Nerūsējošais tērauds spiedtvertnēm un tā metināšanas īpašības
Tā sauktais nerūsējošais tērauds attiecas uz noteikta daudzuma hroma pievienošanu tēraudam, lai tērauds būtu pasivētā stāvoklī un tam būtu nerūsējošas īpašības. Lai sasniegtu šo mērķi, hroma saturam tajā jābūt virs 12 procentiem. Lai uzlabotu tērauda pasivāciju, nerūsējošajam tēraudam bieži tiek pievienoti tādi elementi kā niķelis un molibdēns, kas var pasivēt tēraudu. Parasti saukts par nerūsējošo tēraudu, faktiski ir vispārīgs termins nerūsējošajam tēraudam un skābju izturīgam tēraudam. Nerūsējošais tērauds ne vienmēr ir izturīgs pret skābēm, un skābes izturīgam tēraudam parasti ir labas nerūsējošā tērauda īpašības. Nerūsējošo tēraudu var iedalīt četrās kategorijās atbilstoši tērauda struktūrai, proti, austenīta nerūsējošais tērauds, ferīta nerūsējošais tērauds, martensīta nerūsējošais tērauds un austenīta-ferīta dupleksais nerūsējošais tērauds.
1. Austenīta nerūsējošais tērauds un tā metināšanas īpašības
Austenīta nerūsējošais tērauds ir visplašāk izmantotais nerūsējošais tērauds, un visizplatītākais ir augsta Cr-Ni tips. Pašlaik austenīta nerūsējošo tēraudu var aptuveni iedalīt Cr18-Ni8, Cr25-Ni20 un Cr25-Ni35 tipā. Austenīta nerūsējošajam tēraudam ir šādas metināšanas īpašības:
① Karsti krekinga austenīta nerūsējošā tērauda metināšanai ir maza siltumvadītspēja un liels lineārās izplešanās koeficients, tāpēc metināšanas procesa laikā metinātā savienojuma uzturēšanās laiks augstā temperatūrā ir ilgāks, un metinātā šuve ir viegli veidojama rupja kolonna. struktūra. Ja piemaisījumu elementu, piemēram, sēra, fosfora, alvas, antimona un niobija saturs ir augsts, starp graudiem veidosies zemas kušanas temperatūras eitektika, un metinātajā šuvē viegli veidosies sacietēšanas plaisas, kad metinātais savienojums tiek pakļauts lielai iedarbībai. stiepes spriegums. Siltuma ietekmētajā zonā veidojas sašķidrināšanas plaisas, kas visas pieder pie metināšanas karstuma plaisām. Visefektīvākais veids, kā novērst karstās plaisas, ir samazināt piemaisījumu elementus, kas var radīt zemas kušanas temperatūras eitektiku tēraudā un metināšanas palīgmateriālos, un panākt, lai hroma-niķeļa austenīta nerūsējošais tērauds satur 4–12 procentus ferīta struktūras.
② Starpgranulu korozija Saskaņā ar hroma samazināšanās teoriju hroma karbīda nogulsnēšanās uz starpgranulu virsmas, kā rezultātā graudu robežās samazinās hroma daudzums, ir galvenais starpkristālu korozijas cēlonis. Tāpēc īpaši zema oglekļa satura metināšanas palīgmateriālu vai tādu metināšanas materiālu, kas satur stabilizējošus elementus, piemēram, niobijs un titāns, izvēle ir galvenais pasākums starpkristālu korozijas novēršanai.
③ Sprieguma korozijas plaisāšana Sprieguma korozijas plaisāšana parasti izpaužas kā trausla atteice, un bojājumu process aizņem īsu laiku, tāpēc bojājumi ir nopietni. Galvenais austenīta nerūsējošā tērauda spriegumu korozijas plaisāšanas cēlonis ir metināšanas atlikušais spriegums. Metināto savienojumu struktūras izmaiņas vai sprieguma koncentrācijas esamība, kā arī lokālās korozijas vides koncentrācija ir arī iemesli, kas ietekmē sprieguma korozijas plaisāšanu.
④ σ metināto savienojumu fāzes trauslums σ fāze ir sava veida trausls un ciets intermetālisks savienojums, kas galvenokārt uzkrājas kolonnu graudu graudu robežās. Gan fāzei, gan δ fāzei var tikt veikta σ fāzes pāreja. Piemēram, kad Cr25Ni20 tipa metinātā šuve tiek uzkarsēta par 800 grādiem ~ 900 grādiem, notiks spēcīga →δ transformācija. Hroma-niķeļa austenīta nerūsējošajam tēraudam, īpaši hroma-niķeļa-molibdēna nerūsējošajam tēraudam, var notikt δ→σ fāzes transformācija, galvenokārt tāpēc, ka hroma un molibdēna elementiem ir acīmredzama sigma transformācija, kad δ ferīta saturs metinātajā šuvē pārsniedz 12 procentus. , δ → σ transformācija ir ļoti acīmredzama, izraisot acīmredzamu metinātā metāla trauslumu, tāpēc virskārtas slānis uz karstās sienas hidrogenēšanas reaktora iekšējās sienas kontrolē δ ferīta saturu no 3 līdz 10 procentiem. iemesls.
