Les característiques de soldadura de l'acer inoxidable austenític: la quantitat de tensió i tensió elàstica i plàstica durant la soldadura és gran, però rarament es produeixen esquerdes fredes. No hi ha cap zona d'enduriment d'extinció ni engrossiment del gra a la junta soldada, de manera que la resistència a la tracció de la junta soldada és alta.
Els principals problemes de la soldadura d'acer inoxidable austenític: la deformació de la soldadura és gran; a causa de les seves característiques de límit de gra i la seva sensibilitat a determinades impureses traça (S, P), és fàcil produir esquerdes calentes.
Cinc problemes principals de soldadura de l'acer inoxidable austenític i les seves solucions
1. La formació de carbur de crom redueix la resistència a la corrosió intergranular de les juntes soldades.
Corrosió intergranular: segons la teoria del crom pobre, quan la soldadura i la zona afectada per la calor s'escalfen a la zona de temperatura de sensibilització de 450-850 graus, el carbur de crom precipitarà al límit del gra, donant lloc a un límit de gra pobre. crom, que no és suficient per resistir la corrosió.
(1) Per a la corrosió intergranular de la soldadura i la corrosió a la zona de temperatura sensibilitzada del material objectiu, es poden utilitzar les mesures següents per limitar:
a. Reduïu el contingut de carboni del metall base i la soldadura i afegiu elements estabilitzadors Ti, Nb i altres elements al metall base per formar preferentment MC per evitar la formació de Cr23C6.
b. Feu que la soldadura formi una estructura bifàsica d'austenita i una petita quantitat de ferrita. Quan hi ha una certa quantitat de ferrita a la soldadura, els grans es poden refinar, es pot augmentar l'àrea dels grans i es pot reduir la quantitat de precipitació de carbur de crom per unitat d'àrea del límit del gra. El crom té una gran solubilitat en ferrita, i el Cr23C6 es forma preferentment en ferrita, sense que el límit del gra d'austenita s'esgoti en crom; la ferrita dispersa entre l'austenita pot prevenir la corrosió al llarg del límit del gra fins a la difusió interior.
c. Controlar el temps de residència en el rang de temperatura de sensibilització. Ajusteu el cicle tèrmic de soldadura per escurçar el temps de residència a 600-1000 graus tant com sigui possible, trieu un mètode de soldadura amb alta densitat d'energia (com ara la soldadura per arc d'argó de plasma), trieu una energia de línia de soldadura més petita i passeu gas argó. a la part posterior de la soldadura o utilitzeu un coixinet de coure Augmenteu la velocitat de refredament de la junta soldada, reduïu el nombre d'arcs i arcs per evitar escalfaments repetits i apliqueu l'última soldadura a la superfície de contacte amb el medi corrosiu durant la soldadura multicapa. .
d. Després de la soldadura, feu un tractament amb solució o un recuit d'estabilització (850-900 grau) i un refredament per aire després de la conservació de la calor, de manera que els carburs es puguin precipitar completament i la difusió del crom es pugui accelerar).
(2) Corrosió en forma de ganivet de les juntes soldades, per aquest motiu, es poden prendre les mesures preventives següents:
A causa de la forta difusivitat del carboni, es segregarà al límit del gra per formar un estat sobresaturat durant el procés de refredament, mentre que Ti i Nb romanen al cristall a causa de la seva baixa difusivitat. Quan la junta soldada s'escalfa de nou en el rang de temperatura de sensibilització, el carboni sobresaturat precipitarà en forma de Cr23C6 a l'intergranular.
a. Reduir el contingut de carboni. Per a l'acer inoxidable que contingui elements estabilitzadors, el contingut de carboni no ha de superar el 0,06%.
b. Utilitzeu un procés de soldadura raonable. Seleccioneu una energia de línia de soldadura més petita per reduir el temps de residència de l'àrea sobreescalfada a alta temperatura i presteu atenció a evitar l'efecte de "sensibilització a la temperatura mitjana" durant el procés de soldadura. Quan es solda a doble cara, la costura de soldadura en contacte amb el medi corrosiu s'ha de soldar l'última (aquesta és la raó per la qual la soldadura interior de la canonada soldada de paret gruixuda de gran diàmetre es realitza després de la soldadura exterior). La zona sobreescalfada en contacte amb el medi corrosiu es torna a escalfar per sensibilització.
c. Tractament tèrmic post soldadura. El tractament de solució o d'estabilització es realitza després de la soldadura.
2 Esquerdes per corrosió per tensió
Es poden prendre les mesures següents per evitar l'aparició d'esquerdes per corrosió per tensió:
a. Selecció correcta dels materials i ajust raonable de la composició de la soldadura. L'acer inoxidable austenític de crom-níquel d'alta puresa, l'acer inoxidable austenític de crom-níquel d'alt silici, l'acer inoxidable ferrític-austenític, l'acer inoxidable ferrític d'alt crom, etc. tenen una bona resistència a la corrosió per estrès i el metall de soldadura és acer inoxidable austenític. La resistència a la corrosió és bona quan l'estructura de l'acer de doble fase és ferrítica i ferrítica.
b. Eliminar o reduir l'estrès residual. Es realitza un tractament tèrmic d'alleujament de l'estrès posterior a la soldadura i s'utilitzen mètodes mecànics com el polit, el granallat i el martell per reduir l'estrès residual superficial.
c. Disseny estructural raonable. per evitar grans concentracions d'estrès.
