Oțel inoxidabil pentru recipiente sub presiune și caracteristicile sale de sudare
Așa-numitul oțel inoxidabil se referă la adăugarea unei anumite cantități de crom în oțel, astfel încât oțelul să fie într-o stare pasivată și să aibă caracteristicile de a nu rugini. Pentru a atinge acest scop, conținutul său de crom trebuie să fie peste 12 la sută. Pentru a îmbunătăți pasivarea oțelului, elemente precum nichelul și molibdenul care pot pasiva oțelul sunt adesea adăugate oțelului inoxidabil. Denumit în general oțel inoxidabil este de fapt un termen general pentru oțel inoxidabil și oțel rezistent la acizi. Oțelul inoxidabil nu este neapărat rezistent la acizi, iar oțelul rezistent la acizi are în general proprietăți bune de inoxidabil. Oțelul inoxidabil poate fi împărțit în patru categorii în funcție de structura oțelului, și anume oțel inoxidabil austenitic, oțel inoxidabil feritic, oțel inoxidabil martensitic și oțel inoxidabil duplex austenitic-feritic.
1. Oțel inoxidabil austenitic și caracteristicile sale de sudare
Oțelul inoxidabil austenitic este cel mai utilizat oțel inoxidabil, iar tipul de Cr-Ni ridicat este cel mai comun. În prezent, oțelul inoxidabil austenitic poate fi împărțit aproximativ în tipul Cr18-Ni8, tipul Cr25-Ni20 și tipul Cr{25-Ni35. Oțelul inoxidabil austenitic are următoarele caracteristici de sudare:
① Sudarea oțelului inoxidabil austenitic fisurat la cald are o conductivitate termică mică și un coeficient de expansiune liniar mare, astfel încât în timpul procesului de sudare, timpul de rezidență la temperatură înaltă a îmbinării sudate este mai lung, iar sudarea este ușor de a forma un granule grosier columnar structura. Dacă conținutul de elemente de impurități, cum ar fi sulf, fosfor, staniu, antimoniu și niobiu este mare, se va forma un eutectic cu punct de topire scăzut între boabe, iar fisurile de solidificare se vor forma cu ușurință în sudură atunci când îmbinarea sudată este supusă la un nivel ridicat. efort de tracțiune. În zona afectată de căldură se formează fisuri de lichefiere, toate aparținând fisurilor termice de sudare. Cea mai eficientă modalitate de a preveni fisurile fierbinți este reducerea elementelor de impurități care sunt predispuse să producă eutectice cu punct de topire scăzut în oțel și consumabile de sudură și de a face ca oțelul inoxidabil austenitic crom-nichel să conțină 4% până la 12% structură de ferită.
② Coroziunea intergranulară Conform teoriei epuizării cromului, precipitarea carburii de crom pe suprafața intergranulară, care duce la epuizarea cromului în limita granulelor este principala cauză a coroziunii intergranulare. Prin urmare, alegerea consumabilelor de sudare cu carbon ultra scăzut sau a consumabilelor de sudare care conțin elemente de stabilizare precum niobiul și titanul este principala măsură de prevenire a coroziunii intergranulare.
③ Fisurarea prin coroziune sub tensiune Fisurarea prin coroziune sub tensiune se manifestă de obicei ca defecțiune fragilă, iar procesul de deteriorare durează scurt timp, astfel încât daunele sunt grave. Cauza principală a fisurării prin coroziune prin tensiune a oțelului inoxidabil austenitic este tensiunea reziduală de sudare. Modificarea structurii îmbinărilor sudate sau existența concentrării tensiunilor, precum și concentrația de mediu de coroziune locală sunt, de asemenea, motivele care afectează fisurarea prin coroziune prin tensiuni.
④ fragilizarea fazei σ a îmbinărilor sudate faza σ este un fel de compus intermetalic fragil și dur, care se adună în principal în limitele de granule ale granulelor columnare. Atât faza, cât și faza δ pot suferi tranziție de fază σ. De exemplu, atunci când sudura de tip Cr25Ni20 este încălzită la 800 grade ~ 900 grade, va avea loc o transformare puternică →δ. Pentru oțelul inoxidabil austenitic crom-nichel, în special oțelul inoxidabil crom-nichel-molibden, transformarea de fază δ→σ este predispusă să apară, în principal deoarece elementele de crom și molibden au o transformare sigma evidentă, atunci când conținutul de ferită δ din sudură depășește 12 procente. , transformarea lui δ→σ este foarte evidentă, ducând la fragilizarea evidentă a metalului de sudură, motiv pentru care stratul de suprafață de pe peretele interior al reactorului de hidrogenare a peretelui fierbinte controlează conținutul de ferită δ la 3% până la 10%. motiv.
