Zváracie charakteristiky austenitickej nehrdzavejúcej ocele: množstvo elastického a plastového napätia a deformácie počas zvárania je veľké, ale trhliny za studena sa vyskytujú len zriedka. V zvarovom spoji nie je žiadna zóna kalenia a hrubnutia zŕn, takže pevnosť v ťahu zvarového spoja je vysoká.
Hlavné problémy zvárania austenitickej nehrdzavejúcej ocele: deformácia zvárania je veľká; kvôli jeho vlastnostiam na hraniciach zŕn a citlivosti na určité stopové nečistoty (S, P) je ľahké vytvárať horúce trhliny.
Päť hlavných problémov zvárania austenitickej nehrdzavejúcej ocele a ich riešenia
1. Vznik karbidu chrómu znižuje odolnosť zvarových spojov proti medzikryštalickej korózii.
Medzikryštálová korózia: Podľa teórie slabého chrómu, keď sa zvar a tepelne ovplyvnená zóna zahrejú na zónu senzibilizačnej teploty 450-850 stupňov, karbid chrómu sa vyzráža na hranici zŕn, čo vedie k zlej hranici zŕn. chróm, ktorý nestačí odolávať korózii.
(1) Pre medzikryštalickú koróziu zvaru a koróziu v zóne senzibilizovanej teploty na cieľovom materiáli možno použiť nasledujúce opatrenia na obmedzenie:
a. Znížte obsah uhlíka v základnom kove a vo zvare a pridajte k základnému kovu stabilizačné prvky Ti, Nb a ďalšie prvky, aby sa prednostne vytvoril MC, aby sa zabránilo tvorbe Cr23C6.
b. Urobte zvar z dvojfázovej štruktúry austenitu a malého množstva feritu. Keď je vo zvare určité množstvo feritu, zrná možno zjemniť, zväčšiť plochu zŕn a znížiť množstvo precipitácie karbidu chrómu na jednotku plochy hranice zŕn. Chróm má veľkú rozpustnosť vo ferite a Cr23C6 sa prednostne tvorí vo ferite bez toho, aby došlo k ochudobneniu hraníc austenitových zŕn o chróm; ferit rozptýlený medzi austenitom môže zabrániť korózii pozdĺž hranice zŕn do vnútornej difúzie.
c. Kontrolujte čas zotrvania v rozsahu teplôt senzibilizácie. Upravte tepelný cyklus zvárania tak, aby ste čo najviac skrátili čas zotrvania na 600-1000 stupňoch, vyberte metódu zvárania s vysokou hustotou energie (napríklad plazmové oblúkové zváranie argónom), vyberte menšiu energiu zváracej linky a prepúšťajte plynný argón na zadnú stranu zvaru alebo použite medenú podložku Zvýšte rýchlosť ochladzovania zvarového spoja, znížte počet oblúkov a oblúkov, aby ste sa vyhli opakovanému zahrievaniu, a pri viacvrstvovom zváraní aplikujte posledný zvar na kontaktnú plochu s korozívnym médiom .
d. Po zváraní vykonajte rozpúšťaciu úpravu alebo stabilizačné žíhanie (850-900 stupeň ) a po tepelnej konzervácii ochlaďte vzduchom, aby sa karbidy mohli úplne vyzrážať a urýchliť difúzia chrómu.
(2) Nožová korózia zvarových spojov, z tohto dôvodu je možné prijať tieto preventívne opatrenia:
V dôsledku silnej difuzivity uhlíka sa bude počas procesu ochladzovania oddeľovať na hranici zŕn a vytvárať presýtený stav, zatiaľ čo Ti a Nb zostávajú v kryštáli kvôli svojej nízkej difuzivite. Keď sa zvarový spoj opäť zahreje v rozsahu senzibilizačných teplôt, presýtený uhlík sa vyzráža vo forme Cr23C6 v medzikryštále.
a. Znížte obsah uhlíka. V prípade nehrdzavejúcej ocele obsahujúcej stabilizačné prvky by obsah uhlíka nemal prekročiť 0,06 %.
