Austeniittisen ruostumattoman teräksen hitsausominaisuudet: elastisen ja plastisen jännityksen ja jännityksen määrä hitsauksen aikana on suuri, mutta kylmähalkeamia esiintyy harvoin. Hitsatussa liitoksessa ei ole karkaisukarkenemisvyöhykettä ja raekarkenemista, joten hitsausliitoksen vetolujuus on korkea.
Austeniittisen ruostumattoman teräksen hitsauksen pääongelmat: hitsauksen muodonmuutos on suuri; raeraja-ominaisuuksiensa ja tietyille epäpuhtauksille (S, P) herkkyyden vuoksi on helppo muodostaa kuumia halkeamia.
Viisi suurta austeniittisen ruostumattoman teräksen hitsausongelmaa ja niiden ratkaisut
01 Kromikarbidin muodostuminen vähentää hitsausliitosten rakeiden välistä korroosionkestävyyttä.
Rakeiden välinen korroosio: Huono kromin teorian mukaan, kun hitsi ja lämpövaikutusalue kuumennetaan 450-850 asteen herkistymislämpötilavyöhykkeelle, kromikarbidi saostuu raerajalle, jolloin raeraja on huono. kromi, joka ei riitä kestämään korroosiota.
(1) Hitsin rakeiden välistä korroosiota ja kohdemateriaalin herkistyneen lämpötilavyöhykkeen korroosiota voidaan rajoittaa seuraavilla toimenpiteillä:
a. Vähennä perusmetallin ja hitsin hiilipitoisuutta ja lisää perusmetalliin stabilointielementtejä Ti, Nb ja muita elementtejä muodostamaan mieluiten MC:tä Cr23C6:n muodostumisen välttämiseksi.
b. Tee hitsistä kaksivaiheinen rakenne austeniitista ja pienestä määrästä ferriittiä. Kun hitsauksessa on tietty määrä ferriittiä, rakeita voidaan jalostaa, rakeiden pinta-alaa voidaan kasvattaa ja kromikarbidin saostuman määrää raeraajan pinta-alayksikköä kohti voidaan vähentää. Kromilla on suuri liukoisuus ferriittiin, ja Cr23C6 muodostuu ensisijaisesti ferriitissä aiheuttamatta austeniitin raerajojen ehtymistä kromissa; austeniitin väliin siroteltu ferriitti voi estää korroosiota pitkin raerajaa sisädiffuusioon.
c. Säädä viipymisaikaa herkistymislämpötila-alueella. Säädä hitsauksen lämpösykliä lyhentääksesi viipymisaikaa 600-1000 asteessa niin paljon kuin mahdollista, valitse hitsausmenetelmä, jolla on korkea energiatiheys (kuten plasma-argonkaarihitsaus), valitse pienempi hitsauslinjan energia ja päästää argonkaasua läpi. hitsin takaosaan tai käytä kuparityynyä Lisää hitsausliitoksen jäähdytysnopeutta, vähennä valokaaren ja valokaaren määrää toistuvan kuumenemisen välttämiseksi ja tee viimeinen hitsaus kosketuspinnalle syövyttävän väliaineen kanssa monikerroksisen hitsauksen aikana. .
d. Suorita hitsauksen jälkeen liuoskäsittely tai stabilointihehkutus (850-900 astetta) ja ilmajäähdytys lämpösäilytyksen jälkeen, jotta karbidit voidaan saostaa kokonaan ja kromin diffuusiota voidaan nopeuttaa).
(2) Hitsausliitosten veitsimäinen korroosio, tästä syystä voidaan ryhtyä seuraaviin ehkäiseviin toimenpiteisiin:
Hiilen voimakkaan diffuusiivisuuden vuoksi se segregoituu raerajalla muodostaen ylikyllästyneen tilan jäähdytysprosessin aikana, kun taas Ti ja Nb jäävät kiteeseen alhaisen diffuusion vuoksi. Kun hitsausliitosta kuumennetaan uudelleen herkistymislämpötila-alueella, ylikyllästynyt hiili saostuu Cr23C6:n muodossa rakeidenvälisessä osassa.
a. Vähennä hiilipitoisuutta. Stabilointielementtejä sisältävän ruostumattoman teräksen hiilipitoisuus ei saa ylittää 0,06 %.
