Suðueiginleikar austenítísks ryðfríu stáls og úrval af suðustöngum

Austenitískt ryðfrítt stál hefur góða suðuhæfni og er nú það mest notað í iðnaði. Almennt er ekki þörf á sérstökum tæknilegum ráðstöfunum við suðu. Þessi ritgerð greinir ítarlega tilvik heitra sprungna, tæringar á milli korna, sprungna álags tæringar, sprungna á soðnum samskeytum (lághitabrot, sigma fasa brothætt, samrunalínubrot) orsakir og fyrirbyggjandi aðgerðir,

Með fræðilegri og hagnýtri greiningu á suðueiginleikum eru valreglur og aðferðir við rafskautsval fyrir austenítískt ryðfríu stáli kynntar við suðu á mismunandi efnum og við mismunandi vinnuumhverfisaðstæður.

Ryðfrítt stál er í auknum mæli notað í flug-, jarðolíu-, efna- og kjarnorkuiðnaði. Ryðfrítt stál skiptist í króm ryðfríu stáli, króm-nikkel ryðfríu stáli í samræmi við efnasamsetningu, og ferritic ryðfríu stáli, martensitic ryðfríu stáli, austenitic ryðfríu stáli og Austenitic-ferritic duplex ryðfríu stáli.

Meðal ryðfríu stáli hefur austenítískt ryðfrítt stál (18-8 gerð ryðfríu stáli) betri tæringarþol en önnur ryðfríu stáli; Styrkur hans er minni, en mýkt og seigja eru framúrskarandi; suðuárangur þess er góður, og það er aðallega notað fyrir efnaílát, búnað og það er mest notaða ryðfríu stálið í iðnaði um þessar mundir.

Þrátt fyrir að austenítískt ryðfrítt stál hafi marga kosti, ef suðuferlið er rangt eða suðuefnið er rangt valið, munu margir gallar eiga sér stað, sem mun að lokum hafa áhrif á frammistöðu.

Suðueiginleikar austenitísks ryðfríu stáli

• Viðkvæmt fyrir hitasprungum

Tiltölulega auðvelt er að framkalla galla við suðu fyrir heitar sprungur úr austenítískum ryðfríu stáli, þar með talið lengdar- og þversprungur á suðu, burrsprungur, rótarsprungur við baksuðu og millilaga sprungur í fjöllaga suðu osfrv., sérstaklega þegar nikkelinnihaldið er tiltölulega. hátt. Hátt austenítískt ryðfrítt stál er auðveldara að framleiða.

1. Orsök

(1) Vökva- og fastfasalínur austenítísks ryðfríu stáli eru með stórt bil, langan kristöllunartíma og einfasa austenít kristallófræðileg stefnumörkun er sterk, þannig að aðskilnaður óhreininda er tiltölulega alvarlegur.

(2) Varmaleiðni er lítil og línuleg stækkunarstuðull er stór, sem mun mynda mikla innri suðuspennu (venjulega togálag suðunnar og hitaáhrifasvæðisins) meðan á suðu stendur.

(3) Íhlutirnir í austenítískum ryðfríu stáli, eins og C, S, P, Ni, osfrv., Mynda lágbræðslumarksbræðsluefni í bráðnu lauginni. Til dæmis er bræðslumark Ni3S2 sem myndast af S og Ni 645 gráður, en bræðslumark Ni-Ni3S2 eutectic er aðeins 625 gráður.

2. Fyrirbyggjandi aðgerðir

(1) Notaðu tvífasa uppbyggingu suðu til að gera suðumálminn eins austenít og ferrít tvífasa uppbyggingu eins mikið og mögulegt er og stjórna ferrítinnihaldinu undir 3 til 5%, sem getur truflað stefnu austenítsúlulaga kristalla. kornhreinsun. Og ferrít getur leyst upp fleiri óhreinindi en austenít og dregur þannig úr aðskilnaði lágbræðsluefnis í austenítkornamörkum.

(2) Ráðstafanir á suðuferli Í suðuferlinu, reyndu að nota hágæða rafskaut með basískri húðun, notaðu litla línuorku, lítinn straum, hraða sveiflusuðu, reyndu að fylla ljósbogagryfjuna í lokin og notaðu argonbogasuðu til botns, o.fl. Draga úr suðuálagi og gígsprungum.