2. Ferīta nerūsējošais tērauds un tā metināšanas īpašības
Ferīta nerūsējošais tērauds ir sadalīts divās kategorijās: parastais ferīta nerūsējošais tērauds un īpaši tīrs ferīta nerūsējošais tērauds. Tostarp parastajam ferīta nerūsējošajam tēraudam ir Cr12 ~ Cr14 tips, piemēram, 00Cr12, 0Cr13Al; Cr16 ~ Cr18 tips, piemēram, 1Cr17Mo; Cr25 ~ 30 tips.
Tā kā parastajā ferīta nerūsējošajā tēraudā ir augsts oglekļa un slāpekļa saturs, to ir grūti apstrādāt un metināt, un ir grūti garantēt izturību pret koroziju, tāpēc izmantošana ir ierobežota. Īpaši tīrā ferīta nerūsējošajā tēraudā ogleklis un slāpeklis tēraudā tiek stingri kontrolēti. Kopējais slāpekļa daudzums parasti tiek kontrolēts trīs līmeņos no 0.035 procenti līdz 0.045 procenti, 0,030 procenti un no 0,010 procentiem līdz 0,015 procentiem. Tajā pašā laikā tiek pievienoti nepieciešamie leģējošie elementi, lai vēl vairāk uzlabotu tērauda izturību pret koroziju un visaptverošu veiktspēju. Salīdzinot ar parasto ferīta nerūsējošo tēraudu, īpaši tīram augsta hroma ferīta nerūsējošajam tēraudam ir laba izturība pret vienmērīgu koroziju, punktveida koroziju un sprieguma koroziju, un to plaši izmanto naftas ķīmijas iekārtās. Ferīta nerūsējošajam tēraudam ir šādas metināšanas īpašības:
① Augstas metināšanas temperatūras ietekmē graudi karstuma ietekmētajā zonā, kur sildīšanas temperatūra sasniedz virs 1000 grādiem, īpaši tuvākajā šuves zonā, strauji pieaugs. Pat tad, ja pēc metināšanas tas tiek ātri atdzesēts, strauji samazinās stingrība un augsta tendence uz starpkristālu koroziju.
② Ferīta tēraudam pašam ir augstāks hroma saturs, kaitīgāki elementi, piemēram, ogleklis, slāpeklis, skābeklis utt., Augstāka trausluma pārejas temperatūra un lielāka iecirtuma jutība. Tāpēc trauslums pēc metināšanas ir nopietnāks.
③ Ilgstoši karsējot un atdzesējot 400-600 grādos, radīsies trauslums pie 475 grādiem, kas ievērojami samazinās stingrību istabas temperatūrā. Pēc ilgstošas karsēšanas 550 ° C ~ 820 ° C temperatūrā no ferīta viegli nogulsnējas σ fāze, un ievērojami samazinās arī tās plastiskums un stingrība.
3. Martensīta nerūsējošais tērauds un tā metināšanas īpašības
Martensīta nerūsējošo tēraudu var iedalīt Cr13 tipa martensīta nerūsējošajā tēraudā, zema oglekļa satura martensīta nerūsējošajā tēraudā un supermartensīta nerūsējošajā tēraudā. Cr13 tipam ir vispārēja pretkorozijas veiktspēja. No martensīta nerūsējošā tērauda, kura pamatā ir Cr12-, niķeļa, molibdēna, volframa, vanādija un citu sakausējuma elementu pievienošanas dēļ tam ir ne tikai noteikta izturība pret koroziju, bet arī augsta izturība pret augstu temperatūru un izturība pret augstu temperatūru. . Oksidācijas īpašības.
Martensīta nerūsējošā tērauda metināšanas raksturlielumi: Cr13 tipa martensīta nerūsējošā tērauda metinājuma šuvei un siltuma ietekmētajai zonai ir īpaši liela sacietēšanas tendence, un metinātais savienojums var iegūt cietu un trauslu martensītu gaisa dzesēšanas apstākļos. Metināšanas laikā ir viegli parādīties aukstas plaisas. Kad dzesēšanas ātrums ir mazs, tuvākajā šuves zonā un metinātajā metālā veidosies rupji ferīta un starpgranulu karbīdi, kas ievērojami samazinās savienojuma plastiskumu un stingrību.
Pēc tam, kad zema oglekļa satura un supermartensīta nerūsējošā tērauda metinātā un karstuma ietekmētā zona ir atdzesēta, tie visi tiek pārveidoti par martensītu ar zemu oglekļa saturu, taču nav acīmredzamas sacietēšanas, un tiem ir laba metināšanas veiktspēja.