2. Oțel inoxidabil feritic și caracteristicile sale de sudare
Oțelul inoxidabil feritic este împărțit în două categorii: oțel inoxidabil feritic obișnuit și oțel inoxidabil feritic ultra-pur. Printre acestea, oțelul inoxidabil feritic obișnuit are tipul Cr12 ~ Cr14, cum ar fi 00Cr12, 0Cr13Al; Tipul Cr16 ~ Cr18, cum ar fi 1Cr17Mo; Tip Cr25 ~ 30.
Datorită conținutului ridicat de carbon și azot din oțelul inoxidabil feritic obișnuit, este dificil de prelucrat și sudat, iar rezistența la coroziune este dificil de garantat, astfel încât utilizarea este limitată. În oțelul inoxidabil feritic ultra-pur, carbonul și azotul din oțel sunt strict controlate. Cantitatea totală de azot este în general controlată la trei niveluri de 0.035 la sută până la 0.045 la sută, 0,030 la sută și 0,010 la sută până la 0,015 la sută. În același timp, sunt adăugate elementele de aliere necesare pentru a îmbunătăți în continuare rezistența la coroziune și performanța cuprinzătoare a oțelului. În comparație cu oțelul inoxidabil feritic obișnuit, oțelul inoxidabil feritic ultra-pur cu conținut ridicat de crom are o rezistență bună la coroziune uniformă, coroziune prin pitting și coroziune prin stres și este utilizat pe scară largă în echipamentele petrochimice. Oțelul inoxidabil feritic are următoarele caracteristici de sudare:
① Sub acțiunea temperaturii ridicate de sudare, boabele din zona afectată de căldură unde temperatura de încălzire atinge peste 1000 de grade, în special în zona apropiată a cusăturii, vor crește rapid. Chiar dacă este răcit rapid după sudare, scăderea bruscă a tenacității și tendința ridicată la coroziune intergranulară.
② Oțelul feritic în sine are un conținut mai mare de crom, elemente mai dăunătoare, cum ar fi carbonul, azotul, oxigenul etc., o temperatură de tranziție fragilă mai mare și o sensibilitate mai puternică la crestătură. Prin urmare, fragilizarea după sudare este mai gravă.
③ Când este încălzit și răcit lent la 400 de grade ~ 600 de grade pentru o lungă perioadă de timp, va avea loc fragilizarea la 475 de grade, ceea ce va reduce serios duritatea la temperatura camerei. După încălzire pentru o lungă perioadă de timp la 550 grade C ~ 820 grade C, faza σ este precipitată cu ușurință din ferită, iar plasticitatea și duritatea acesteia sunt, de asemenea, reduse semnificativ.
3. Oțel inoxidabil martensitic și caracteristicile sale de sudare
Oțelul inoxidabil martensitic poate fi împărțit în oțel inoxidabil martensitic de tip Cr13, oțel inoxidabil martensitic cu conținut scăzut de carbon și oțel inoxidabil super martensitic. Tipul Cr13 are performanțe generale anticorozive. Din oțel inoxidabil martensitic pe bază de Cr12-, datorită adăugării de nichel, molibden, wolfram, vanadiu și alte elemente de aliere, nu numai că are o anumită rezistență la coroziune, dar are și rezistență ridicată la temperatură ridicată și rezistență la temperatură înaltă . Proprietăți de oxidare.
Caracteristicile de sudare ale oțelului inoxidabil martensitic: Cusătura de sudură din oțel inoxidabil martensitic de tip Cr13 și zona afectată de căldură au o tendință de întărire deosebit de mare, iar îmbinarea sudata poate obține martensită tare și fragilă în condiții de răcire cu aer. Sub acțiunea sudării, este ușor să apară sudură fisuri la rece. Când viteza de răcire este mică, se vor forma ferită grosieră și carburi intergranulare în zona apropiată a cusăturii și se vor suda metalul, ceea ce va reduce semnificativ plasticitatea și duritatea îmbinării.
