Austenitiske svejsehemmeligheder i rustfrit stål, du behøver at kende

Austenitisk rustfrit stålhar typisk en mikrostruktur bestående af ren austenit ved stuetemperatur; dog indeholder nogle varianter en lille mængde ferrit, som hjælper med at forhindre varme revner. På grund af deres fremragende svejsbarhed anvendes austenitiske rustfrie stål i vid udstrækning i industrier som kemisk forarbejdning og fremstilling af trykbeholdere til oliesektoren. Ikke desto mindre, hvis svejseoperationer udføres forkert, er austenitiske rustfrie stål modtagelige for forskellige problemer, herunder intergranulær korrosion, varmerevner, spændingskorrosionsrevner og dårlig svejsevulstdannelse.

I. Intergranulær korrosion

en. Årsager til intergranulær korrosion

Intergranulær korrosion forekommer ved korngrænserne; derfor omtales det som intergranulær korrosion. Det repræsenterer en af ​​de farligste former for nedbrydning for austenitisk rustfrit stål. Det er karakteriseret ved korrosion, der trænger dybt ind i metallet langs korngrænserne, hvilket resulterer i et fald i både de mekaniske egenskaber og korrosionsbestandigheden af ​​metallet.

Når austenitisk rustfrit stål holdes inden for temperaturområdet fra 450 grader til 850 grader i en vis periode, udfældes chromcarbider (Cr23C6) ved korngrænserne. Det krom, der kræves til denne nedbør, trækkes primært fra kornenes overfladelag; hvis chrom fra kornets indre ikke kan diffundere udad hurtigt nok til at genopbygge disse overfladelag, vil chromindholdet ved korngrænserne-specifikt i overfladelagene af kornene-falde, hvilket skaber en "chrom-udtømt zone." Under påvirkning af aggressive ætsende medier bliver disse chrom-udtømte zoner ved korngrænserne modtagelige for angreb, hvilket resulterer i intergranulær korrosion. Rustfrit stål påvirket af intergranulær korrosion må ikke udvise nogen synlige ændringer på overfladen; men når det udsættes for stress, vil det brække langs korngrænserne, hvilket resulterer i et næsten fuldstændigt tab af strukturel styrke.

b. Foranstaltninger til at forhindre intergranulær korrosion

Vælg svejseelektroder i rustfrit stål med ultra-lavt kulstofindhold (C Mindre end eller lig med 0,03%) eller dem, der indeholder stabiliserende elementer såsom titanium eller niobium.

Anvend "lav-varme-input" svejseparametre. Målet er at minimere opholdstiden inden for det kritiske temperaturområde (450 grader –850 grader). Dette opnås ved at bruge lave svejsestrømme, høje rejsehastigheder, korte buelængder og undgå tværgående vævebevægelser. Tvungen afkølingsmetoder (f.eks. brug af kobberbagsideplader eller vandkøling) kan anvendes på svejsesømmen for at accelerere afkølingshastigheden af ​​den svejste samling og reducere størrelsen af ​​den varme-påvirkede zone (HAZ).

Ved multi-passagesvejsning skal inter-passagetemperaturen være strengt kontrolleret; den foregående svejsestreng skal have lov til at afkøle til under 60 grader, før den næste gennemløb afsættes. Svejsesømmen på den side af komponenten, der kommer i kontakt med det ætsende medium, skal svejses sidst. Der bør udføres en efter-svejseopløsning: arbejdsemnet opvarmes til en temperatur mellem 1050 grader og 1150 grader efterfulgt af bratkøling. Denne proces får Cr23C6-udfældningerne ved korngrænserne til at genopløses i kornets indre, hvorved der genoprettes en ensartet austenitisk mikrostruktur.

II. Hot Cracking

Årsager til Hot Cracking

 

Et stort temperaturinterval mellem liquidus- og soliduslinjerne-hvilket betyder et bredt temperaturområde under størkningsprocessen-fører til alvorlig adskillelse af urenheder med lavt-smeltepunkt-, som har tendens til at koncentrere sig ved korngrænserne. Ydermere resulterer en høj termisk udvidelseskoefficient i betydelige spændinger under afkøling og krympning.

Foranstaltninger til at kontrollere varme revner

Styr mikrostrukturen af ​​svejsemetallet; ideelt set bør svejsemetallet udvise en dupleksstruktur, hvor ferritindholdet holdes på eller under 3 %-5 %. Dette skyldes, at ferrit har kapacitet til at opløse betydelige mængder af skadelige urenheder såsom svovl (S) og fosfor (P). Kontroller den kemiske sammensætning; at reducere indholdet af nikkel, kulstof, svovl og fosfor i svejsemetallet-og samtidig øge niveauet af elementer som krom, molybdæn, silicium og mangan-kan effektivt minimere forekomsten af ​​varme revner.