(3) Stjórna efnasamsetningu Takmarkaðu stranglega innihald óhreininda eins og S og P í suðunni til að draga úr lágbræðslumarki.

• Millikornótt tæring

Tæring á sér stað á milli korna, sem leiðir til taps á tengingu milli korna, nánast algjörs styrkleikamissis og brotna meðfram kornamörkum þegar álag er á það.

1. orsök

Samkvæmt kenningunni um eyðingu króms, þegar suðu- og hitaáhrifasvæðið er hitað upp í næmishitastigið 450 til 850 gráður (hættulegt hitastigssvæði), vegna stórs atómradíus Cr, er dreifingarhraðinn lítill og yfirmettað kolefni hefur tilhneigingu til austenítkorna. Mörkin dreifast og myndar Cr23C6 á kornamörkum með krómefnasambandinu við kornamörk, sem leiðir til kornamörk með lélegu krómi, sem er ekki nóg til að standast tæringu.

2. Fyrirbyggjandi aðgerðir

(1) Stjórna kolefnisinnihaldi

Notaðu lítið kolefni eða ofurlítið kolefni (W(C) Minna en eða jafnt og 0.03%) suðuefni úr ryðfríu stáli. Eins og A002 og svo framvegis.

(2) Bættu við sveiflujöfnun

Með því að bæta við Ti, Nb og öðrum þáttum sem hafa sterkari skyldleika við C en Cr í stáli og suðuefnum getur það sameinast C og myndað stöðugt karbíð og þannig forðast krómeyðingu við austenítkornamörk. Algengt notað ryðfrítt stál og suðuefni innihalda Ti, Nb, eins og 1Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni12MO2Ti stál, E347-15 rafskaut, H0Cr19Ni9Ti suðuvír o.s.frv.

(3) Samþykkja tvíhliða skipulag

Ákveðið magn ferrítmyndandi þátta, eins og Cr, Si, AL, MO, osfrv., er brætt í suðuna með suðuvírnum eða rafskautinu, þannig að suðuna myndast í tvífasa uppbyggingu austenít + ferríts. , vegna þess að Cr er í dreifingarhraðanum í ferríti er hraðari en í austeníti, þannig að Cr dreifist hraðar að kornamörkum í ferríti, sem dregur úr fyrirbæri krómeyðingar í austenítkornamörkum. Almennt er magn ferríts í suðumálminu stjórnað þannig að það sé 5% til 10%. Ef það er of mikið ferrít verður suðuna brothætt.

(4) Hröð kæling

Vegna þess að austenítískt ryðfrítt stál veldur ekki herslu, getur þú reynt að auka kælihraða soðnu samskeytisins meðan á suðuferlinu stendur, eins og kæling með koparplötu eða bein vökva undir suðu.

Í suðuferlinu er hægt að nota ráðstafanir eins og lágan straum, mikinn suðuhraða, stuttan ljósboga og margrása suðu til að stytta tímann sem suðusamskeytin dvelur á hættulegu hitastigi, til að forðast myndun króms. -tæmt svæði.

(5) Framkvæmdu lausnarmeðferð eða einsleitunarhitameðferð. Eftir suðu skal hita soðnu samskeytin upp í 1050-1100 gráðu, þannig að karbíðin leysist aftur upp í austenít og kælist síðan hratt til að mynda stöðuga einfasa austenítbyggingu.

Að auki er einnig hægt að framkvæma einsleita hitameðferð við 850-900 gráðu í 2 klukkustundir. Á þessum tíma dreifist Cr í austenítkornunum að kornamörkunum og Cr innihaldið við kornamörkin nær meira en 12% aftur, þannig að engin korn myndast. tærð.

• Sprungur á streitutæringu

Tæringarskemmdir málms undir samsettri virkni streitu og ætandi miðils. Samkvæmt streitutæringarsprungutilfellum og tilraunarannsóknum á ryðfríu stáli búnaði og hlutum, má telja að undir samsettri virkni ákveðinnar truflanir togstreitu og tiltekins rafefnafræðilegs miðils við ákveðið hitastig, hafi núverandi ryðfríu stáli möguleika á að framleiðir streitutæringu.