După ce sudarea și zona afectată de căldură a oțelului inoxidabil cu conținut scăzut de carbon și super martensitic sunt răcite, toate acestea sunt transformate în martensită cu conținut scăzut de carbon, dar nu există un fenomen evident de întărire și au performanțe bune de sudare.
Selecția de consumabile de sudare din oțel inoxidabil pentru recipiente sub presiune
1. Selectarea consumabilelor de sudare din oțel inoxidabil austenitic
Principiul de selecție al consumabilelor de sudare din oțel inoxidabil austenitic este acela de a se asigura că rezistența la coroziune și proprietățile mecanice ale metalului de sudură sunt practic echivalente sau mai mari decât cele ale metalului de bază în condițiile lipsei fisurilor. Meci. Pentru oțelul inoxidabil austenitic rezistent la coroziune, se dorește, în general, să conțină o anumită cantitate de ferită, care nu numai că poate asigura o bună rezistență la fisurare, dar și o bună rezistență la coroziune. Cu toate acestea, în unele medii speciale, cum ar fi metalul de sudură al echipamentelor cu uree, ferita nu este permisă, altfel rezistența sa la coroziune va fi redusă. Pentru oțelurile austenitice rezistente la căldură, trebuie luat în considerare controlul conținutului de ferită din metalul sudat. Pentru sudurile din oțel austenitic care funcționează la temperatură ridicată pentru o perioadă lungă de timp, conținutul de ferită din metalul sudat nu trebuie să depășească 5%. Cititorii pot estima conținutul corespunzător de ferită în funcție de echivalentul de crom și echivalentul de nichel din metalul de sudură conform diagramei Schaeffler.
imagine
2. Selectarea consumabilelor de sudare din oțel inoxidabil feritic
Exista practic trei tipuri de consumabile de sudura din otel inoxidabil feritic: 1) consumabile de sudura a caror compozitie se potriveste practic cu metalul de baza; 2) consumabile de sudare austenitică; 3) consumabile de sudare din aliaje pe bază de nichel, care sunt rar utilizate din cauza prețurilor ridicate.
Consumabilele de sudare din oțel inoxidabil feritic pot fi realizate din materiale echivalente cu metalul de bază, dar atunci când gradul de reținere este mare, se pot produce ușor fisuri. Tratamentul termic poate fi folosit după sudare pentru a restabili rezistența la coroziune și pentru a îmbunătăți plasticitatea îmbinării. Utilizarea consumabilelor de sudare austenitice poate evita tratamentul termic de preîncălzire și post-sudare, dar pentru diferite oțeluri care nu conțin elemente stabile, sensibilizarea zonei afectate de căldură încă există, iar consumabilele de sudare austenitice cu crom-nichel 309 și 310 sunt în mod obișnuit. folosit. Pentru oțelul Cr17, pot fi utilizate și consumabile de sudură 308. Consumabilele de sudare cu conținut ridicat de aliaj sunt benefice pentru îmbunătățirea plasticității îmbinărilor sudate. Metalul de sudare austenitic sau austenitic-feritic este practic la fel de puternic ca metalul de bază feritic, dar în unele medii corozive, rezistența la coroziune a sudurii poate fi foarte diferită de cea a metalului de bază. Acordați atenție la alegerea materialelor de sudură.
3. Selectarea consumabilelor de sudare din oțel inoxidabil martensitic
În oțel inoxidabil, oțelul inoxidabil martensitic poate fi reglat prin tratament termic. Prin urmare, pentru a asigura cerințele de performanță, în special pentru oțelul inoxidabil martensitic rezistent la căldură, compoziția sudurii trebuie să fie cât mai apropiată de compoziția metalului de bază. Pentru a preveni fisurile la rece, pot fi folosite și consumabile de sudare austenitice, iar rezistența sudurii în acest moment trebuie să fie mai mică decât cea a metalului de bază.
Atunci când compoziția sudurii este similară cu cea a metalului de bază, sudarea și zona afectată de căldură se vor întări și devin casante în același timp, iar în zona afectată de căldură va apărea o zonă de înmuiere. Pentru a preveni fisurarea la rece, componentele cu o grosime mai mare de 3 mm trebuie adesea să fie preîncălzite, iar tratamentul termic este adesea necesar după sudare pentru a îmbunătăți performanța îmbinării. Deoarece coeficientul de dilatare termică al metalului de sudură și al metalului de bază sunt practic aceleași, este posibil să se elimine complet sudarea după tratamentul termic. stres.
imagine
Când piesa de prelucrat nu este lăsată să fie preîncălzită sau tratată termic, poate fi selectată cusătura de sudură austenitică. Deoarece cusătura de sudură are plasticitate și duritate ridicate, poate relaxa stresul de sudură și poate dizolva mai mult hidrogen, reducând astfel stresul îmbinării. Tendința de fisurare la rece, dar îmbinările cu materiale neuniforme, din cauza coeficienților diferiți de dilatare termică, pot genera tensiuni de forfecare în zona de fuziune în mediul de lucru cu temperatura de circulație, ducând la defectarea îmbinării.
