Austeniittiset ruostumattomat teräksetniillä on tyypillisesti mikrorakenne, joka koostuu puhtaasta austeniitista huoneenlämpötilassa; Jotkut versiot sisältävät kuitenkin pienen määrän ferriittiä, mikä auttaa estämään kuumahalkeilua. Erinomaisen hitsattavuuden ansiosta austeniittisia ruostumattomia teräksiä käytetään laajalti teollisuudessa, kuten kemiankäsittelyssä ja öljyalan paineastioiden valmistuksessa. Siitä huolimatta, jos hitsaustoimenpiteet suoritetaan väärin, austeniittiset ruostumattomat teräkset ovat alttiita erilaisille ongelmille, mukaan lukien rakeiden välinen korroosio, kuumahalkeilu, jännityskorroosiohalkeilu ja huono hitsauspalojen muodostuminen.
Mitkä ovat austeniittiseen ruostumattomaan teräkseen liittyvät hitsausongelmat?
I. Rakeiden välinen korroosio
a. Rakeiden välisen korroosion syyt
Raerajoilla tapahtuu rakeiden välistä korroosiota; siksi sitä kutsutaan rakeidenväliseksi korroosioksi. Se edustaa yhtä vaarallisimmista austeniittisten ruostumattomien terästen hajoamismuodoista. Sille on ominaista korroosio, joka tunkeutuu syvälle metalliin raerajoja pitkin, mikä johtaa sekä metallin mekaanisten ominaisuuksien että korroosionkestävyyden heikkenemiseen.
Kun austeniittista ruostumatonta terästä pidetään lämpötila-alueella 450-850 astetta tietyn ajan, kromikarbidit (Cr23C6) saostuvat raerajoilla. Tähän saostukseen tarvittava kromi saadaan pääasiassa rakeiden pintakerroksista; jos kromi jyvien sisätiloista ei voi diffundoitua ulospäin tarpeeksi nopeasti täydentääkseen näitä pintakerroksia, kromipitoisuus raerajoilla -erityisesti jyvien pintakerroksissa- putoaa, jolloin syntyy "kromi{7}}tyhjentynyt vyöhyke." Aggressiivisten syövyttävien väliaineiden vaikutuksesta nämä raerajojen kromi{9}}tyhjentyneet vyöhykkeet tulevat alttiiksi hyökkäyksille, mikä johtaa rakeiden väliseen korroosioon. Ruostumattomassa teräksessä, jossa on rakeiden välinen korroosio, ei saa olla näkyviä muutoksia pinnassaan; kuitenkin, kun se altistetaan rasitukselle, se murtuu raerajoja pitkin, mikä johtaa lähes täydelliseen rakenteellisen lujuuden menettämiseen.
b. Toimenpiteet rakeiden välisen korroosion estämiseksi
Valitse ruostumattomasta teräksestä valmistetut hitsauselektrodit, joissa on ultra-vähähiilipitoisuus (C enintään 0,03 %) tai ne, jotka sisältävät stabiloivia elementtejä, kuten titaania tai niobiumia.
Käytä hitsausparametreja "alhainen-lämpö-". Tavoitteena on minimoida viipymäaika kriittisen lämpötila-alueen sisällä (450-850 astetta). Tämä saavutetaan käyttämällä alhaisia hitsausvirtoja, suuria kulkunopeuksia, lyhyitä valokaaren pituuksia ja välttämällä poikittaisia kudontaliikkeitä. Pakotettuja jäähdytysmenetelmiä (esim. käyttämällä kuparisia taustalevyjä tai vesijäähdytystä) voidaan soveltaa hitsaussaumaan nopeuttamaan hitsausliitoksen jäähtymisnopeutta ja pienentämään lämpö-vyöhykkeen (HAZ) kokoa.