Nerūsējošā tērauda metināšanas palīgmateriālu izvēle spiedtvertnēm
1. Austenīta nerūsējošā tērauda metināšanas palīgmateriālu izvēle
Austenīta nerūsējošā tērauda metināšanas palīgmateriālu izvēles princips ir nodrošināt, ka metinātā metāla izturība pret koroziju un mehāniskās īpašības būtībā ir līdzvērtīgas parastajam metālam vai augstākas par tām, ja nav plaisu. atbilst. Korozijizturīgam austenīta nerūsējošajam tēraudam parasti ir vēlams saturēt noteiktu daudzumu ferīta, kas var ne tikai nodrošināt labu izturību pret plaisām, bet arī labu izturību pret koroziju. Tomēr dažās īpašās vidēs, piemēram, urīnvielas iekārtu metinātajā metālā, ferīts nav atļauts pastāvēt, pretējā gadījumā tiks samazināta tā izturība pret koroziju. Karstumizturīgiem austenīta tēraudiem jāapsver ferīta satura kontrole metinātajā metālā. Austenīta tērauda metinātām šuvēm, kas ilgstoši ekspluatētas augstā temperatūrā, ferīta saturs metinātajā metālā nedrīkst pārsniegt 5 procentus. Lasītāji var novērtēt atbilstošo ferīta saturu saskaņā ar hroma ekvivalentu un niķeļa ekvivalentu metinātajā metālā saskaņā ar Schaeffler diagrammu.
bilde
2. Ferīta nerūsējošā tērauda metināšanas palīgmateriālu izvēle
Pamatā ir trīs veidu ferīta nerūsējošā tērauda metināšanas palīgmateriāli: 1) metināšanas palīgmateriāli, kuru sastāvs būtībā atbilst parastajam metālam; 2) austenīta metināšanas palīgmateriāli; 3) uz niķeļa bāzes izgatavoti sakausējuma metināšanas palīgmateriāli, kurus augsto cenu dēļ izmanto reti.
Ferīta nerūsējošā tērauda metināšanas palīgmateriālus var izgatavot no materiāliem, kas ir līdzvērtīgi parastajam metālam, bet, ja ierobežojuma pakāpe ir liela, plaisas var rasties viegli. Termisko apstrādi var izmantot pēc metināšanas, lai atjaunotu izturību pret koroziju un uzlabotu šuvju plastiskumu. Izmantojot austenīta metināšanas palīgmateriālus, var izvairīties no iepriekšējas uzsildīšanas un pēcmetināšanas termiskās apstrādes, taču dažādiem tēraudiem, kas nesatur stabilus elementus, joprojām pastāv siltuma ietekmētās zonas sensibilizācija, un parasti tiek izmantoti 309 un 310 hroma-niķeļa austenīta metināšanas palīgmateriāli. lietots. Cr17 tēraudam var izmantot arī 308 metināšanas palīgmateriālus. Metināšanas palīgmateriāli ar augstu sakausējuma saturu ir izdevīgi, lai uzlabotu metināto savienojumu plastiskumu. Austenīta vai austenīta-ferīta metinātais metāls būtībā ir tikpat izturīgs kā parastais ferīta metāls, taču dažos korozīvās vidēs metinājuma šuves izturība pret koroziju var ļoti atšķirties no parastā metāla izturības pret koroziju. Pievērsiet uzmanību, izvēloties metināšanas materiālus.
3. Martensīta nerūsējošā tērauda metināšanas palīgmateriālu izvēle
Nerūsējošā tērauda martensīta nerūsējošo tēraudu var regulēt ar termisko apstrādi. Tāpēc, lai nodrošinātu veiktspējas prasības, īpaši karstumizturīgam martensīta nerūsējošajam tēraudam, metinājuma šuves sastāvam jābūt pēc iespējas tuvākam parastā metāla sastāvam. Lai novērstu aukstās plaisas, var izmantot arī austenīta metināšanas palīgmateriālus, un metināšanas stiprībai šajā laikā jābūt zemākai par parastā metāla izturību.
Ja metinājuma šuves sastāvs ir līdzīgs parastā metāla sastāvam, metinātā šuve un siltuma ietekmes zona vienlaikus sacietēs un kļūs trauslas, un siltuma ietekmētajā zonā parādīsies atlaidināšanas zona. Lai novērstu aukstās plaisāšanu, detaļas, kuru biezums pārsniedz 3 mm, bieži ir iepriekš jāuzsilda, un pēc metināšanas bieži ir nepieciešama termiskā apstrāde, lai uzlabotu savienojuma veiktspēju. Tā kā metinātā metāla un parastā metāla termiskās izplešanās koeficients būtībā ir vienāds, pēc termiskās apstrādes ir iespējams pilnībā likvidēt metinājumu. stress.
bilde
Ja apstrādājamo priekšmetu nav atļauts iepriekš uzkarsēt vai termiski apstrādāt, var izvēlēties austenīta metināšanas šuvi. Tā kā metinājuma šuvei ir augsta plastika un stingrība, tā var mazināt metināšanas spriegumu un var izšķīdināt vairāk ūdeņraža, tādējādi samazinot savienojuma spriegumu. Aukstās plaisāšanas tendence, bet šuves ar nelīdzeniem materiāliem dažādu termiskās izplešanās koeficientu dēļ var radīt bīdes spriegumu saplūšanas zonā cirkulācijas temperatūras darba vidē, izraisot savienojuma bojājumus.
