Карактеристике заваривања аустенитног нерђајућег челика и избор шипке за заваривање

Аустенитни нерђајући челик има добру заварљивост и тренутно се највише користи у индустрији. Генерално, при заваривању нису потребне посебне технолошке мере. У овом раду детаљно су анализирани узроци настанка врућих прслина, интергрануларне корозије, напонске корозије, кртости заварених спојева (кртост на ниским температурама, кртост сигма фазе, кртљење линије фузије) и превентивне мере,

Кроз теоријску и практичну анализу карактеристика заваривања представљени су принципи избора и методе избора електрода за аустенитне нерђајуће челике при заваривању различитих материјала иу различитим условима радног окружења.

Нерђајући челик се све више користи у ваздухопловству, нафтној, хемијској и индустрији атомске енергије. Нерђајући челик је подељен на хром нерђајући челик, хром-никл нерђајући челик према хемијском саставу и феритни нерђајући челик, мартензитни нерђајући челик, аустенитни нерђајући челик и аустенитно-феритни дуплекс нерђајући челик.

Међу нерђајућим челицима, аустенитни нерђајући челик (нерђајући челик типа 18-8) има бољу отпорност на корозију од других нерђајућих челика; његова снага је мања, али су пластичност и жилавост одличне; његове перформансе заваривања су добре, и углавном се користи за хемијске контејнере, опрему и тренутно је најчешће коришћени нерђајући челик у индустрији.

Иако аустенитни нерђајући челик има многе предности, ако је процес заваривања нетачан или је материјал за заваривање неправилно одабран, доћи ће до многих дефеката, што ће на крају утицати на перформансе.

Карактеристике заваривања аустенитног нерђајућег челика

• Склон термичким пукотинама

Вруће пукотине аустенитног нерђајућег челика релативно се лако стварају дефекти током заваривања, укључујући уздужне и попречне пукотине заварених спојева, напрслине од неравнина, пукотине корена при заваривању подлоге и међуслојне пукотине код вишеслојног заваривања, итд., посебно када је садржај никла релативно релативно. висока. Високоаустенитни нерђајући челици се лакше производе.

1. Узрок

(1) Линије течне и чврсте фазе аустенитног нерђајућег челика имају велики интервал, дуго време кристализације, а једнофазна кристалографска оријентација аустенита је јака, тако да је сегрегација нечистоћа релативно озбиљна.

(2) Топлотна проводљивост је мала, а коефицијент линеарне експанзије је велики, што ће створити велики унутрашњи напон заваривања (обично затезни напон шава и зоне утицаја топлоте) током заваривања.

(3) Компоненте аустенитног нерђајућег челика, као што су Ц, С, П, Ни, итд., формираће еутектику ниске тачке топљења у растопљеном базену. На пример, тачка топљења Ни3С2 формираног од С и Ни је 645 степени, док је тачка топљења Ни-Ни3С2 еутектика само 625 степени.

2. Превентивне мере

(1) Користите завар са двофазном структуром да бисте метал шава учинили аустенитном и феритном двофазном структуром што је више могуће, и контролишите садржај ферита испод 3 до 5%, што може пореметити правац стубних кристала аустенита. оплемењивање зрна. А ферит може да раствори више нечистоћа од аустенита, чиме се смањује сегрегација еутектика ниског топљења у границама зрна аустенита.

(2) Мере процеса заваривања У процесу заваривања, покушајте да користите висококвалитетне електроде са алкалним премазом, користите малу енергију линије, малу струју, брзо заваривање без замаха, покушајте да попуните лукну јаму на крају и користите заваривање аргоном за дно итд. Смањите напрезање заваривања и пукотине.

(3) Контролишите хемијски састав Строго ограничите садржај нечистоћа као што су С и П у завару да бисте смањили еутектику ниске тачке топљења.

• Интергрануларна корозија

Корозија се јавља између зрна, што резултира губитком везе између зрна, скоро потпуним губитком чврстоће и ломљењем дуж граница зрна при напрезању.

1. узрок

Према теорији исцрпљивања хрома, када се завар и зона захваћена топлотом загреју до температуре сензибилизације од 450 до 850 степени (опасна температурна зона), због великог атомског радијуса Цр, брзина дифузије је мала, а презасићени угљеник тежи ка зрнима аустенита. Граница дифундује и формира Цр23Ц6 на граници зрна са једињењем хрома на граници зрна, што резултира границом зрна са лошим хромом, што није довољно да се одупре корозији.

2. Превентивне мере

(1) Контролисање садржаја угљеника

Користите потрошни материјал за заваривање нерђајућег челика са ниским или ултра ниским садржајем угљеника (В(Ц) Мањи или једнак 0.03%). Као што је А002 и тако даље.