Monivaihehitsauksessa kulkujen välistä lämpötilaa on valvottava tarkasti. edellisen hitsauspalon tulee antaa jäähtyä alle 60 asteeseen ennen seuraavan hitsin levittämistä. Syövyttävän väliaineen kanssa kosketuksissa olevan komponentin puolen hitsisauma tulee hitsata viimeisenä. Jälki-hitsausliuoskäsittely tulee suorittaa: työkappale kuumennetaan 1050-1150 asteen lämpötilaan, minkä jälkeen suoritetaan karkaisu. Tämä prosessi saa Cr23C6-saostuman raerajoilla liukenemaan uudelleen rakeiden sisäosaan, mikä palauttaa tasaisen austeniittisen mikrorakenteen.
II. Kuuma krakkaus
Kuumahalkeilun syyt
Likvidus- ja solidusviivojen välinen suuri lämpötilaväli-tarkoittaa laajaa lämpötila-aluetta jähmettymisprosessin aikana-johtaa vakavaan matalan-sulamispisteen-epäpuhtauksien erottumiseen, jotka pyrkivät keskittymään raerajoille. Lisäksi korkea lämpölaajenemiskerroin aiheuttaa merkittäviä jännityksiä jäähtymisen ja kutistumisen aikana.
Toimenpiteet kuumahalkeilun hallitsemiseksi
Ohjaa hitsausmetallin mikrorakennetta; ihannetapauksessa hitsausmetallilla tulisi olla kaksisuuntainen rakenne ja ferriittipitoisuus pidetään 3–5 %:ssa tai sen alapuolella. Tämä johtuu siitä, että ferriitillä on kyky liuottaa merkittäviä määriä haitallisia epäpuhtauksia, kuten rikkiä (S) ja fosforia (P). valvoa kemiallista koostumusta; nikkelin, hiilen, rikin ja fosforin pitoisuuden vähentäminen hitsausmetallissa-samalla kun lisäämällä elementtien, kuten kromin, molybdeenin, piin ja mangaanin-pitoisuuksia, voidaan tehokkaasti minimoida kuumahalkeilun esiintyminen.
Valitse sopiva elektrodin pinnoitetyyppi. Matala-vety--tyyppisten päällystettyjen elektrodien käyttö edistää rakeiden jalostumista hitsausmetallissa, vähentää epäpuhtauksien erottelua ja parantaa halkeilunkestävyyttä. Sitä vastoin happamilla-tyyppisillä päällystetyillä elektrodeilla on voimakkaita hapettavia ominaisuuksia, mikä johtaa seosaineiden merkittävään palamiseen Lisäksi ne johtavat karkeisiin-raerakenteisiin, jolloin hitsaus on erittäin herkkä kuumahalkeilulle. Käytä sopivia hitsausparametreja ja jäähdytysnopeuksia. Käytä "kylmiä" hitsausparametreja-erityisesti, pientä virtaa ja suurta kulkunopeutta-estääksesi hitsausaltaan ylikuumenemisen ja helpottaaksesi nopeaa jäähtymistä. tämä minimoi segregaatiota ja parantaa halkeamankestävyyttä. Monivaihehitsauksessa valvo tiukasti kulkujen välistä lämpötilaa. Varmista, että edellinen hitsauspalo on jäähtynyt 60 asteeseen ennen seuraavan palteen levittämistä.
III. Stressikorroosiohalkeilu
Stressikorroosiohalkeilun syyt
Jännityskorroosiohalkeilu (SCC) on hidastetun halkeilun ilmiö, joka tapahtuu hitsausliitoksissa, kun ne altistetaan vetojännitykselle tietyssä syövyttävässä ympäristössä. Austeniittisissa ruostumattoman teräksen hitsausliitoksissa SCC edustaa erityisen vakavaa vikaa, joka ilmenee hauraana murtumana, johon ei liity makroskooppisia plastisia muodonmuutoksia.
