deformace svařování je velká; kvůli jeho charakteristikám na hranicích zrn a citlivosti na určité stopové nečistoty (S, P) je snadné vytvářet horké trhliny.
Pět hlavních problémů svařování austenitické nerezové oceli a jejich řešení
01Tvorba karbidu chrómu snižuje odolnost svarových spojů proti mezikrystalové korozi.
Mezikrystalová koroze: Podle teorie špatného chromu, když se svar a tepelně ovlivněná zóna zahřejí na zónu senzibilizační teploty 450-850 stupňů, karbid chrómu se vysráží na hranici zrn, což má za následek špatnou hranici zrn chrom, který nestačí odolávat korozi.
(1) Pro mezikrystalovou korozi svaru a korozi citlivé teplotní zóny na cílovém materiálu lze k omezení použít následující opatření:
A. Snižte obsah uhlíku v základním kovu a svaru a přidejte do základního kovu stabilizační prvky Ti, Nb a další prvky, aby se přednostně vytvořil MC, aby se zabránilo tvorbě Cr23C6.
b. Udělejte ze svaru dvoufázovou strukturu austenitu a malého množství feritu. Když je ve svaru určité množství feritu, lze zrna zjemnit, zvětšit plochu zrn a snížit množství precipitace karbidu chrómu na jednotku plochy hranice zrn. Chrom má vysokou rozpustnost ve feritu a Cr23C6 se přednostně tvoří ve feritu, aniž by došlo k ochuzení hranic austenitových zrn o chrom; ferit rozptýlený mezi austenitem může zabránit korozi podél hranice zrn do vnitřní difúze.
C. Kontrolujte dobu zdržení v rozsahu senzibilizační teploty. Upravte tepelný cyklus svařování tak, abyste co nejvíce zkrátili dobu setrvání na 600-1000 stupních, zvolte metodu svařování s vysokou hustotou energie (jako je plazmové argonové obloukové svařování), zvolte menší energii svařovací linky a propusťte argon na zadní stranu svaru nebo použijte měděnou podložku Zvyšte rychlost ochlazování svarového spoje, snižte počet oblouků a oblouků, aby nedošlo k opakovanému zahřívání, a při vícevrstvém svařování aplikujte poslední svar na kontaktní plochu s korozivním médiem .
d. Po svařování proveďte rozpouštěcí úpravu nebo stabilizační žíhání (850-900 stupeň ) a po tepelné konzervaci ochlazení vzduchem, aby se karbidy plně vysrážely a urychlila se difúze chrómu.
(2) Nožová koroze svarových spojů, z tohoto důvodu lze přijmout následující preventivní opatření:
Kvůli silné difuzivitě uhlíku se bude během procesu ochlazování segregovat na hranici zrn za vzniku přesyceného stavu, zatímco Ti a Nb zůstávají v krystalu kvůli své nízké difuzivitě. Při opětovném zahřátí svarového spoje v rozmezí teplot senzibilizace se přesycený uhlík vysráží v mezikrystalu ve formě Cr23C6.
A. Snižte obsah uhlíku. U nerezové oceli obsahující stabilizační prvky by obsah uhlíku neměl překročit 0,06 %.
b. Použijte přiměřený postup svařování. Zvolte menší energii svařovací linky, abyste zkrátili dobu setrvání přehřáté oblasti při vysoké teplotě, a dávejte pozor, abyste se vyhnuli efektu „střední teplotní senzibilizace“ během procesu svařování. Při oboustranném svařování by měl být svar, který je v kontaktu s korozivním médiem, svařen jako poslední (to je důvod, proč se vnitřní svařování velkoprůměrové silnostěnné svařované trubky provádí až po vnějším svařování). Přehřátá oblast ve styku s korozivním médiem je opět zahřívána senzibilizací.
C. Tepelné zpracování po svařování. Roztok nebo stabilizační úprava se provádí po svařování.
02. Korozní praskání pod napětím
Aby se zabránilo vzniku korozního praskání pod napětím, mohou být přijata následující opatření:
A. Správný výběr materiálů a rozumné nastavení složení svaru. Vysoce čistá chromniklová austenitická nerezová ocel, chromniklová austenitická nerezová ocel s vysokým obsahem křemíku, feriticko-austenitická nerezová ocel, vysokochromová feritická nerezová ocel atd. mají dobrou odolnost proti korozi při namáhání a svarový kov je austenitická nerezová ocel. Odolnost proti korozi namáháním je dobrá, když je struktura dvoufázové oceli feritická a feritická.
b. Odstraňte nebo snižte zbytkové napětí. Provádí se tepelné zpracování odlehčení pnutí po svařování a ke snížení zbytkového pnutí na povrchu se používají mechanické metody, jako je leštění, brokování a tepání.