(2) Додајте стабилизатор

Додавање Ти, Нб и других елемената који имају јачи афинитет са Ц од Цр у челику и материјалима за заваривање може се комбиновати са Ц да би се формирали стабилни карбиди, чиме се избегава смањење хрома на границама зрна аустенита. Обично коришћени нерђајући челик и материјали за заваривање садрже Ти, Нб, као што су 1Цр18Ни9Ти, 1Цр18Ни12МО2Ти челик, Е347-15 електрода, Х0Цр19Ни9Ти жица за заваривање итд.

(3) Усвојити двосмерну организацију

Одређена количина елемената који формирају ферит, као што су Цр, Си, АЛ, МО, итд., се топи у завар помоћу жице или електроде, тако да се шав формира у двофазну структуру аустенит + ферит , јер је Цр у. Брзина дифузије у фериту је већа од оне у аустениту, тако да Цр брже дифундује до граница зрна у фериту, што ублажава појаву исцрпљивања хрома у границама зрна аустенита. Генерално, садржај ферита у металу шава контролише се на 5% до 10%. Ако има превише ферита, завар ће постати крхак.

(4) Брзо хлађење

Пошто аустенитни нерђајући челик не изазива очвршћавање, током процеса заваривања можете покушати да повећате брзину хлађења завареног споја, као што је хлађење бакарном позадином или директно заливање испод завареног споја.

У процесу заваривања, мере као што су мала струја, велика брзина заваривања, кратки лук и заваривање са више пролаза могу се користити за скраћивање времена задржавања завареног споја у опасној температурној области, како би се избегло стварање хрома. -осиромашена област.

(5) Спровести третман раствором или топлотну обраду хомогенизације. После заваривања, загрејте заварени спој до 1050-1100 степена, тако да се карбиди поново растворе у аустенит, а затим брзо охладе да формирају стабилну једнофазну аустенитну структуру.

Поред тога, може се извршити и топлотна обрада хомогенизације на 850-900 степену у трајању од 2 сата. У овом тренутку, Цр у зрнима аустенита дифундује до граница зрна, а садржај Цр на границама зрна поново достиже више од 12%, тако да се зрна неће формирати. кородирао.

• Напонска корозија пуцање

Корозионо оштећење метала комбинованим дејством напона и корозивног медија. Према случајевима пуцања напонске корозије и експерименталним студијама опреме и делова од нерђајућег челика, може се сматрати да под комбинованим дејством одређеног статичког затезног напона и специфичног електрохемијског медијума на одређеној температури, постојећи нерђајући челик има могућност производећи напонску корозију.

Једна од највећих карактеристика корозије под напоном је селективност у комбинацији корозивних медија и материјала. Лако је изазвати напонску корозију аустенитног нерђајућег челика, углавном хлороводоничне киселине и хлорида који садрже хлоридне јоне, као и сумпорну киселину, азотну киселину, хидроксид (алкалије), морску воду, водену пару, водени раствор Х2С, концентровани НаХЦО{{1} }НХ3+водени раствор НаЦл и други медији Сачекајте.

1. Узрок

Пуцање од корозије под напоном је појава одложеног пуцања која се јавља када су заварени спојеви подвргнути затезном напрезању у специфичном корозивном окружењу. Напонске корозионе пукотине заварених спојева од аустенитног нерђајућег челика представљају озбиљан облик квара заварених спојева, који се манифестује као крхки лом без пластичне деформације.

2. Превентивне мере

(1) Разумно формулишите процес формирања и монтаже како бисте минимизирали степен деформације хладног рада, избегли присилно састављање и спречили све врсте ожиљака током процеса монтаже (све врсте ожиљака од монтаже и опекотина лука ће постати извор пукотина СЦЦ-а , што је лако изазвати корозију.

(2) Разуман избор потрошног материјала за заваривање. Шав за заваривање и основни метал треба да се добро поклапају, без икакве лоше структуре, као што је грубо зрно и тврд и ломљив мартензит.

(3) Усвојите одговарајући процес заваривања како бисте осигурали да је шав за заваривање добро формиран и да не производи концентрацију напона или дефекте удубљења, као што је подрезивање, итд., усвојите разумну секвенцу заваривања како бисте смањили ниво преосталог напрезања заваривања. На пример, избегавајте унакрсне заваре, промените жлеб у облику слова И у жлеб у облику слова Кс, на одговарајући начин смањите угао жлеба, користите кратку заварену траку и користите малу енергију линије.

(4) Термичка обрада након заваривања за третман ублажавања напрезања, као што је потпуно жарење или жарење након заваривања; Уклањање чекићем након заваривања или пеначење се користи када је топлотна обрада тешко изводљива.