Vienkāršam Cr13 tipa martensīta tēraudam, kad netiek izmantota metinājuma šuve ar austenīta struktūru, nav daudz iespēju pielāgot metinājuma sastāvu, kas parasti ir tāds pats kā parastā metāla matrica, bet kaitīgiem piemaisījumiem, piemēram, S, P un Si ir jāierobežo. Si var veicināt rupjā martensīta veidošanos Cr13 martensīta tērauda metinātās šuvēs. C satura samazināšana ir izdevīga, lai samazinātu rūdāmību, un neliela daudzuma elementu, piemēram, Ti, N vai Al, esamība metinātajā šuvē var arī uzlabot graudus un samazināt rūdāmību.
Daudzkomponentu leģētam Cr12-saturošam martensīta karstumizturīgam tēraudam galvenais mērķis ir karstumizturība, un austenīta metināšanas palīgmateriāli parasti netiek izmantoti, un sagaidāms, ka metināšanas sastāvs būs tuvu parastajam metālam. Pielāgojot sastāvu, ir jāpārliecinās, ka šuvē neparādās ferīta fāze, jo tas ir ļoti kaitīgs veiktspējai, jo uz Cr13- bāzes izgatavotā martensīta karstumizturīgā tērauda galvenās sastāvdaļas pārsvarā ir ferīta elementi ( piemēram, Mo, Nb, W, V utt.), lai nodrošinātu, ka visa struktūra ir viendabīga martensīta, tai jābūt līdzsvarotai ar austenīta elementiem, tas ir, jābūt atbilstošiem elementiem, piemēram, C, Ni, Mn, un N.
Martensīta nerūsējošajam tēraudam ir ļoti augsta aukstās plaisāšanas tendence, tāpēc ir stingri jāuztur zems ūdeņraža līmenis, pat īpaši zems ūdeņraža līmenis, un tam jāpievērš uzmanība, izvēloties metināšanas materiālus.
Spiedientvertņu nerūsējošā tērauda metināšanas galvenie punkti
1. Austenīta nerūsējošā tērauda metināšanas galvenie punkti
Kopumā austenīta nerūsējošajiem tēraudiem ir lieliska metināmība. Austenīta nerūsējošā tērauda metināšanai var izmantot gandrīz visas kausēšanas metināšanas metodes, un austenīta nerūsējošā tērauda termofizikālās īpašības un mikrostruktūras īpašības nosaka tā metināšanas procesa galvenos punktus.
① Austenīta nerūsējošā tērauda mazās siltumvadītspējas un lielā termiskās izplešanās koeficienta dēļ metināšanas laikā ir viegli radīt lielu deformāciju un metināšanas spriegumu, tāpēc pēc iespējas jāizvēlas metināšanas metode ar koncentrētu metināšanas enerģiju.
② Austenīta nerūsējošā tērauda mazās siltumvadītspējas dēļ tas var iegūt lielāku iespiešanās dziļumu nekā mazleģētais tērauds ar tādu pašu strāvu. Tajā pašā laikā tā augstās pretestības dēļ, lai loka metināšanas laikā izvairītos no elektroda apsārtuma, metināšanas strāva ir mazāka nekā tāda paša diametra oglekļa tērauda vai mazleģēta tērauda elektrodiem.
③ Metināšanas specifikācijas. Parasti metināšanai neizmantojiet lielu pievadīto enerģiju. Elektrodu loka metināšanai ir vēlams izmantot maza diametra elektrodus ātrai daudzkārtu metināšanai. Liela pieprasījuma metinātām šuvēm pat ielejiet aukstu ūdeni, lai paātrinātu dzesēšanu. Tīram austenīta nerūsējošajam tēraudam un superaustenīta nerūsējošajam tēraudam termiskās plaisas jutības dēļ Ja tā ir liela, metināšanas līnijas enerģija ir stingri jākontrolē, lai novērstu nopietnu metināšanas graudu augšanu un metināšanas karstu plaisu rašanos.
④ Lai uzlabotu metinājuma termisko plaisāšanu un izturību pret koroziju, metināšanas laikā īpaša uzmanība jāpievērš metināšanas vietas tīrībai, lai novērstu kaitīgu elementu iekļūšanu metinātajā šuvē.