Vælg en passende type elektrodebelægning. Brugen af ​​lav-hydrogen--type coatede elektroder fremmer kornforfining i svejsemetallet, reducerer urenhedsadskillelse og forbedrer modstanden mod revner. Omvendt besidder sur-type coatede elektroder stærke oxiderende egenskaber, hvilket fører til betydelig afbrænding- af legeringselementer og en deraf følgende reduktion i revnemodstand; desuden resulterer de i grove-kornstrukturer, hvilket gør svejsningen meget modtagelig for varme revner. Anvend passende svejseparametre og kølehastigheder. Brug "kolde" svejseparametre-specifikt, lav strøm og høj rejsehastighed-for at forhindre overophedning af svejsebassinet og for at lette hurtig afkøling; dette minimerer adskillelse og forbedrer modstanden mod revner. Ved multi-svejsning skal du nøje kontrollere interpass-temperaturen; sørg for, at den foregående svejsestreng er afkølet til 60 grader, før den næste lim afsættes.

III. Spændingskorrosionsrevner

Årsager til spændingskorrosion

 

Spændingskorrosionsrevner (SCC) er et fænomen med forsinket revnedannelse, der opstår i svejsede samlinger, når de udsættes for trækspændinger i et specifikt korrosivt miljø. I austenitiske svejsede samlinger af rustfrit stål repræsenterer SCC en særlig alvorlig svigtmåde, der manifesterer sig som et sprødt brud, der ikke er ledsaget af makroskopisk plastisk deformation.

 

Foranstaltninger mod spændingskorrosion

 

Etablere passende formgivnings-, forarbejdnings- og samlingsprocedurer for at minimere afkøling-induceret deformation så meget som muligt; undgå tvungen samling; og forhindre introduktionen af ​​forskellige overfladedefekter under samlingsprocessen (da forskellige monteringsrelaterede-ridser og bueangreb kan tjene som revneinitieringssteder for SCC og er tilbøjelige til at udvikle sig til korrosionshuller). Vælg svejsetilbehør med omtanke. Svejsemetallet og basismetallet skal være godt-afstemt for at forhindre dannelsen af ​​uønskede mikrostrukturer-såsom grovkornet korn eller hård, sprød martensit. Anvend passende svejseprocesser. Sørg for, at svejsestrengen udviser god morfologi, fri for defekter, der kan fremkalde spændingskoncentrationer eller gruber (f.eks. underskæring); desuden skal du anvende en rationel svejsesekvens for at minimere resterende svejsespændinger. Implementer stress{11}}behandlinger. Dette involverer typisk varmebehandlinger efter-svejsning, såsom fuld udglødning eller udglødning; i tilfælde, hvor varmebehandling er svær at udføre, kan alternative metoder-såsom efter-svejseblæsning eller sønderblæsning-anvendes.

 

IV. Dårlig svejsevulstdannelse

en. Årsager til dårlig svejsestrengdannelse

Ved svejsning af austenitisk rustfrit stål resulterer det høje indhold af legeringselementer i svejsemetallet i dårlig fluiditet af svejsebassinet, hvilket ofte fører til dårlig dannelse af svejsestrengoverfladen. Dette kommer primært til udtryk som forringet dannelse på bagsiden af ​​rodpassagen og en ru overfladefinish på cappassagen. Selvom virkningen af ​​dårlig overfladedannelse på svejseydelsen ikke er særlig tydelig under omgivende eller høje-temperatur-driftsforhold, under lave-temperaturforhold, kan spændingskoncentrationerne induceret af sådanne defekter påvirke svejsningens lave-temperaturydelse lige så væsentligt som interne svejsedefekter.

b. Foranstaltninger til dårlig svejsestrengdannelse

Problemer vedrørende dårlig dannelse af svejsestrenge-såvel som problemet med intergranulær korrosion i den varme-påvirkede zone (HAZ)-kan effektivt løses gennem optimering af svejseprocesser. Specifikt gør brug af Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) til rodpassagen, kombineret med brugen af ​​lav svejsevarmeinput, mulighed for effektiv kontrol over, i hvilket omfang HAZ'en udsættes for sensibiliseringstemperaturområdet.

Austenitisk rustfrit stål er et meget brugt materiale i den kemiske og petrokemiske industri; dens svejsning er dog tilbøjelig til fire primære typer af defekter-såsom intergranulær korrosion og varmerevner-hvis de grundlæggende årsager i høj grad er forbundet med temperaturkontrol, elementær adskillelse og resterende spænding. I bedste fald kompromitterer disse problemer blot svejsemorfologien; i værste fald forringer de materialets ydeevne drastisk eller udfælder endda sprøde brud. Effektive forebyggelses- og kontrolstrategier kræver derfor omfattende styring på tværs af flere faser-inklusive elektrodevalg, svejseparameteroptimering og efter-svejsebehandling-med den præcise kontrol af varmetilførslen som det kritiske fokuspunkt.