Pentru oțelul martensitic simplu de tip Cr13, atunci când sudarea cu structură austenitică nu este utilizată, nu există mult spațiu pentru ajustarea compoziției sudurii, care este în general aceeași cu matricea de metal de bază, dar impurități nocive precum S, P și Si trebuie sa fie limitat. Si poate promova formarea martensitei grosiere în sudurile din oțel martensitic Cr13. Reducerea conținutului de C este benefică pentru a reduce întăribilitatea, iar existența unei cantități mici de elemente precum Ti, N sau Al în sudură poate, de asemenea, să rafinați granulele și să reducă întăribilitatea.
Pentru oțelul martensitic cu rezistență la căldură aliat cu mai multe componente pe bază de Cr12-, scopul principal este rezistența la căldură, iar consumabilele de sudare austenitice de obicei nu sunt utilizate, iar compoziția sudurii este de așteptat să fie apropiată de metalul de bază. La ajustarea compoziției, trebuie să se asigure că sudura nu apare o fază de ferită, deoarece este foarte dăunătoare performanței, deoarece principalele componente ale oțelului termorezistent pe bază de Cr13-martensitic sunt în mare parte elemente de ferită ( cum ar fi Mo, Nb, W, V etc.), pentru a se asigura că întreaga structură este martensită uniformă, aceasta trebuie echilibrată cu elemente de austenită, adică trebuie să existe elemente adecvate precum C, Ni, Mn, si n.
Oțelul inoxidabil martensitic are o tendință foarte mare de fisurare la rece, așa că este necesar să se mențină cu strictețe un nivel scăzut de hidrogen, chiar și ultra scăzut de hidrogen, iar acest lucru trebuie acordată atenție la selectarea materialelor de sudură.
Puncte cheie ale sudării oțelului inoxidabil pentru recipiente sub presiune
1. Puncte cheie ale sudării oțelului inoxidabil austenitic
În general, oțelurile inoxidabile austenitice au o sudabilitate excelentă. Aproape toate metodele de sudare prin fuziune pot fi utilizate pentru sudarea oțelului inoxidabil austenitic, iar proprietățile termofizice și caracteristicile microstructurii oțelului inoxidabil austenitic determină punctele cheie ale procesului său de sudare.
① Datorită conductibilității termice mici și coeficientului mare de dilatare termică a oțelului inoxidabil austenitic, este ușor să se producă deformare mare și stres de sudare în timpul sudării, astfel încât metoda de sudare cu energie de sudare concentrată trebuie selectată cât mai mult posibil.
② Datorită conductibilității termice mici a oțelului inoxidabil austenitic, poate obține o adâncime de penetrare mai mare decât oțelul slab aliat sub același curent. În același timp, datorită rezistivității sale ridicate, pentru a evita roșeața electrodului în timpul sudării cu arc, curentul de sudare este mai mic decât cel al electrozilor din oțel carbon sau oțel slab aliat de același diametru.
③ Specificații de sudare. În general, nu utilizați energie de intrare mare pentru sudare. Pentru sudarea cu arc cu electrozi, este recomandabil să folosiți electrozi cu diametru mic pentru sudarea rapidă cu mai multe treceri. Pentru suduri cu solicitare mare, chiar și turnați apă rece pentru a accelera răcirea. Pentru oțel inoxidabil austenitic pur și oțel inoxidabil super austenitic, din cauza sensibilității la fisura termică Dacă este mare, energia liniei de sudare trebuie controlată strict pentru a preveni creșterea gravă a granulelor de sudură și apariția fisurilor fierbinți de sudare.
④ Pentru a îmbunătăți rezistența la fisurare termică și rezistența la coroziune a sudurii, trebuie acordată o atenție deosebită curățeniei zonei de sudare în timpul sudării pentru a preveni pătrunderea elementelor dăunătoare în sudare.