⑤ Austenīta nerūsējošajam tēraudam parasti nav nepieciešama iepriekšēja uzsildīšana metināšanas laikā. Lai novērstu graudu augšanu un karbīda nogulsnēšanos metināšanas šuvē un karstuma ietekmētajā zonā un nodrošinātu metinātā savienojuma plastiskumu, stingrību un izturību pret koroziju, jākontrolē zemāka starpslāņa temperatūra, kas parasti nepārsniedz 150 grādus.
2. Ferīta nerūsējošā tērauda metināšanas punkti
Ferīta nerūsējošajam tēraudam ir salīdzinoši vairāk ferītu veidojošo elementu, relatīvi mazāk austenītu veidojošo elementu, un materiālam ir mazāka tendence sacietēt un aukstā plaisāšana. Ferīta nerūsējošā tērauda metināšanas termiskā cikla ietekmē termiski ietekmētajā zonā graudi acīmredzami aug, un krasi samazinās savienojuma stingrība un plastiskums. Graudu augšanas pakāpe siltuma ietekmētajā zonā ir atkarīga no metināšanas laikā sasniegtās maksimālās temperatūras un tās noturēšanas laika. Tāpēc, metinot ferīta nerūsējošo tēraudu, pēc iespējas vairāk jāizmanto maza līnijas enerģija, tas ir, enerģijas koncentrēšanas metode, piemēram, mazas strāvas TIG, manuāla metināšana ar maza diametra elektrodiem utt. Tajā pašā laikā tiek veikti pasākumi. piemēram, šauras spraugas rieva, liels metināšanas ātrums un daudzslāņu metināšana ir jāizmanto pēc iespējas vairāk, un temperatūra starp slāņiem ir stingri jākontrolē.
Metināšanas siltuma cikla ietekmes dēļ ferīta nerūsējošais tērauds parasti tiek sensibilizēts karstuma ietekmētās zonas augstas temperatūras zonā, un dažās vidēs notiek starpkristālu korozija. Pēc metināšanas tas tiek atkvēlināts 700–850 grādu temperatūrā, lai homogenizētu hromu un atjaunotu tā izturību pret koroziju.
Parasto ferīta nerūsējošo tēraudu ar augstu hroma saturu var metināt ar elektrodu loka metināšanu, ar gāzi aizsargātu metināšanu, iegremdētu loka metināšanu un citām metināšanas metodēm. Sakarā ar tērauda ar augstu hroma saturu zemo plastiskumu, kā arī graudu augšanu siltuma ietekmētajā zonā un karbīdu un nitrīdu uzkrāšanos pie graudu robežām, ko izraisa metināšanas karstuma cikli, metināto savienojumu plastiskums un stingrība ir ļoti augsta. zems. Plaisas var rasties, ja tiek izmantoti metināšanas palīgmateriāli, kuru ķīmiskais sastāvs ir līdzīgs parastajam metālam, un ierobežojuma pakāpe ir liela. Lai novērstu plaisas un uzlabotu šuvju plastiskumu un izturību pret koroziju, par piemēru ņemot elektrodu loka metināšanu, var veikt sekojošus tehnoloģiskos pasākumus.
① Uzkarsējiet apmēram 100–150 grādu temperatūrā, lai materiāls būtu stingrs. Jo augstāks ir hroma saturs, jo augstākai jābūt priekšsildīšanas temperatūrai.
② Metināšana ar mazu enerģijas pievadīšanu un bez šūpošanās. Daudzslāņu metināšanas laikā temperatūra starp slāņiem ir jākontrolē tā, lai tā nebūtu augstāka par 150 grādiem, un nedrīkst izmantot nepārtrauktu metināšanu, lai samazinātu trausluma ietekmi uz augstu temperatūru un 475 grādu trauslumu.
③ Pēc metināšanas rūdīšana 750–800 grādu leņķī var atjaunot izturību pret koroziju un uzlabot savienojuma plastiskumu karbīdu sferoidizācijas un vienmērīga hroma sadalījuma dēļ. Pēc atkausēšanas tas ātri jāatdzesē, lai novērstu σ fāzes rašanos un trauslumu 475 grādos.
3. Martensīta nerūsējošā tērauda metināšanas punkti
Cr13 tipa martensīta nerūsējošajam tēraudam, metināšanai izmantojot viena materiāla elektrodus, lai samazinātu aukstuma plaisu jutīgumu un nodrošinātu metināto savienojumu plastiskumu un stingrību, jāizvēlas elektrodi ar zemu ūdeņraža saturu un jāveic šādi pasākumi. uzņemts vienlaicīgi:
① Uzkarsē. Priekšsildīšanas temperatūra palielinās, palielinoties tērauda oglekļa saturam, parasti diapazonā no 100 grādiem līdz 350 grādiem.
② Pēc karsēšanas. Metinātajiem savienojumiem ar augstu oglekļa saturu vai augstu aizturi pēc metināšanas jāveic pēckarsēšanas pasākumi, lai novērstu metināšanas ūdeņraža izraisītas plaisas.