3. Soldar esquerdes calentes (esquerdes de cristal·lització de soldadura, esquerdes de liqüefacció de zones afectades per la calor)
La susceptibilitat a l'esquerda tèrmica depèn principalment de la composició química, l'estructura i les propietats del material. El Ni és fàcil de formar compostos de baix punt de fusió o eutèctics amb impureses com S i P, i la segregació de bor i silici provocarà esquerdes tèrmiques. La soldadura és fàcil de formar una estructura de gra columnar gruixut amb una forta direccionalitat, que afavoreix la segregació d'impureses i elements nocius. Afavorint així la formació d'una pel·lícula líquida intercristal·lina contínua i millorant la sensibilitat del craqueig tèrmic. Si la soldadura s'escalfa de manera desigual, és fàcil formar una gran tensió de tracció i promoure la generació d'esquerdes calentes de soldadura.
Mesures preventives:
a. Controlar estrictament el contingut d'impureses nocives S i P.
b. Ajusteu la textura del metall de soldadura. La soldadura d'estructura bifàsica té una bona resistència a les esquerdes. La fase delta a la soldadura pot refinar els grans, eliminar la direccionalitat de l'austenita monofàsica, reduir la segregació d'impureses nocives al límit del gra i la fase delta pot dissoldre més S, P i pot reduir l'energia interfacial i organitzar formació de pel·lícula líquida intercristal·lina.
c. Ajusteu la composició de l'aliatge metàl·lic de la soldadura. Augmenteu adequadament el contingut de Mn, C i N a l'acer austenític monofàsic i afegiu una petita quantitat d'elements traça com el ceri, la picota i el tàntal (que poden refinar l'estructura de soldadura i purificar els límits del gra) per reduir l'esquerda calenta. sensibilitat.
d. mesures de procés. Minimitzeu el sobreescalfament de la piscina fosa per evitar la formació de cristalls columnars gruixuts i utilitzeu energia de línia petita i cordons de soldadura de secció transversal petites.
Per exemple, els acers austenítics de tipus 25-20 són propensos a les esquerdes de liqüefacció. Limitant estrictament el contingut d'impureses i la mida del gra del metall base, adoptant mètodes de soldadura d'alta densitat d'energia, energia de línia petita i augmentant la velocitat de refrigeració de les juntes i altres mesures.
4. Fragilització de les juntes soldades
L'acer de resistència en calent ha de garantir la plasticitat de la junta soldada i evitar la fragilitat a alta temperatura; L'acer a baixa temperatura ha de tenir una bona tenacitat a baixa temperatura per evitar la fragilitat a baixa temperatura de la unió soldada.
5. Gran deformació de soldadura
A causa de la baixa conductivitat tèrmica i el gran coeficient d'expansió, la deformació de la soldadura és gran i es pot utilitzar un accessori per evitar la deformació. Mètodes de soldadura i selecció de materials de soldadura per a acers inoxidables austenítics:
L'acer inoxidable austenític es pot soldar mitjançant soldadura d'arc d'argó tungstè (TIG), soldadura d'arc d'elèctrode de fusió (MIG), soldadura d'arc d'argó per plasma (PAW) i soldadura d'arc submergit (SAW). L'acer inoxidable austenític té un corrent de soldadura baix a causa del seu baix punt de fusió, baixa conductivitat tèrmica i alta resistivitat. S'han d'utilitzar soldadures i perles estretes per reduir el temps de residència a alta temperatura, prevenir la precipitació del carbur, reduir l'estrès de contracció de la soldadura i reduir la sensibilitat a les esquerdes tèrmiques.
La composició dels consumibles de soldadura, especialment els elements d'aliatge de Cr i Ni, és superior a la del metall base. Els consumibles de soldadura que contenen una petita quantitat ({0}}%) de ferrita s'utilitzen per garantir una bona resistència a les esquerdes (esquerdes en fred, esquerdes en calent, esquerdes per corrosió per tensió) de la soldadura. Quan la fase de ferrita no està permesa o impossible a la soldadura, s'han de seleccionar els consumibles de soldadura que continguin Mo, Mn i altres elements d'aliatge.
El C, S, P, Si i Nb dels consumibles de soldadura ha de ser el més baix possible. Nb provocarà esquerdes de solidificació a les soldadures d'austenita pura, però es pot evitar de manera efectiva una petita quantitat de ferrita a les soldadures. Per a estructures soldades que s'han d'estabilitzar o alleujar l'estrès després de la soldadura, se solen seleccionar materials de soldadura que contenen Nb. La soldadura per arc submergit s'utilitza per soldar plaques mitjanes, i la pèrdua de combustió de Cr i Ni es pot complementar amb la transició d'elements d'aliatge al flux i filferro de soldadura; a causa de la gran profunditat de penetració, s'ha de prestar atenció a evitar la generació d'esquerdes calentes al centre de la soldadura i la resistència a la corrosió de la zona afectada per la calor. Reducció sexual. S'ha de prestar atenció a la selecció de filferro de soldadura més prim i energia de línia de soldadura més petita, i el cable de soldadura ha de ser baix en Si, S i P. El contingut de ferrita a la soldadura d'acer inoxidable resistent a la calor no ha de superar el 5%. Per a l'acer inoxidable austenític amb un contingut de Cr i Ni superior al 20%, s'ha d'utilitzar filferro de soldadura d'alt Mn (6-8%) i s'ha d'utilitzar flux alcalí o neutre com a flux per evitar l'addició de Si a la soldadura. i millorar la seva resistència a les esquerdes. El flux especial per a l'acer inoxidable austenític té molt poca addició de Si, que pot transferir l'aliatge a la soldadura per compensar la pèrdua de combustió dels elements d'aliatge per complir els requisits de rendiment de la soldadura i la composició química.