b. Käytä järkevää hitsausmenetelmää. Valitse pienempi hitsauslinjan energia lyhentääksesi ylikuumenevan alueen viipymisaikaa korkeassa lämpötilassa ja kiinnitä huomiota välttääksesi "keskilämpöherkkyyden" vaikutusta hitsausprosessin aikana. Kaksipuoleisessa hitsauksessa syövyttävän väliaineen kanssa kosketuksissa oleva hitsaussauma tulee hitsata viimeisenä (tämä on syy siihen, miksi paksuseinäisen suuren paksuseinämäisen putken sisähitsaus tehdään ulkohitsauksen jälkeen). Ylikuumentunut alue, joka on kosketuksissa syövyttävän väliaineen kanssa, kuumennetaan jälleen herkistyksellä.
c. Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely. Liuos- tai stabilointikäsittely suoritetaan hitsauksen jälkeen.
02. Jännityskorroosiohalkeilu
Jännityskorroosiohalkeilun estämiseksi voidaan ryhtyä seuraaviin toimenpiteisiin:
a. Oikea materiaalivalinta ja kohtuullinen hitsin koostumuksen säätö. Erittäin puhtaalla kromi-nikkeli-austeniittisella ruostumattomalla teräksellä, korkeapiipitoisella kromi-nikkeli-austeniittisella ruostumattomalla teräksellä, ferriittisellä-austeniittisella ruostumattomalla teräksellä, korkeakromipitoisella ferriittisellä ruostumattomalla teräksellä jne. on hyvä jännityskorroosionkestävyys, ja hitsausmetalli on austeniittista ruostumatonta terästä. Jännityskorroosionkestävyys on hyvä, kun kaksifaasiteräksen rakenne on ferriittistä ja ferriittistä.
b. Poista tai vähennä jäännösstressiä. Hitsauksen jälkeistä jännityksenpoistolämpökäsittelyä tehdään ja pintajäännösjännityksen vähentämiseen käytetään mekaanisia menetelmiä, kuten kiillotus, haulileikkaus ja vasara.
c. Kohtuullinen rakennesuunnittelu. suurten stressipitoisuuksien välttämiseksi.
03Kuumien halkeamien hitsaus (hitsauksen kiteytyshalkeamat, lämmön vaikutuksen aiheuttaman vyöhykkeen nesteytyshalkeamat)
Lämpöhalkeaman herkkyys riippuu pääasiassa materiaalin kemiallisesta koostumuksesta, rakenteesta ja ominaisuuksista. Ni on helppo muodostaa matalan sulamispisteen yhdisteitä tai eutektiikkaa epäpuhtauksien, kuten S:n ja P:n, kanssa, ja boorin ja piin erottuminen aiheuttaa lämpöhalkeilua. Hitsistä on helppo muodostaa karkea pylväsmäinen raerakenne, jossa on vahva suuntautuvuus, mikä edistää haitallisten epäpuhtauksien ja alkuaineiden erottelua. Tämä edistää jatkuvan kiteiden välisen nestekalvon muodostumista ja parantaa lämpöhalkeilun herkkyyttä. Jos hitsaus kuumenee epätasaisesti, on helppo muodostaa suuri vetojännitys ja edistää hitsauskuumien halkeamien syntymistä.
Ennaltaehkäisevät toimenpiteet:
a. Tarkkaile haitallisten epäpuhtauksien S ja P pitoisuutta.
b. Säädä hitsausmetallin rakennetta. Kaksivaiheisella rakennehitsauksella on hyvä halkeamankestävyys. Hitsin deltafaasi voi jalostaa rakeita, eliminoida yksifaasisen austeniitin suuntaavuuden, vähentää haitallisten epäpuhtauksien erottumista raerajalla ja deltafaasi voi liuottaa enemmän S:tä, P:tä ja vähentää rajapintaenergiaa ja organisoida kiteiden välisen nestekalvon muodostuminen.
c. Säädä hitsin metalliseoksen koostumus. Lisää sopivasti Mn-, C- ja N-pitoisuutta yksifaasisessa austeniittisessa teräksessä ja lisää pieni määrä hivenaineita, kuten ceriumia, hakkuria ja tantaalia (jotka voivat jalostaa hitsin rakennetta ja puhdistaa rakeiden rajoja) kuumahalkeamisen vähentämiseksi. herkkyys.
d. prosessin toimenpiteitä. Minimoi sulan altaan ylikuumeneminen karkeiden pylväskiteiden muodostumisen estämiseksi ja käytä pientä linjaenergiaa ja pieniä poikkileikkaushitsaushelmiä.