Einn stærsti eiginleiki streitutæringar er sértækni í samsetningu ætandi miðla og efna. Auðvelt er að valda streitutæringu á austenítískum ryðfríu stáli, aðallega saltsýru og klóríð sem inniheldur klóríðjónir, svo og brennisteinssýru, saltpéturssýru, hýdroxíð (alkalí), sjó, vatnsgufu, H2S vatnslausn, óblandaðri NaHCO{{1} }NH3+NaCl vatnslausn og önnur efni Bíddu.

1. Orsök

Spennutæringarsprunga er seinvirkt sprungufyrirbæri sem á sér stað þegar soðnar samskeyti verða fyrir togálagi í tilteknu ætandi umhverfi. Spennutæringarsprunga á austenitískum ryðfríu stáli soðnum samskeytum er alvarlegt bilunarform á soðnum liðum, sem kemur fram sem brothætt bilun án plastaflögunar.

2. Fyrirbyggjandi aðgerðir

(1) Mótaðu mótunarferlið og samsetningarferlið á sanngjarnan hátt til að lágmarka aflögun kalt vinnu, forðast þvingaða samsetningu og koma í veg fyrir alls kyns ör meðan á samsetningarferlinu stendur (alls konar samsetningarör og ljósbogabruna verða sprunguuppspretta SCC , sem auðvelt er að valda tæringu.

(2) Sanngjarnt val á suðuefni. Suðusaumurinn og grunnmálmur ættu að passa vel saman, án slæmrar uppbyggingar, svo sem grófgerð korns og hart og brothætt martensít.

(3) Samþykkja viðeigandi suðuferli til að tryggja að suðusaumurinn sé vel mótaður og framkalli ekki álagsstyrk eða gryfjugalla, svo sem undirskurð o.s.frv., Samþykktu hæfilega suðuröð til að draga úr stigi suðuafgangsálags. Til dæmis, forðastu krosssuðu, breyttu Y-laga rauf í X-laga rauf, minnkaðu hornið á rófinu á viðeigandi hátt, notaðu stutta suðuperlu og notaðu litla línuorku.

(4) Hitameðferð eftir suðu til streitulosunarmeðferðar, svo sem fullglæðing eða glæðing eftir suðu; eftir suðuhaming eða suðuhögg er notuð þegar hitameðhöndlun er erfið í framkvæmd.

(5) Framleiðslustjórnunarráðstafanir til að stjórna óhreinindum í miðlinum, svo sem O2, N2, H2O, o.s.frv. í fljótandi ammoníakmiðli, H2S í fljótandi jarðolíugasi, O2, Fe3+, Cr6+, osfrv í klóríðlausn, ryðvarnarmeðferð: eins og húðunarlag, fóður eða bakskautsvörn osfrv., bætið við tæringarhemli.

• Brotnar á soðnum samskeytum

Eftir að suðu úr austenitískum ryðfríu stáli hefur verið hituð við háan hita í nokkurn tíma mun fyrirbæri höggseigni minnka, sem kallast brothætt.

1. Lágt hitastigsbrot úr suðumálmi (475 gráður brothætt)

(1) Orsök

Tvífasa suðuuppbyggingin sem inniheldur fleiri ferrítfasa (meira en 15% til 20%), eftir upphitun við 350 til 500 gráður, mun mýkt og seigja minnka verulega. Þar sem stökkhraðinn er sá hraðasti við 475 gráður, er hann kallaður 475 gráður.

Fyrir austenitískar soðnar samskeyti úr ryðfríu stáli er tæringarþol eða oxunarþol ekki alltaf mikilvægasti eiginleikinn, en þegar það er notað við lágt hitastig verður plastseigni suðumálmsins mikilvægi eiginleiki.

Til að uppfylla kröfur um hörku við lágan hita, vonast suðubyggingin venjulega til að fá eina austenítbyggingu til að forðast tilvist delta ferríts. Tilvist delta ferríts versnar alltaf hörku við lágt hitastig og því meira sem innihaldið er, því alvarlegri er þessi stökkleiki.

(2) Fyrirbyggjandi aðgerðir

①Á þeirri forsendu að tryggja sprunguþol og tæringarþol suðumálmsins, ætti ferrítfasanum að vera stjórnað á lágu stigi, um 5%.

②Suður sem hafa verið stökkar við 475 gráður er hægt að eyða með því að slökkva við 900 gráður.

2. Sigma-fasa stökkun á soðnum samskeytum

(1) Orsakir

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).