⑤ Oțelul inoxidabil austenitic, în general, nu necesită preîncălzire în timpul sudării. Pentru a preveni creșterea boabelor și precipitarea carburilor în cordonul de sudură și zona afectată de căldură și pentru a asigura plasticitatea, tenacitatea și rezistența la coroziune a îmbinării sudate, trebuie controlată o temperatură interstrat mai scăzută, care nu depășește, în general, 150 de grade.
2. Puncte de sudare din oțel inoxidabil feritic
Oțelul inoxidabil feritic are relativ mai multe elemente care formează ferită, relativ mai puține elemente care formează austenită, iar materialul are mai puțină tendință de întărire și fisurare la rece. Sub acțiunea ciclului termic de sudare a oțelului inoxidabil feritic, boabele din zona afectată de căldură cresc în mod evident, iar duritatea și plasticitatea îmbinării scad brusc. Gradul de creștere a boabelor în zona afectată de căldură depinde de temperatura maximă atinsă în timpul sudării și de timpul de menținere a acesteia. Prin urmare, atunci când sudați oțel inoxidabil feritic, trebuie utilizată cât mai mult posibil o energie de linie mică, adică o metodă de concentrare a energiei, cum ar fi TIG cu curent mic, sudarea manuală cu electrozi de diametru mic etc. În același timp, măsurile cum ar fi canelura îngustă, viteza mare de sudare și sudarea multistrat ar trebui adoptate cât mai mult posibil, iar temperatura dintre straturi trebuie controlată strict.
Datorită efectului ciclului de căldură de sudare, oțelul inoxidabil feritic este sensibilizat în general în zona de temperatură înaltă a zonei afectate de căldură, iar coroziunea intergranulară are loc în unele medii. După sudare, este recoaptă la 700 ~ 850 de grade pentru a omogeniza cromul și a-i restabili rezistența la coroziune.
Oțelul inoxidabil feritic obișnuit cu un conținut ridicat de crom poate fi sudat prin sudare cu arc cu electrozi, sudare cu gaze protejate, sudare cu arc scufundat și alte metode de sudare. Datorită plasticității scăzute inerente a oțelului cu conținut ridicat de crom, precum și a creșterii granulelor în zona afectată de căldură și a acumulării de carburi și nitruri la limitele cerealelor cauzate de ciclurile de căldură de sudare, plasticitatea și duritatea îmbinărilor sudate sunt foarte mari. scăzut. Este posibil să apară fisuri atunci când sunt utilizate consumabile de sudare cu compoziție chimică similară metalului de bază și gradul de reținere este mare. Pentru a preveni fisurile și pentru a îmbunătăți plasticitatea îmbinărilor și rezistența la coroziune, luând ca exemplu sudarea cu arc cu electrozi, pot fi luate următoarele măsuri tehnologice.
① Preîncălziți la aproximativ 100 ~ 150 de grade pentru a suda materialul într-o stare dură. Cu cât conținutul de crom este mai mare, cu atât temperatura de preîncălzire ar trebui să fie mai mare.
② Sudarea cu energie de intrare mică și fără leagăn. În timpul sudării cu mai multe straturi, temperatura dintre straturi trebuie controlată pentru a nu depăși 150 de grade, iar sudarea continuă nu trebuie utilizată pentru a reduce efectele fragilizării la temperaturi ridicate și fragilizării la 475 de grade.
③ După sudare, recoacerea la 750 ~ 800 de grade poate restabili rezistența la coroziune și poate îmbunătăți plasticitatea îmbinării datorită sferoidizării carburilor și distribuției uniforme a cromului. După recoacere, ar trebui să fie răcit rapid pentru a preveni apariția fazei σ și a fragilității la 475 de grade.
3. Puncte de sudare din oțel inoxidabil martensitic
Pentru oțelul inoxidabil martensitic de tip Cr13, atunci când se folosesc electrozi din același material pentru sudare, pentru a reduce sensibilitatea fisurilor la rece și pentru a asigura plasticitatea și duritatea îmbinărilor sudate, trebuie selectați electrozi cu conținut scăzut de hidrogen și trebuie să se respecte următoarele măsuri. luate in acelasi timp:
① Preîncălziți. Temperatura de preîncălzire crește odată cu creșterea conținutului de carbon al oțelului, în general în intervalul de la 100 la 350 de grade.