Toimenpiteet jännityskorroosion halkeilua vastaan
Luo asianmukaiset muotoilu-, työstö- ja kokoonpanomenetelmät jäähtymisen -aiheuttaman muodonmuutoksen minimoimiseksi niin paljon kuin mahdollista; välttää pakkokokoonpanoa; ja estää erilaisten pintavikojen syntyminen kokoamisprosessin aikana (koska useat kokoonpanoon liittyvät naarmut ja kaareniskut voivat toimia SCC:n halkeamien alkamispaikoina ja ovat taipuvaisia kehittymään korroosiokuopiksi). Valitse hitsaustarvikkeet harkiten. Hitsausmetallin ja epäjalometallin tulee olla hyvin-sovitettuja, jotta estetään ei-toivottujen mikrorakenteiden,-kuten rakeiden karkeneminen tai kova, hauras martensiitin muodostuminen. Käytä asianmukaisia hitsausmenetelmiä. Varmista, että hitsauspalkan morfologia on hyvä, eikä siinä ole vikoja, jotka voivat aiheuttaa jännityskeskittymiä tai pistesyöpymiä (esim. alileikkaus); lisäksi käytä järkevä hitsausjärjestys jäännöshitsausjännityksen minimoimiseksi. Ota käyttöön stressin{11}lievityshoitoja. Tämä sisältää yleensä jälki{13}hitsauksen lämpökäsittelyt, kuten täyden hehkutuksen tai hehkutuksen. Tapauksissa, joissa lämpökäsittely on vaikea suorittaa, voidaan käyttää vaihtoehtoisia menetelmiä,-kuten jälki{15}}hitsausta tai suihkupuhallusta{16}}.
IV. Huono hitsauspalon muodostuminen
a. Huonon hitsauspalon muodostumisen syyt
Austeniittista ruostumatonta terästä hitsattaessa suuri seosainepitoisuus hitsausmetallissa johtaa hitsisulan huonoon juoksevuuteen, mikä usein johtaa huonoon hitsipalon pinnan muodostumiseen. Tämä ilmenee ensisijaisesti heikentyneenä muodostumisena juurepassin takapuolella ja karkeana pinnan viimeistelynä korkin läpiviennissä. Vaikka huonon pinnanmuodostuksen vaikutus hitsin suorituskykyyn ei ole erityisen ilmeinen ympäristön tai korkean lämpötilan käyttöolosuhteissa, mutta matalassa lämpötilassa, tällaisten vikojen aiheuttamat jännityspitoisuudet voivat vaikuttaa hitsin suorituskykyyn alhaisessa lämpötilassa yhtä merkittävästi kuin sisäiset hitsausvirheet.
b. Toimenpiteet hitsauspalojen huonoon muodostumiseen
Huonoon hitsauspalojen muodostumiseen liittyvät ongelmat-sekä rakeidenvälisen korroosion ongelma lämmön-vaikutusalueella (HAZ)- voidaan ratkaista tehokkaasti optimoimalla hitsausprosessit. Tarkemmin sanottuna kaasuvolframikaarihitsauksen (GTAW) käyttäminen juurikierrossa yhdistettynä alhaiseen hitsauslämmöntuontiin mahdollistaa tehokkaan hallinnan siihen, missä määrin HAZ altistuu herkistymislämpötila-alueelle.
johtopäätös
Austeniittista ruostumatonta terästä käytetään laajalti kemian- ja petrokemianteollisuudessa; sen hitsaus on kuitenkin altis neljälle ensisijaiselle vialle-kuten rakeidenväliselle korroosiolle ja kuumahalkeilulle-, joiden perimmäiset syyt liittyvät suurelta osin lämpötilan hallintaan, elementtien erottumiseen ja jäännösjännitykseen. Parhaimmillaan nämä ongelmat vain vaarantavat hitsin morfologian; pahimmillaan ne heikentävät materiaalin suorituskykyä huomattavasti tai jopa aiheuttavat hauraita murtumia. Näin ollen tehokkaat ehkäisy- ja hallintastrategiat edellyttävät kattavaa hallintaa useissa vaiheissa,-mukaan lukien elektrodien valinta, hitsausparametrien optimointi ja jälki-hitsauksen käsittely-. Lämmöntuoton tarkka ohjaus toimii kriittisenä keskipisteenä.