b. Použite primeraný postup zvárania. Zvoľte menšiu energiu zváracej linky, aby ste skrátili čas zotrvania prehriatej oblasti pri vysokej teplote a dávajte pozor, aby ste sa vyhli efektu „strednej teplotnej senzibilizácie“ počas procesu zvárania. Pri obojstrannom zváraní by sa mal zvar, ktorý je v kontakte s korozívnym médiom, zvariť ako posledný (to je dôvod, prečo sa vnútorné zváranie hrubostennej zváranej rúry veľkého priemeru vykonáva až po vonkajšom zváraní). Prehriata oblasť v kontakte s korozívnym médiom sa opäť zahrieva senzibilizáciou.
c. Tepelné spracovanie po zváraní. Roztok alebo stabilizačná úprava sa vykonáva po zváraní.
2 Korózne praskanie pod napätím
Na zabránenie vzniku trhlín spôsobených koróziou pod napätím je možné prijať nasledujúce opatrenia:
a. Správny výber materiálov a primeraná úprava zloženia zvaru. Vysoko čistá chrómniklová austenitická nehrdzavejúca oceľ, chrómniklová austenitická nehrdzavejúca oceľ s vysokým obsahom kremíka, feriticko-austenitická nehrdzavejúca oceľ, feritická nehrdzavejúca oceľ s vysokým obsahom chrómu atď. majú dobrú odolnosť proti korózii pod napätím a zvarový kov je austenitická nehrdzavejúca oceľ. Odolnosť proti korózii napätím je dobrá, ak je štruktúra dvojfázovej ocele feritická a feritická.
b. Odstráňte alebo znížte zvyškový stres. Uskutočňuje sa tepelné spracovanie na uvoľnenie napätia po zváraní a na zníženie zvyškového napätia povrchu sa používajú mechanické metódy, ako je leštenie, brokovanie a tepovanie.
c. Rozumné konštrukčné riešenie. aby sa zabránilo veľkým koncentráciám stresu.
3. Zváranie horúcich trhlín (praskliny z kryštalizácie zvaru, trhliny z tepelne ovplyvnenej zóny skvapalnenia)
Náchylnosť na tepelné trhliny závisí najmä od chemického zloženia, štruktúry a vlastností materiálu. Ni ľahko tvorí zlúčeniny s nízkou teplotou topenia alebo eutektikum s nečistotami, ako sú S a P, a segregácia bóru a kremíka spôsobí tepelné praskanie. Zvar ľahko vytvára hrubú stĺpcovú štruktúru zŕn so silnou smerovosťou, ktorá prispieva k segregácii škodlivých nečistôt a prvkov. Tým sa podporuje vytváranie súvislého medzikryštalického tekutého filmu a zlepšuje sa citlivosť tepelného praskania. Ak sa zváranie zahrieva nerovnomerne, je ľahké vytvoriť veľké ťahové napätie a podporiť vytváranie trhlín pri zváraní.
Preventívne opatrenia:
a. Prísne kontrolujte obsah škodlivých nečistôt S a P.
b. Upravte textúru zvarového kovu. Dvojfázový štruktúrny zvar má dobrú odolnosť proti praskaniu. Delta fáza vo zvare môže zjemniť zrná, eliminovať smerovosť jednofázového austenitu, znížiť segregáciu škodlivých nečistôt na hranici zŕn a delta fáza môže rozpustiť viac S, P a môže znížiť medzifázovú energiu a organizovať tvorba medzikryštalického tekutého filmu.
c. Upravte zloženie zliatiny zvarového kovu. Vhodne zvýšte obsah Mn, C a N v jednofázovej austenitickej oceli a pridajte malé množstvo stopových prvkov, ako je cér, krumpáč a tantal (ktoré môžu zjemniť štruktúru zvaru a vyčistiť hranice zŕn), aby sa znížilo praskanie za tepla. citlivosť.
d. procesné opatrenia. Minimalizujte prehrievanie roztaveného kúpeľa, aby ste zabránili tvorbe hrubých stĺpcových kryštálov, a použite malú energiu vedenia a zvary s malým prierezom.