② După încălzire. Pentru îmbinările sudate cu conținut ridicat de carbon sau reținere ridicată, după sudare trebuie luate măsuri de postîncălzire pentru a preveni fisurile induse de hidrogen prin sudare.
③ Tratament termic post-sudare. Pentru a îmbunătăți plasticitatea, duritatea și rezistența la coroziune a îmbinărilor sudate, temperatura tratamentului termic post-sudare este în general de 650 grade C ~ 750 grade C, iar timpul de menținere este calculat ca 1h / 25mm.
Pentru oțelul inoxidabil martensitic super și cu conținut scăzut de carbon, măsurile de preîncălzire nu sunt în general necesare. Când gradul de reținere este mare sau conținutul de hidrogen din sudură este mare, se iau măsuri de preîncălzire și postîncălzire. Temperatura de preîncălzire este în general de 100 grade C ~ 150 grade C, temperatura tratamentului termic post-sudare este de 590 ~ 620 grade. Pentru oțeluri martensitice cu conținut mai mare de carbon. Sau atunci când preîncălzirea pre-sudare și tratamentul termic post-sudare sunt dificil de implementat, iar îmbinările sunt foarte restrânse, consumabilele de sudură austenitice pot fi, de asemenea, utilizate în inginerie pentru a îmbunătăți plasticitatea și duritatea îmbinărilor sudate și pentru a preveni fisurile. Dar în acest moment, când metalul de sudură este austenitic sau pe bază de austenită, este de fapt o potrivire cu rezistență scăzută în comparație cu rezistența metalului de bază, iar metalul de sudură și metalul de bază sunt diferite în compoziția chimică, structura metalografică, termic Proprietățile fizice și mecanice sunt foarte diferite, iar stresul rezidual de sudare este inevitabil, ceea ce poate provoca cu ușurință coroziune prin stres sau deteriorare prin fluaj la temperaturi ridicate.
Sudarea oțelului inoxidabil duplex
1. Tipuri de oțel inoxidabil duplex
Oțelul inoxidabil duplex are structură duplex de austenită plus ferită și conținutul structurilor în două faze
Practic la fel, deci are caracteristicile oțelului inoxidabil austenitic și oțelului inoxidabil feritic. Limita de curgere poate ajunge la 400Mpa ~ 550MPa, care este de două ori mai mare decât oțelul inoxidabil austenitic obișnuit. În comparație cu oțelul inoxidabil feritic, oțelul inoxidabil duplex are duritate ridicată, temperatură scăzută de tranziție fragilă, rezistență la coroziune intergranulară semnificativ îmbunătățită și performanță de sudare; în același timp, păstrează unele caracteristici ale oțelului inoxidabil feritic, cum ar fi fragilitatea la 475 de grade, conductivitate termică ridicată, coeficient mic de dilatare liniară, superplasticitate și magnetism. În comparație cu oțelul inoxidabil austenitic, rezistența oțelului inoxidabil duplex este ridicată, în special rezistența la curgere este îmbunătățită semnificativ, iar performanța rezistenței la coroziune, rezistența la coroziune la stres și rezistența la oboseală la coroziune este, de asemenea, îmbunătățită semnificativ.
Oțelul inoxidabil duplex este clasificat în funcție de compoziția sa chimică și poate fi împărțit în patru tipuri: tip Cr18, Cr23 (excluzând Mo), tip Cr22 și tip Cr25. Pentru oțelul inoxidabil Cr25 duplex, acesta poate fi împărțit în oțel inoxidabil de tip comun și super duplex, printre care tipul Cr22 și tipul Cr25 au fost utilizate pe scară largă în ultimii ani. Majoritatea oțelurilor inoxidabile duplex folosite în țara mea sunt produse în Suedia, iar clasele specifice sunt: 3RE60 (tip Cr18), SAF2304 (tip Cr23), SAF2205 (tip Cr22), SAF2507 (tip Cr25).
2. Caracteristicile de sudare ale oțelului inoxidabil duplex
① Oțelul inoxidabil duplex are o sudabilitate bună. Nu este ușor să fragilizați zona afectată de căldură în timpul sudării, cum ar fi oțelul inoxidabil feritic și nici nu este ușor să produceți fisuri fierbinți de sudare precum oțelul inoxidabil austenitic. Cu toate acestea, deoarece are o cantitate mare de ferită, atunci când rigiditatea este mare sau conținutul de hidrogen al sudurii este mare, pot apărea fisuri de răcire cu hidrogen, deci este foarte important să se controleze strict sursa de hidrogen.