(5) Мере управљања производњом за контролу нечистоћа у медијуму, као што су О2, Н2, Х2О, итд. у медијуму течног амонијака, Х2С у течном нафтном гасу, О2, Фе3+, Цр6+, итд. у раствору хлорида, третман против корозије: као што је слој премаза, облога или катодна заштита, итд., Додајте инхибитор корозије.

• Крхкост заварених спојева

Након што се завар од аустенитног нерђајућег челика загрева на високој температури током одређеног временског периода, феномен ударне жилавости ће се смањити, што се назива крхкост.

1. Нискотемпературна кртост метала шава (кртост од 475 степени)

(1) Узрок

Двофазна структура завара која садржи више феритних фаза (више од 15% до 20%), након загревања на 350 до 500 степени, пластичност и жилавост ће се значајно смањити. Пошто је брзина кртости највећа на 475 степени, то се назива кртост од 475 степени.

За заварене спојеве од аустенитног нерђајућег челика, отпорност на корозију или отпорност на оксидацију није увек најкритичније својство, али када се користи на ниским температурама, пластична жилавост метала шава постаје критична особина.

Да би се испунили захтеви жилавости на ниским температурама, структура завара се обично нада да ће добити једну аустенитну структуру како би се избегло постојање делта ферита. Присуство делта ферита увек погоршава жилавост на ниским температурама, а што је садржај већи, то је кртост озбиљнија.

(2) Превентивне мере

①Полазећи од претпоставке да се обезбеди отпорност на пуцање и отпорност на корозију метала шава, феритну фазу треба контролисати на ниском нивоу, око 5%.

②Заварени спојеви који су крхки на 475 степени могу се елиминисати гашењем на 900 степени.

2. Сигма-фазна кртост заварених спојева

(1) Узроци

The long-term use of austenitic stainless steel welded joints in the temperature range of 375 to 875 ° C will produce an inter-FeCr compound called σ phase. The σ phase is hard and brittle (HRC>68).

Као резултат таложења σ фазе, ударна жилавост шава нагло опада, што се назива кртљење σ фазе. σ фаза се углавном појављује само у завару двофазне структуре; када радна температура пређе 800 ~ 850 степени, σ фаза ће се такође исталожити у једнофазном аустенитном завару.

(2) Превентивне мере

①Ограничите садржај ферита у металу шава (мање од 15%); користите суперлегиране материјале за заваривање, односно материјале за заваривање са високим садржајем никла и стриктно контролишите садржај Цр, Мо, Ти, Нб и других елемената.

② Мала спецификација је усвојена да би се смањило време задржавања метала заваривања на високој температури

③ σ фаза која је исталожена је подвргнута третману чврстим раствором када услови дозвољавају, тако да се σ фаза раствори у аустенит.

④Загрејте заварени спој на 1000-1050 степен, а затим га брзо охладите. σ фаза се генерално не производи у челику 1Цр18Ни9Ти.

3. Линија фузије је крхка

(1) Узроци

Када се аустенитни нерђајући челик користи дуже време на високој температури, појавиће се крхки лом дуж неколико зрна изван линије фузије.

(2) Мере превенције и контроле

Додавање Мо челику може побољшати способност челика да се одупре лому при високим температурама.

Кроз горњу анализу, само разуман избор горе наведених мера процеса заваривања или материјала за заваривање може избећи горе наведене дефекте заваривања. Аустенитни нерђајући челик има одличну заварљивост и скоро све методе заваривања се могу користити за заваривање аустенитног нерђајућег челика.

Међу различитим методама заваривања, заваривање електродама има предности прилагођавања различитим положајима и различитим дебљинама плоча и широко се користи. Следеће се фокусира на анализу принципа избора и метода аустенитних електрода од нерђајућег челика за различите намене.

Кључне тачке за избор електрода за аустенитни нерђајући челик

Нерђајући челик се углавном користи за отпорност на корозију, али се такође користи као челик отпоран на топлоту и челик за ниске температуре. Због тога, приликом заваривања нерђајућег челика, перформансе електроде морају одговарати сврси нерђајућег челика. Електроде од нерђајућег челика морају бити одабране према основном металу и радним условима (укључујући радну температуру и контактни медијум, итд.).

(1) Тачка 1

Уопштено говорећи, избор електроде може се односити на материјал основног метала и изабрати електроду истог или сличног састава као и основни метал. Као што је: А102 одговара 0Цр18Ни9, А137 одговара 1Цр18Ни9Ти.

(2) Тачка 2

Пошто садржај угљеника има велики утицај на отпорност нерђајућег челика на корозију, генерално се бира електрода од нерђајућег челика чији садржај угљеника у депонованом металу није већи од оног у основном металу. Као што је 316Л, мора да користи А022 електроду.