③ Termiskā apstrāde pēc metināšanas. Lai uzlabotu metināto savienojumu plastiskumu, stingrību un izturību pret koroziju, pēcmetināšanas termiskās apstrādes temperatūra parasti ir 650 ° C ~ 750 ° C, un turēšanas laiks tiek aprēķināts kā 1 h / 25 mm.
Super un zema oglekļa satura martensīta nerūsējošajam tēraudam priekšsildīšanas pasākumi parasti nav nepieciešami. Ja ierobežojuma pakāpe ir liela vai ūdeņraža saturs metinātajā šuvē ir augsts, tiek veikti priekšsildīšanas un pēckarsēšanas pasākumi. Priekšsildīšanas temperatūra parasti ir 100 ° C ~ 150 ° C, termiskās apstrādes temperatūra pēc metināšanas ir 590 ~ 620 grādi. Martensīta tēraudiem ar lielāku oglekļa saturu. Vai arī tad, ja ir grūti īstenot pirmsmetināšanas priekšsildīšanu un pēcmetināšanas termisko apstrādi un savienojumi ir ļoti ierobežoti, austenīta metināšanas palīgmateriālus var izmantot arī inženierzinātnēs, lai uzlabotu metināto savienojumu plastiskumu un stingrību un novērstu plaisas. Bet šobrīd, kad metinātais metāls ir austenīta vai austenīta bāzes, tas faktiski ir zemas stiprības sakritība salīdzinājumā ar parastā metāla izturību, un metinātais metāls un parastais metāls atšķiras pēc ķīmiskā sastāva, metalogrāfiskās struktūras, termiskā Fizikālās un mehāniskās īpašības ir ļoti atšķirīgas, un metināšanas atlikušais spriegums ir neizbēgams, kas var viegli izraisīt sprieguma koroziju vai augstas temperatūras šļūdes bojājumus.
Dupleksā nerūsējošā tērauda metināšana
1. Dupleksā nerūsējošā tērauda veidi
Dupleksajam nerūsējošajam tēraudam ir austenīta un ferīta dupleksa struktūra un divu fāzu struktūru saturs
Būtībā tas pats, tāpēc tam ir austenīta nerūsējošā tērauda un ferīta nerūsējošā tērauda īpašības. Teces robeža var sasniegt 400Mpa ~ 550MPa, kas ir divas reizes lielāka nekā parastajam austenīta nerūsējošajam tēraudam. Salīdzinot ar ferīta nerūsējošo tēraudu, dupleksajam nerūsējošajam tēraudam ir augsta izturība, zema trausluma pārejas temperatūra, ievērojami uzlabota starpkristālu korozijas izturība un metināšanas veiktspēja; tajā pašā laikā tas saglabā dažas ferīta nerūsējošā tērauda īpašības, piemēram, 475 grādu trauslumu, augstu siltuma vadītspēju, nelielu lineārās izplešanās koeficientu, superplastiskumu un magnētismu. Salīdzinot ar austenīta nerūsējošo tēraudu, dupleksā nerūsējošā tērauda izturība ir augsta, jo īpaši ir ievērojami uzlabota tecēšanas robeža, kā arī ir ievērojami uzlabota izturība pret koroziju, izturība pret koroziju un izturība pret koroziju.
Dupleksais nerūsējošais tērauds tiek klasificēts pēc tā ķīmiskā sastāva, un to var iedalīt četros veidos: Cr18 tips, Cr23 (izņemot Mo), Cr22 tips un Cr25 tips. Cr25 dupleksajam nerūsējošajam tēraudam to var iedalīt parastajā un super dupleksajā nerūsējošajā tēraudā, starp kuriem pēdējos gados ir plaši izmantots Cr22 tips un Cr25 tips. Lielākā daļa manā valstī izmantoto duplekso nerūsējošā tērauda tiek ražoti Zviedrijā, un īpašās kategorijas ir: 3RE60 (Cr18 tips), SAF2304 (Cr23 tips), SAF2205 (Cr22 tips), SAF2507 (Cr25 tips).
2. Dupleksā nerūsējošā tērauda metināšanas īpašības
① Dupleksajam nerūsējošajam tēraudam ir laba metināmība. Metināšanas laikā nav viegli sabojāt karstuma ietekmēto zonu, piemēram, ferīta nerūsējošajam tēraudam, kā arī nav viegli radīt metināšanas karstās plaisas, piemēram, austenīta nerūsējošā tērauda. Tomēr, tā kā tajā ir liels ferīta daudzums, ja metinātajā šuvē ir augsta stingrība vai augsts ūdeņraža saturs, var rasties ūdeņraža dzesēšanas plaisas, tāpēc ir ļoti svarīgi stingri kontrolēt ūdeņraža avotu.