② Pentru a asigura caracteristicile oțelului bifazic, asigurarea că proporția de austenită și ferită din structura îmbinării sudate este corespunzătoare este cheia sudării acestui tip de oțel. Când viteza de răcire a îmbinării după sudare este lentă, schimbarea de fază secundară a δ→ este relativ suficientă, astfel încât se poate obține o structură duplex cu un raport de fază relativ adecvat la temperatura camerei, ceea ce necesită un aport adecvat de căldură de sudare mare în timpul sudării. . În caz contrar, dacă viteza de răcire după sudare este rapidă, faza de ferită δ va crește, rezultând o scădere gravă a plasticității, tenacității și rezistenței la coroziune a îmbinării.
3. Selectarea consumabilelor de sudare duplex din oțel inoxidabil
Consumabile de sudare pentru oțel inoxidabil duplex, care se caracterizează prin aceea că structura de sudură este o structură duplex dominată de austenită, iar conținutul de elemente principale rezistente la coroziune (crom, molibden etc.) este echivalent cu cel al metalului de bază, prin urmare asigurând aceeași rezistență la coroziune ca și sexul metalului de bază. Pentru a asigura conținutul de austenită în sudură, conținutul de nichel și azot este de obicei crescut, adică echivalentul de nichel este crescut cu aproximativ 2 procente până la 4 procente. În materialul de bază din oțel inoxidabil duplex, există în general o anumită cantitate de conținut de azot și o anumită cantitate de conținut de azot este de asemenea de așteptat în consumabilele de sudură, dar în general nu ar trebui să fie prea mare, altfel vor apărea pori. În acest fel, conținutul ridicat de nichel a devenit o diferență majoră între materialul de sudare și metalul de bază.
În funcție de cerințele diferite de rezistență la coroziune și duritate a îmbinării, alegeți electrodul care se potrivește cu compoziția chimică a metalului de bază, cum ar fi sudarea oțelului inoxidabil duplex Cr22, puteți alege electrodul Cr22Ni9Mo3, cum ar fi electrodul E2209. Când se folosesc electrozi acizi, îndepărtarea zgurii este bună și forma sudurii este frumoasă, dar rezistența la impact este scăzută. Atunci când metalul sudat trebuie să aibă o rezistență ridicată la impact și este necesară sudarea în toate pozițiile, trebuie utilizați electrozi alcalini. Electrozii de bază sunt utilizați de obicei atunci când suportul rădăcinii este sudat. Când există cerințe speciale pentru rezistența la coroziune a metalului de sudură, ar trebui folosiți și electrozi de bază cu componente din oțel super duplex.
Pentru sârma de sudură solidă protejată cu gaz, asigurându-se în același timp că metalul de sudură are o bună rezistență la coroziune și proprietăți mecanice, trebuie acordată atenție, de asemenea, performanței procesului de sudare. Pentru sârmă cu miez flux, când se cere ca forma de sudare să fie frumoasă, rutil sau titan. Pentru sârmă cu miez flux de tip calciu, când este necesară o rezistență mai mare la impact sau sudură în condiții de reținere mai mare, un fir cu miez flux cu alcalinitate mai mare ar trebui fi folosit.
Pentru sudarea cu arc scufundat, este recomandabil să folosiți sârmă de sudură cu un diametru mai mic pentru a realiza sudarea în mai multe straturi și în mai multe treceri conform specificațiilor de sudare de dimensiuni mici și mijlocii, astfel încât să preveniți fragilizarea zonei afectate de căldură de sudare și sudarea metalului. și utilizați flux alcalin potrivit.
4. Puncte de sudare din oțel inoxidabil duplex
① Controlul procesului termic de sudare Energia termică de sudare, temperatura interstratului, preîncălzirea și grosimea materialului vor afecta toate viteza de răcire în timpul sudării, afectând astfel structura și performanța sudurii și a zonei afectate de căldură. O viteză de răcire prea rapidă sau prea lentă va afecta duritatea și rezistența la coroziune a îmbinărilor sudate din oțel duplex. Când viteza de răcire este prea rapidă, va cauza conținut excesiv de fază și va crește precipitația de Cr2N. Dacă viteza de răcire este prea lentă, granulele de cristal vor fi sever aspre și chiar și unii compuși intermetalici fragili, cum ar fi faza σ, pot fi precipitați. Tabelul 1 enumeră câteva energii recomandate pentru liniile de sudură și intervalele de temperatură între treceri. La selectarea energiei liniei, trebuie luată în considerare și grosimea specifică a materialului. Limita superioară a energiei liniei din tabel este potrivită pentru plăci groase, iar limita inferioară este potrivită pentru plăci subțiri. La sudarea oțelului duplex cu 25% ω(Cr) și a oțelului super inoxidabil cu conținut ridicat de aliaj, pentru a obține cele mai bune proprietăți ale metalului de sudură, se recomandă ca temperatura maximă între treceri să fie controlată la 100 de grade. Când este necesar un tratament termic după sudare, este posibil ca temperatura între treceri să nu fie limitată.