C. Rozumné konstrukční řešení. aby se zabránilo velkým koncentracím stresu.
03Svařování trhlin za tepla (praskliny z krystalizace svaru, trhliny vzniklé zkapalněním tepelně ovlivněných zón)
Náchylnost k tepelným trhlinám závisí především na chemickém složení, struktuře a vlastnostech materiálu. Ni snadno tvoří sloučeniny s nízkou teplotou tání nebo eutektikum s nečistotami, jako je S a P, a segregace boru a křemíku způsobí tepelné krakování. Svar snadno vytváří hrubou sloupcovou strukturu zrna se silnou směrovostí, která přispívá k segregaci škodlivých nečistot a prvků. Tím se podporuje tvorba souvislého mezikrystalického kapalného filmu a zlepšuje se citlivost tepelného krakování. Při nerovnoměrném ohřevu svařování je snadné vytvořit velké tahové napětí a podpořit vznik trhlin za tepla při svařování.
Preventivní opatření:
A. Přísně kontrolujte obsah škodlivých nečistot S a P.
b. Upravte strukturu svarového kovu. Svar s dvoufázovou strukturou má dobrou odolnost proti praskání. Delta fáze ve svaru může zjemnit zrna, eliminovat směrovost jednofázového austenitu, snížit segregaci škodlivých nečistot na hranici zrn a delta fáze může rozpustit více S, P a může snížit mezifázovou energii a organizovat tvorba mezikrystalického kapalného filmu.
C. Upravte složení slitiny svarového kovu. Vhodně zvyšte obsah Mn, C a N v jednofázové austenitické oceli a přidejte malé množství stopových prvků, jako je cer, krumpáč a tantal (které mohou zjemnit strukturu svaru a vyčistit hranice zrn), aby se snížily trhliny za tepla. citlivost.
d. procesní opatření. Minimalizujte přehřívání tavné lázně, abyste zabránili tvorbě hrubých sloupcových krystalů, a použijte malou energii vedení a svarové housenky malého průřezu.
Například austenitické oceli typu 25-20 jsou náchylné k prasklinám při ztekucení. Přísným omezením obsahu nečistot a velikosti zrn v základním kovu, přijetím metod svařování s vysokou hustotou energie, malou energií vedení a zvýšením rychlosti chlazení spojů a dalšími opatřeními.
04Zkřehnutí svarových spojů
Ocel s pevností za tepla by měla zajistit plasticitu svarového spoje a zabránit vysokoteplotnímu křehnutí; požaduje se, aby nízkoteplotní ocel měla dobrou houževnatost při nízkých teplotách, aby se zabránilo nízkoteplotnímu křehnutí svarového spoje.
05Deformace svařování je velká
Vzhledem k nízké tepelné vodivosti a velkému koeficientu roztažnosti je deformace při svařování velká a k zabránění deformaci lze použít přípravek. Metody svařování a výběr svařovacích materiálů pro austenitické nerezové oceli:
Austenitická nerezová ocel může být svařována argonovým wolframovým obloukovým svařováním (TIG), tavicí elektrodou argonovým obloukovým svařováním (MIG), plazmovým argonovým obloukovým svařováním (PAW) a svařováním pod tavidlem (SAW). Austenitická nerezová ocel má nízký svařovací proud díky nízkému bodu tání, nízké tepelné vodivosti a vysokému odporu. Úzké svary a housenky by měly být použity ke zkrácení doby zdržení při vysoké teplotě, zabránění srážení karbidů, snížení napětí při smršťování svaru a snížení citlivosti na tepelné trhliny.
Složení svařovacích přídavných materiálů, zejména legujících prvků Cr a Ni, je vyšší než u základního kovu. Přídavné materiály pro svařování obsahující malé množství (4-12 %) feritu se používají k zajištění dobré odolnosti svaru proti praskání (praskání za studena, za tepla, korozní praskání pod napětím). Pokud není feritová fáze ve svaru povolena nebo nemožná, měly by být vybrány svařovací materiály obsahující Mo, Mn a další legující prvky.
Obsah C, S, P, Si a Nb ve svařovacích přídavných materiálech by měl být co nejnižší. Nb způsobí trhliny při tuhnutí u čistých austenitových svarů, ale malému množství feritu ve svarech lze účinně zabránit. Pro svařované konstrukce, které je třeba po svařování stabilizovat nebo odlehčit, se obvykle volí svařovací materiály s obsahem Nb. Svařování pod tavidlem se používá pro svařování středních desek a úbytek hořením Cr a Ni lze doplnit přechodem slitinových prvků v tavidle a svařovacím drátu; vzhledem k velké hloubce průniku je třeba dbát na to, aby se zabránilo vytváření horkých trhlin ve středu svaru a odolnosti tepelně ovlivněné zóny proti korozi. Sexuální redukce. Pozornost je třeba věnovat výběru tenčího svařovacího drátu a menší energii svařovacího drátu a svařovací drát by měl mít nízký obsah Si, S a P. Obsah feritu ve svaru z žáruvzdorné nerezové oceli by neměl překročit 5 %. Pro austenitické nerezové oceli s obsahem Cr a Ni vyšším než 20 % by měl být použit svařovací drát s vysokým obsahem Mn (6-8 %) a jako tavidlo by mělo být použito alkalické nebo neutrální tavidlo, aby se zabránilo přidání Si do svaru a zlepšit jeho odolnost proti praskání. Speciální tavidlo pro austenitickou nerezovou ocel má velmi malý přídavek Si, který může přenášet slitinu do svaru a kompenzovat tak ztrátu hořením slitinových prvků, aby byly splněny požadavky na výkon svaru a chemické složení.