Vegna úrkomu σ fasa lækkar höggseigni suðunnar verulega, sem kallast σ fasabrot. σ fasinn birtist almennt aðeins í tvífasa uppbyggingu suðu; þegar þjónustuhiti fer yfir 800 ~ 850 gráður mun σ fasinn einnig falla út í einfasa austenítsuðu.

(2) Fyrirbyggjandi aðgerðir

① Takmarkaðu ferrítinnihaldið í suðumálminum (minna en 15%); Notaðu ofurblandað suðuefni, það er suðuefni með hátt nikkel, og stjórnaðu nákvæmlega innihaldi Cr, Mo, Ti, Nb og annarra þátta.

② Lítil forskrift er notuð til að draga úr dvalartíma suðumálms við háan hita

③ σ fasinn sem hefur verið botnfelldur er meðhöndlaður í fastri lausn þegar aðstæður leyfa, þannig að σ fasinn er leystur upp í austenít.

④Hitaðu soðnu samskeytin í 1000-1050 gráður og kældu hana svo fljótt. σ fasi er almennt ekki framleiddur í 1Cr18Ni9Ti stáli.

3. Samrunalínan er brothætt

(1) Orsakir

Þegar austenítískt ryðfrítt stál er notað í langan tíma við háan hita mun brothætt brot eiga sér stað meðfram nokkrum kornum utan bræðslulínunnar.

(2) Forvarnir og eftirlitsráðstafanir

Að bæta Mo við stál getur bætt getu stáls til að standast brothætt brot við háan hita.

Með ofangreindri greiningu getur aðeins sanngjarnt val á ofangreindum suðuferlisráðstöfunum eða suðuefnum komið í veg fyrir ofangreinda suðugalla. Austenitískt ryðfrítt stál hefur framúrskarandi suðuhæfni og hægt er að nota næstum allar suðuaðferðir við suðu á austenitískum ryðfríu stáli.

Meðal ýmissa suðuaðferða hefur rafskautsbogasuðu kost á að laga sig að ýmsum stöðum og mismunandi plötuþykktum og er mikið notað. Eftirfarandi leggur áherslu á að greina valreglur og aðferðir austenítískra rafskauta úr ryðfríu stáli við mismunandi notkun.

Lykilatriði fyrir val á rafskautum fyrir austenitískt ryðfrítt stál

Ryðfrítt stál er aðallega notað fyrir tæringarþol, en er einnig notað sem hitaþolið stál og lághita stál. Þess vegna, þegar ryðfríu stáli er soðið, verður frammistaða rafskautsins að passa við tilgang ryðfríu stálsins. Veldu rafskaut úr ryðfríu stáli í samræmi við grunnmálm og vinnuskilyrði (þar á meðal vinnuhitastig og snertimiðill osfrv.).

(1) 1. tölul

Almennt séð getur val á rafskautinu átt við efni grunnmálmsins og valið rafskautið með sömu eða svipaða samsetningu og grunnmálmurinn. Svo sem eins og: A102 samsvarar 0Cr18Ni9, A137 samsvarar 1Cr18Ni9Ti.

(2) 2. tölul

Þar sem kolefnisinnihaldið hefur mikil áhrif á tæringarþol ryðfríu stáli er rafskautið úr ryðfríu stáli, þar sem kolefnisinnihald málmsins er ekki hærra en grunnmálmsins, almennt valið. Svo sem eins og 316L verður að nota A022 rafskaut.

(3) 3. tölul

Suðumálmur úr austenitískum ryðfríu stáli skal tryggja vélræna eiginleika. Þetta er hægt að sannreyna með hæfi suðuaðferðar.

(4) Punktur 4 (Austenitískt hitaþolið stál)

Fyrir hitaþolið ryðfríu stáli (austenitískt hitaþolið stál) sem vinnur við háan hita, ætti valið rafskaut aðallega að uppfylla heitt sprunguþol suðumálmsins og háhitaframmistöðu soðnu samskeytisins.

1. Fyrir austenitískt hitaþolið stál með Cr/Ni Stærra en eða jafnt og 1, eins og 1Cr18Ni9Ti o.s.frv., eru almennt notuð austenitísk-ferrític ryðfrítt stál rafskaut og ráðlegt er að suðumálmurinn innihaldi 2-5 % ferrít. Þegar ferrítinnihaldið er of lágt er sprunguþol suðumálmsins lélegt; ef það er of hátt er auðvelt að mynda sigma-brotna fasa við langtímanotkun við háan hita eða hitameðferð, sem leiðir til sprungna.