Esimerkiksi tyypin 25-20 austeniittiset teräkset ovat alttiita nesteytyshalkeamille. Rajoittamalla tiukasti perusmetallin epäpuhtauspitoisuutta ja raekokoa, käyttämällä korkean energiatiheyden hitsausmenetelmiä, pienen linjan energiaa ja lisäämällä liitosten jäähdytysnopeutta ja muita toimenpiteitä.
04Hitsausliitosten haurastuminen
Kuumalujan teräksen tulee varmistaa hitsausliitoksen plastisuus ja estää haurastuminen korkeassa lämpötilassa; matalan lämpötilan teräkseltä vaaditaan hyvä lujuus matalassa lämpötilassa, jotta hitsausliitoksen alhainen lämpötila ei haurastu.
05Hitsauksen muodonmuutos on suuri
Alhaisen lämmönjohtavuuden ja suuren laajenemiskertoimen vuoksi hitsausmuodonmuutos on suuri, ja kiinnitystä voidaan käyttää muodonmuutosten estämiseen. Hitsausmenetelmät ja hitsausmateriaalien valinta austeniittisille ruostumattomille teräksille:
Austeniittista ruostumatonta terästä voidaan hitsata argonvolframikaarihitsauksella (TIG), sulatuselektrodilla argonkaarihitsauksella (MIG), plasma-argonkaarihitsauksella (PAW) ja upokaarihitsauksella (SAW). Austeniittisen ruostumattoman teräksen hitsausvirta on alhainen sen alhaisen sulamispisteen, alhaisen lämmönjohtavuuden ja suuren ominaisvastuksen vuoksi. Kapeita hitsejä ja helmiä tulisi käyttää lyhentämään viipymisaikaa korkeissa lämpötiloissa, estämään kovametallin saostumista, vähentämään hitsin kutistumisjännitystä ja vähentämään lämpöhalkeamisherkkyyttä.
Hitsausaineiden, erityisesti Cr:n ja Ni:n seosaineiden koostumus on korkeampi kuin perusmetallin. Hitsausaineita, jotka sisältävät pienen määrän (4-12%) ferriittiä, käytetään varmistamaan hitsin hyvä halkeamankestävyys (kylmähalkeilu, kuumahalkeilu, jännityskorroosiohalkeilu). Kun ferriittifaasi ei ole sallittu tai mahdoton hitsauksessa, tulee valita Mo:ta, Mn:ää ja muita seosaineita sisältävät hitsausaineet.
Hitsausaineiden C-, S-, P-, Si- ja Nb-arvojen tulee olla mahdollisimman pieniä. Nb aiheuttaa jähmettymishalkeamia puhtaissa austeniittihitseissä, mutta pieni määrä ferriittiä hitseihin voidaan tehokkaasti välttää. Hitsausrakenteisiin, jotka tarvitsevat stabilointia tai jännityksenpoistoa hitsauksen jälkeen, valitaan yleensä Nb:tä sisältävät hitsausmateriaalit. Upotettua kaarihitsausta käytetään keskilevyjen hitsaukseen, ja Cr:n ja Ni:n palamishäviöitä voidaan täydentää seoselementtien siirtymisellä juoksutteessa ja hitsauslangassa; suuresta tunkeutumissyvyydestä johtuen on huolehdittava siitä, että hitsin keskelle ei muodostu kuumahalkeamia ja lämpövaikutusalueen korroosionkestävyyttä. Seksuaalinen vähentäminen. Huomiota tulee kiinnittää ohuemman hitsauslangan ja pienemmän hitsauslinjaenergian valintaan, ja hitsauslangan tulee olla alhainen Si-, S- ja P-pitoisuuksilla. Lämmönkestävän ruostumattoman teräksen hitsin ferriittipitoisuus ei saa ylittää 5 %. Austeniittiselle ruostumattomalle teräkselle, jonka Cr- ja Ni-pitoisuus on suurempi kuin 20 %, tulee käyttää korkean Mn:n (6-8%) hitsauslankaa ja juoksutena alkalista tai neutraalia sulatetta, jotta Si:n lisääminen hitsiin estyy. ja parantaa sen halkeamiskestävyyttä. Austeniittisen ruostumattoman teräksen erityisessä juoksutteessa on hyvin vähän Si-lisäystä, joka voi siirtää seosta hitsaukseen kompensoidakseen seoselementtien palamishäviöitä, jotta se täyttää hitsin suorituskyvyn ja kemiallisen koostumuksen vaatimukset.