② Lai nodrošinātu divfāžu tērauda īpašības, šāda veida tērauda metināšanai ir jānodrošina atbilstošs austenīta un ferīta īpatsvars metinātā savienojuma struktūrā. Kad šuves dzesēšanas ātrums pēc metināšanas ir lēns, sekundārās fāzes maiņa δ→ ir salīdzinoši pietiekama, tāpēc istabas temperatūrā var iegūt dupleksu struktūru ar relatīvi piemērotu fāzu attiecību, kam nepieciešama piemērota liela metināšanas siltuma ievade metināšanas laikā. . Pretējā gadījumā, ja dzesēšanas ātrums pēc metināšanas ir ātrs, δ ferīta fāze palielināsies, kā rezultātā ievērojami samazinās savienojuma plastiskums, stingrība un izturība pret koroziju.
3. Duplekso nerūsējošā tērauda metināšanas palīgmateriālu izvēle
Metināšanas palīgmateriāli dupleksajam nerūsējošajam tēraudam, kas raksturojas ar to, ka metinājuma struktūra ir dupleksa struktūra, kurā dominē austenīts, un galveno korozijizturīgo elementu (hroma, molibdēna utt.) saturs ir līdzvērtīgs parastajam metālam, tādējādi nodrošinot tādu pašu izturību pret koroziju kā parastā metāla dzimuma. Lai nodrošinātu austenīta saturu metinātajā šuvē, parasti tiek palielināts niķeļa un slāpekļa saturs, tas ir, niķeļa ekvivalents tiek palielināts par aptuveni 2 procentiem līdz 4 procentiem. Dupleksā nerūsējošā tērauda pamatmateriālā parasti ir noteikts slāpekļa saturs, un zināms slāpekļa saturs ir paredzēts arī metināšanas palīgmateriālos, taču parasti tam nevajadzētu būt pārāk augstam, pretējā gadījumā radīsies poras. Tādā veidā lielais niķeļa saturs ir kļuvis par būtisku atšķirību starp metināšanas materiālu un parasto metālu.
Atbilstoši dažādām prasībām attiecībā uz izturību pret koroziju un savienojumu stingrību, izvēlieties elektrodu, kas atbilst parastā metāla ķīmiskajam sastāvam, piemēram, metināšanas Cr22 dupleksais nerūsējošais tērauds, varat izvēlēties Cr22Ni9Mo3 elektrodu, piemēram, E2209 elektrodu. Ja tiek izmantoti skābie elektrodi, izdedžu atdalīšana ir laba un metinājuma forma ir skaista, bet triecienizturība ir zema. Ja metinātajam metālam ir jābūt ar augstu triecienizturību un ir nepieciešama visu pozīciju metināšana, jāizmanto sārma elektrodi. Pamata elektrodus parasti izmanto, kad saknes pamatne ir metināta. Ja ir īpašas prasības metinātā metāla izturībai pret koroziju, jāizmanto arī pamata elektrodi ar superdupleksa tērauda komponentiem.
Ar cietu gāzi aizsargātu metināšanas stiepli, vienlaikus nodrošinot, ka metinātajam metālam ir laba izturība pret koroziju un mehāniskās īpašības, uzmanība jāpievērš arī tā metināšanas procesa veiktspējai. Plūsmas stieplēm, ja nepieciešama skaista, rutila vai titāna metinājuma forma Kalcija tipa kušņu stieplēm, ja nepieciešama lielāka triecienizturība vai metināšanai lielākas ierobežošanas apstākļos, jāizmanto stieple ar kušņu serdeni ar augstāku sārmainību. izmantot.
Iegremdētā loka metināšanai ieteicams izmantot mazāka diametra metināšanas stiepli, lai veiktu daudzslāņu un daudzkārtu metināšanu saskaņā ar maza un vidēja izmēra metināšanas specifikācijām, lai novērstu metināšanas karstuma ietekmētās zonas un metinātā metāla trauslumu. un izmantojiet atbilstošu sārmu plūsmu.
4. Dupleksa nerūsējošā tērauda metināšanas punkti
① Metināšanas siltuma procesa kontrole Metināšanas siltumenerģija, starpslāņu temperatūra, priekšsildīšana un materiāla biezums ietekmēs dzesēšanas ātrumu metināšanas laikā, tādējādi ietekmējot metināšanas un siltuma ietekmētās zonas struktūru un veiktspēju. Pārāk ātrs vai pārāk lēns dzesēšanas ātrums ietekmēs dupleksā tērauda metināto savienojumu stingrību un izturību pret koroziju. Ja dzesēšanas ātrums ir pārāk ātrs, tas izraisīs pārmērīgu fāzes saturu un palielinās Cr2N nokrišņu daudzums. Ja dzesēšanas ātrums ir pārāk lēns, kristāla graudi būs stipri rupji, un var izgulsnēties pat daži trausli intermetāliski savienojumi, piemēram, σ fāze. 1. tabulā ir norādītas dažas ieteicamās metināšanas līnijas enerģijas un starpplūsmas temperatūras diapazoni. Izvēloties līnijas enerģiju, jāņem vērā arī konkrētais materiāla biezums. Tabulas līnijas enerģijas augšējā robeža ir piemērota biezām plāksnēm, bet apakšējā robeža ir piemērota plānām plāksnēm. Metinot duplekso tēraudu ar 25 procentiem ω(Cr) un īpaši nerūsējošo tēraudu ar augstu sakausējuma saturu, lai iegūtu vislabākās metinātā metāla īpašības, maksimālo starpplūsmas temperatūru ieteicams kontrolēt uz 100 grādiem. Ja pēc metināšanas ir nepieciešama termiskā apstrāde, starpplūsmas temperatūru nedrīkst ierobežot.