Eins og A002, A102, A137. Í sumum sérstökum forritum, þegar allt austenítískt suðumálm gæti verið krafist, eins og A402, A407 rafskaut osfrv.

2. Fyrir stöðugt austenítískt hitaþolið stál með Cr/Ni<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) Punktur 5 (tæringarþolið ryðfríu stáli)

Fyrir tæringarþolið ryðfríu stáli sem vinnur í ýmsum ætandi miðlum ætti að velja rafskautið í samræmi við miðil og vinnuhitastig og tryggja tæringarþol þess (gera tæringarprófun á soðnum samskeytum).

1. Fyrir miðilinn með vinnuhitastig yfir 300 gráður og sterka ætandi eiginleika verður að nota rafskautið sem inniheldur Ti eða Nb stöðugleikaþátt eða ofurlítið kolefnis ryðfrítt stál. Svo sem eins og A137 eða A002 og svo framvegis.

2. Fyrir miðilinn sem inniheldur þynnta brennisteinssýru eða saltsýru eru ryðfríu stáli rafskaut sem innihalda Mo eða Mo og Cu oft notuð, svo sem: A032, A052, osfrv.

3. Fyrir búnað með væga tæringu eða aðeins til að forðast ryðmengun er hægt að nota ryðfríu stáli rafskaut án Ti eða Nb. Til að tryggja álagstæringarþol suðumálmsins eru ofurblendir suðuvörur notaðar, það er að innihald tæringarþolinna málmblöndunnar (Cr, Ni, osfrv.) í suðumálminum er hærra en grunnmálmsins. . Til dæmis, notaðu 00Cr18Ni12Mo2 suðuefni (eins og A022) til að suða 00Cr19Ni10 suðu.

(6) 6. liður

Fyrir austenitískt ryðfrítt stál sem vinnur við lágt hitastig ætti að tryggja lághita höggseigju soðnu samskeytisins við þjónustuhitastig, þannig að hrein austenítísk rafskaut eru notuð. Eins og A402, A407.

(7) 7. liður

Nikkel-undirstaða ál rafskaut eru einnig fáanleg. Til dæmis, Mo6 gerð ofur austenitískt ryðfrítt stál er soðið með nikkel-undirstaða suðu rekstrarvörur með Mo allt að 9%.

(8) Liður 8: Val á gerð rafskautshúðunar

1. Þar sem tvífasa austenitísk stálsuðumálmur sjálfur inniheldur ákveðið magn af ferríti, hefur það góða mýkt og seigleika. Frá sjónarhóli suðumálms sprunguþols eru grunnhúðin og títankalsíumhúðunarrafskautið borið saman. Munurinn er ekki eins marktækur og fyrir rafskaut úr kolefnisstáli. Þess vegna, í hagnýtri notkun, er meiri athygli beint að frammistöðu suðuferlisins og flestar rafskautin með húðunartegundarkóða 17 eða 16 (eins og A102A, A102, A132, osfrv.)

2. Aðeins þegar burðarvirki stífni er mjög mikil eða sprunguþol suðumálms er léleg (eins og sumt martensítískt króm ryðfrítt stál, hreint austenítískt króm-nikkel ryðfrítt stál osfrv.), er hægt að íhuga val á húðunarkóða 15 . Grunnhúðuð rafskaut úr ryðfríu stáli (eins og A107, A407, osfrv.).

Að lokum

Til að draga saman, suðu austenítískt ryðfríu stáli hefur sína einstöku eiginleika, og valið á suðu rafskautum fyrir austenitískt ryðfríu stáli er sérstaklega athyglisvert. Það hefur verið sannað með langtíma æfingum að hægt er að nota ofangreindar ráðstafanir til að ná fram mismunandi suðu fyrir mismunandi efni. Aðferðir og rafskaut af mismunandi efnum, rafskaut úr ryðfríu stáli verða að vera valin í samræmi við grunnmálm og vinnuskilyrði (þar á meðal vinnuhitastig og snertimiðill osfrv.). Það hefur góða leiðbeinandi þýðingu fyrir okkur þannig að hægt sé að ná væntanlegum suðugæðum.