(3) Тачка 3

Метал шава аустенитног нерђајућег челика треба да обезбеди механичка својства. Ово се може потврдити квалификацијом поступка заваривања.

(4) Тачка 4 (аустенитни челик отпоран на топлоту)

За нерђајући челик отпоран на топлоту (аустенитни челик отпоран на топлоту) који ради на високој температури, изабрана електрода треба углавном да задовољи отпорност на вруће пукотине метала шава и перформансе завареног споја на високим температурама.

1. За аустенитне челике отпорне на топлоту са Цр/Ни већим или једнаким 1, као што је 1Цр18Ни9Ти, итд., углавном се користе аустенитно-феритне електроде од нерђајућег челика, а препоручљиво је да метал шава садржи 2-5 % ферита. Када је садржај ферита пренизак, отпорност на пуцање метала шава је лоша; ако је превисок, лако је формирати сигма фазу кртости током дуготрајне употребе на високој температури или топлотној обради, што доводи до пукотина.

Као што су А002, А102, А137. У неким специјалним применама, када може бити потребан сав аустенитни заварени метал, као што су електроде А402, А407, итд.

2. За стабилне аустенитне челике отпорне на топлоту са Цр/Ни<1, such as Cr16Ni25Mo6, etc., it is generally necessary to increase the Mo, W, Mn in the weld metal while ensuring that the chemical composition of the weld metal is approximately similar to that of the base metal. The content of such elements can improve the crack resistance of the weld while ensuring the thermal strength of the weld metal. Such as using A502, A507.

(5) Тачка 5 (нерђајући челик отпоран на корозију)

За нерђајући челик отпоран на корозију који ради у различитим корозивним медијима, електроду треба одабрати према медијуму и радној температури и обезбедити њену отпорност на корозију (извршити тест корозионих перформанси заварених спојева).

1. За медијум са радном температуром изнад 300 степени и јаком корозивношћу, мора се користити електрода која садржи стабилизациони елемент Ти или Нб или нерђајући челик са ултра ниским садржајем угљеника. Као што су А137 или А002 и тако даље.

2. За медијум који садржи разблажену сумпорну киселину или хлороводоничну киселину, често се користе електроде од нерђајућег челика које садрже Мо или Мо и Цу, као што су: А032, А052 итд.

3. За опрему са слабом корозијом или само да би се избегло загађење рђе, могу се користити електроде од нерђајућег челика без Ти или Нб. Да би се обезбедила отпорност на корозију метала шава, користе се суперлегирани потрошни материјали за заваривање, односно садржај легирајућих елемената отпорних на корозију (Цр, Ни, итд.) у металу шава је већи од садржаја основног метала. . На пример, користите материјале за заваривање типа 00Цр18Ни12Мо2 (као што је А022) да заварите 00Цр19Ни10 заварене спојеве.

(6) Тачка 6

За аустенитни нерђајући челик који ради у условима ниских температура, жилавост завареног споја на ударе при ниским температурама на радној температури треба да се гарантује, тако да се користе чисте аустенитне електроде. Као што су А402, А407.

(7) Тачка 7

Доступне су и електроде од легуре на бази никла. На пример, супер аустенитни нерђајући челик типа Мо6 заварен је потрошним материјалом за заваривање на бази никла са Мо до 9%.

(8) Тачка 8: Избор типа премаза електроде

1. Пошто сам двофазни аустенитни челични завар садржи одређену количину ферита, има добру пластичност и жилавост. Из перспективе отпорности метала шава на пуцање, упоређују се основни премаз и електрода за облагање титанијум калцијума. Разлика није толико значајна као код електрода од угљеничног челика. Због тога се у практичним применама више пажње поклања перформансама процеса заваривања, а користи се већина електрода са шифром типа премаза 17 или 16 (као што су А102А, А102, А132 итд.).

2. Само када је структурна крутост веома висока или је отпорност на пуцање метала шава лоша (као што је неки мартензитни хром нерђајући челик, чисти аустенитни хром-никл нерђајући челик, итд.), може се размотрити избор премаза код 15 . Електроде од нерђајућег челика са основним премазом (као што су А107, А407, итд.).

У закључку

Укратко, заваривање аустенитног нерђајућег челика има своје јединствене карактеристике, а посебно се истиче избор електрода за заваривање аустенитног нерђајућег челика. Дугогодишњом праксом доказано је да се наведеним мерама може постићи различито заваривање за различите материјале. Методе и електроде од различитих материјала, електроде од нерђајућег челика морају се одабрати према основном металу и условима рада (укључујући радну температуру и контактни медијум, итд.). За нас има добар оријентациони значај, тако да је могуће постићи очекивани квалитет заваривања.