② Pēcmetināšanas termiskā apstrāde Duplekso nerūsējošo tēraudu labāk termiski neapstrādāt pēc metināšanas, bet tad, ja metinātās fāzes saturs pārsniedz prasību vai tiek nogulsnētas kaitīgas fāzes, piemēram, σ fāze, pēc metināšanas. metināšanas termisko apstrādi var izmantot, lai uzlabotu. Izmantotā termiskās apstrādes metode ir dzēšana ar ūdeni. Termiskās apstrādes laikā karsēšanai jābūt pēc iespējas ātrākai, un turēšanas laiks termiskās apstrādes temperatūrā ir 5 ~ 30 minūtes, kam vajadzētu būt pietiekamam, lai atjaunotu fāžu līdzsvaru. Metāla oksidēšanās termiskās apstrādes laikā ir ļoti nopietna, un ir jāapsver aizsardzība pret inerto gāzi. Divfāzu tēraudam ar 22 procentiem ω (Cr) termiskā apstrāde jāveic 1050 °C ~ 1100 °C temperatūrā, savukārt divfāžu tēraudam un superdivfāzu tēraudam ar 25% ω (Cr) ) nepieciešama termiskā apstrāde temperatūrā 1070 ° C ~ 1120 ° C Veiciet termisko apstrādi.
Nerūsējošā tērauda spiedtvertnes metināšanas piemērs
Uzliesmošanas tvertne ar diametru 800 mm un sieniņu biezumu 10 mm ir izgatavota no 0Cr18Ni9.
ilustrēt:
① Cilindra diametrs ir 800 mm, un metinātājs var urbt cilindrā metināšanai. Tāpēc cilindra gareniskās un apļveida šuves no abām pusēm tiek metinātas ar elektrodu loka metināšanu.
② Šajā iekārtā nav caurumu, tāpēc noslēdzošo šuvi var metināt tikai no ārpuses. Lai nodrošinātu metināšanas kvalitāti, kā pamatne tiek izmantota TIG metināšana. Tomēr aizmugurējais metāls tiks oksidēts nerūsējošā tērauda argona loka metināšanas laikā. Agrāk aizsardzībai varēja izmantot tikai argona iepildīšanas metodi aizmugurē. nav labi. Lai atrisinātu šīs procesa grūtības, uzņēmuma Nippon Oil & Fat Company metināšanas nodaļa izstrādāja un izgatavoja aizmugures pašaizsargājošu nerūsējošā tērauda TIG metināšanas stiepli, kas ir metināšanas stieple ar īpašu pārklājumu, un pārklājumu (tas ir, pārklājumu). ) pēc kausēšanas iekļūs izkusušajā baseinā Uz muguras veidojas blīvs aizsargslānis, kas līdzvērtīgs elektrodu pārklājuma lomai. Šīs metināšanas stieples izmantošana ir tieši tāda pati kā parastajai TIG metināšanas stieplei, un pārklājums neietekmēs priekšējo loka un izkausētā baseina formu, kas ievērojami samazina nerūsējošā tērauda argona loka metināšanas metināšanas izmaksas. Šajā aprīkojumā, ja tiek izmantota aizmugurējā argona aizsardzība, argona atkritumi ir nopietni, tāpēc tiek izmantota pašizsargājošā metināšanas stieple.
③ Metināšanas šuvēm starp savienotājcauruli un plakano metināšanas atloku, kā arī starp savienojošo cauruli un apvalku, ņemot vērā šīs daļas metināšanas šuvju formu un metināšanas apstākļus, parasti izmanto elektrodu loka metināšanu. Ja savienojošās caurules diametrs ir pārāk mazs, lai samazinātu metināšanas grūtības, var izmantot arī TIG metināšanu.
④ Filtra šuve starp balstu un apvalku ir bezspiediena metināšana, un tiek izmantota ar gāzi aizsargāta metināšana (aizsargājošā gāze ir tīrs CO2), kam ir augsta efektivitāte un laba metinājuma forma. TFW-308L ir metināšanas palīgmateriāla klase, un tā metināšanas palīgmateriāla modelis ir E308LT1-1 (AWS A5.22).