Napríklad austenitické ocele typu 25-20 sú náchylné na trhliny pri skvapalňovaní. Prísnym obmedzením obsahu nečistôt a veľkosti zŕn základného kovu, prijatím metód zvárania s vysokou hustotou energie, malou energiou vedenia a zvýšením rýchlosti chladenia spojov a ďalších opatrení.
4. Krehnutie zvarových spojov
Oceľ s pevnosťou za tepla by mala zabezpečiť plasticitu zvarového spoja a zabrániť krehnutiu pri vysokej teplote; od nízkoteplotnej ocele sa vyžaduje dobrá húževnatosť pri nízkych teplotách, aby sa zabránilo krehnutiu zvarového spoja pri nízkych teplotách.
5. Veľká deformácia zvárania
V dôsledku nízkej tepelnej vodivosti a veľkého koeficientu rozťažnosti je deformácia zvárania veľká a na zabránenie deformácii je možné použiť prípravok. Metódy zvárania a výber zváracích materiálov pre austenitické nehrdzavejúce ocele:
Austenitickú nehrdzavejúcu oceľ je možné zvárať argónovým volfrámovým oblúkovým zváraním (TIG), tavnou elektródou argónovým oblúkovým zváraním (MIG), plazmovým argónovým oblúkovým zváraním (PAW) a zváraním pod tavivom (SAW). Austenitická nehrdzavejúca oceľ má nízky zvárací prúd v dôsledku nízkeho bodu topenia, nízkej tepelnej vodivosti a vysokého odporu. Úzke zvary a guľôčky by sa mali použiť na skrátenie času zotrvania pri vysokej teplote, zabránenie zrážaniu karbidov, zníženie napätia pri zmrašťovaní zvaru a zníženie citlivosti na tepelné trhliny.
Zloženie prídavných materiálov na zváranie, najmä legujúcich prvkov Cr a Ni, je vyššie ako zloženie základného kovu. Zváracie prídavné materiály obsahujúce malé množstvo (4-12 %) feritu sa používajú na zabezpečenie dobrej odolnosti zvaru voči praskaniu (praskanie za studena, za tepla, korózne praskanie pod napätím). Ak feritová fáza nie je vo zvare povolená alebo nemožná, mali by sa zvoliť zváracie materiály obsahujúce Mo, Mn a iné legujúce prvky.
C, S, P, Si a Nb v prídavných materiáloch by mali byť čo najnižšie. Nb spôsobí praskliny pri tuhnutí v čistých austenitových zvaroch, ale malému množstvu feritu vo zvaroch sa dá účinne vyhnúť. Pre zvárané konštrukcie, ktoré je potrebné po zváraní stabilizovať alebo odľahčiť, sa zvyčajne vyberajú zváracie materiály s obsahom Nb. Zváranie pod tavivom sa používa na zváranie stredných dosiek a stratu horenia Cr a Ni je možné doplniť prechodom zliatinových prvkov v tavive a zváracom drôte; kvôli veľkej hĺbke prieniku by sa mala venovať pozornosť zabráneniu vzniku horúcich trhlín v strede zvaru a odolnosti tepelne ovplyvnenej zóny proti korózii. Sexuálna redukcia. Pozornosť by sa mala venovať výberu tenšieho zváracieho drôtu a menšej energie zváracieho vedenia a zvárací drôt by mal mať nízky obsah Si, S a P. Obsah feritu vo zvare z žiaruvzdornej nehrdzavejúcej ocele by nemal presiahnuť 5 %. Pre austenitickú nehrdzavejúcu oceľ s obsahom Cr a Ni vyšším ako 20 % by sa mal použiť zvárací drôt s vysokým obsahom Mn (6-8 %) a ako tavivo by sa malo použiť alkalické alebo neutrálne tavidlo, aby sa zabránilo pridávaniu Si do zvaru a zlepšiť jej odolnosť voči praskaniu. Špeciálne tavidlo pre austenitickú nehrdzavejúcu oceľ má veľmi malý prídavok Si, ktorý môže prenášať zliatinu na zvar, aby kompenzoval stratu horenia zliatinových prvkov, aby sa splnili požiadavky na výkon zvaru a chemické zloženie.