② Tratament termic post-sudare Cel mai bine este să nu tratați termic oțelul inoxidabil duplex după sudare, dar atunci când conținutul fazei în starea de sudare depășește cerințele sau când fazele dăunătoare, cum ar fi faza σ, sunt precipitate, după sudare. Tratamentul termic de sudare poate fi folosit pentru a îmbunătăți. Metoda de tratament termic utilizată este călirea cu apă. În timpul tratamentului termic, încălzirea trebuie să fie cât mai rapidă posibil, iar timpul de menținere la temperatura tratamentului termic este de 5 ~ 30 min, ceea ce ar trebui să fie suficient pentru a restabili echilibrul fazelor. Oxidarea metalelor este foarte gravă în timpul tratamentului termic și trebuie luată în considerare protecția împotriva gazului inert. Pentru oțelul bifazic cu 22 la sută ω (Cr), tratamentul termic trebuie efectuat la o temperatură de 1050 grade C ~ 1100 grade C, în timp ce oțelul cu două faze și oțelul super dublu cu 25 la sută ω (Cr ) necesită tratament termic la temperatura de 1070 grade C ~ 1120 grade C Efectuați tratament termic.
Exemplu de sudare a unui vas sub presiune din oțel inoxidabil
Rezervorul flash cu un diametru de 800 mm și o grosime a peretelui de 10 mm este fabricat din 0Cr18Ni9.
ilustra:
① Diametrul cilindrului este de 800 mm, iar sudorul poate găuri în cilindru pentru sudare. Prin urmare, cusăturile longitudinale și circulare ale cilindrului sunt sudate pe ambele părți prin sudare cu arc cu electrod.
② Nu există nicio gaură în acest echipament, astfel încât sudura de închidere poate fi sudată numai din exterior. Pentru a asigura calitatea sudurii, sudarea TIG este utilizată ca suport. Cu toate acestea, metalul din spate va fi oxidat în timpul sudării cu arc cu argon a oțelului inoxidabil. În trecut, doar metoda de umplere cu argon pe spate poate fi folosită pentru protecție. nu e bun. Pentru a rezolva această dificultate a procesului, divizia de sudare a companiei Nippon Oil & Fat a dezvoltat și fabricat o sârmă de sudare TIG din oțel inoxidabil cu autoprotecție la spate, care este o sârmă de sudură cu o acoperire specială, precum și învelișul (adică învelișul). ) va pătrunde în bazinul topit după topire Pe spate se formează un strat protector dens, care este echivalent cu rolul învelișului electrodului. Utilizarea acestui fir de sudură este exact aceeași cu cea a firului de sudură TIG obișnuit, iar acoperirea nu va afecta arcul frontal și forma bazinului topit, ceea ce reduce foarte mult costul de sudare al sudării cu arc cu argon din oțel inoxidabil. În acest echipament, dacă se folosește protecția spate cu argon, deșeurile de argon sunt grave, deci se folosește sârma de sudură cu autoprotecție.
③ Pentru sudurile de filet dintre țeava de legătură și flanșa de sudură plată și între țeava de legătură și carcasă, având în vedere forma și condițiile de sudare ale sudurilor din această porțiune, se utilizează în general sudarea cu arc cu electrozi. Dacă diametrul țevii de legătură este prea mic, pentru a reduce dificultatea sudării, se poate folosi și sudarea TIG.
④ Sudura de filet între suport și carcasă este o sudură care nu poartă presiune și este utilizată sudarea protejată cu gaz (gazul de protecție este CO2 pur), care are o eficiență ridicată și o formă bună de sudură. TFW-308L este calitatea consumabilelor de sudură, iar modelul său de consumabile de sudare este E308LT1-1 (AWS A5.22).
