Svařovací charakteristiky austenitické nerezové oceli: elastická a plastická napětí a deformace během procesu svařování jsou velmi velké, ale existuje jen málo trhlin za studena. Ve svarovém spoji nedochází k zóně kalení kalení a hrubnutí zrna, proto je pevnost svaru v tahu vysoká.
Hlavní problémy při svařování austenitických korozivzdorných ocelí jsou: velká deformace při svařování; Vzhledem k charakteristice hranic zrn a citlivosti na některé stopové nečistoty (s, P) je snadné vytvářet horké trhliny.
Pět hlavních problémů se svařováním a opatření pro úpravu austenitické nerezové oceli
Tvorba karbidu chrómu snižuje odolnost svarových spojů vůči mezikrystalové korozi.
Mezikrystalová koroze: Podle teorie špatného chromu, když se svar a tepelně ovlivněná zóna zahřejí na teplotní senzibilizační zónu 450 ~ 850 ℃, karbid chrómu se ukládá na hranici zrn, což má za následek špatné rozhraní zrn chrómu, které není dostatečně odolávat korozi. Nula
(1) K omezení mezikrystalové svarové koroze a teplotně citlivé koroze na cílovém materiálu lze přijmout následující opatření.
A. Aby se zabránilo tvorbě Cr23C6, byly do základního kovu přidány stabilizační prvky, jako je Ti a Nb, aby se snížil obsah uhlíku v základním kovu a svaru.
b. Ve svaru se vytvoří dvoufázová struktura austenitu a malého množství feritu. Když je ve svaru přítomno určité množství feritu, je možné zmenšit velikost zrna, zvětšit plochu zrna a snížit množství usazenin karbidu chrómu na jednotku plochy hranice zrna.
Cr23C6 se přednostně tvoří ve feritu místo ve špatném chrómu na hranici zrna austenitu; Ferit mezi austenitem může zabránit šíření koroze dovnitř podél hranice zrn.
PROTI. Sledujte dobu strávenou v teplotním rozsahu senzibilizace. Upravte tepelný cyklus svařování tak, aby doba zdržení 600-1000℃ byla co nejkratší. Můžete si vybrat metodu svařování s vysokou hustotou energie (například plazmové argonové obloukové svařování). Energie svařovací linky je menší. Na zadní stranu svaru se aplikuje plynný argon nebo se použije měděná rozpěrka pro zvýšení rychlosti ochlazování svaru. Počet spuštění a zastavení oblouku je snížen, aby se zabránilo opětovnému zahřívání. Kontaktní plocha mezi vícevrstvým svařováním a agresivním prostředím po co nejdelší dobu. Svařování atd.
d. Po svařování by mělo být provedeno ošetření pevným roztokem nebo stabilizační žíhání (850-900 °C) po uchování tepla a ochlazení vzduchem, aby se zcela vysrážel karbid a urychlila se difúze chrómu.
(2) Z tohoto důvodu mohou být přijata tato preventivní opatření:
Kvůli silné difuzivitě uhlíku bude segregovat na hranici zrn a po ochlazení vytvoří stav přesycení, zatímco Ti a Nb zůstanou v krystalu kvůli nízké difuzivitě. Když se svarový spoj znovu zahřeje v teplotním rozsahu senzibilizace, přesycený uhlík se vysráží ve formě Cr23C6.
A. Snižte obsah uhlíku. U nerezové oceli obsahující stabilizační prvky by obsah uhlíku neměl překročit 0,061TP2T.
b. Přijměte rozumný postup svařování. Pro zkrácení doby zdržení horké zóny při vysoké teplotě by měla být zvolena nižší energie svařovací linky, aby se zabránilo efektu “průměrné teplotní senzibilizace” ve svařovacím procesu.
Při oboustranném svařování by měl být šev ve styku s agresivním prostředím svařován jako poslední (z tohoto důvodu se vnitřní svařování velkoprůměrových silnostěnných svařovaných trubek provádí po vnějším svařování). Pokud toho nelze dosáhnout, měly by být specifikace svařování a tvar svaru upraveny tak, aby nedocházelo ke změně citlivosti přehřáté oblasti v kontaktu s korozním prostředím.
PROTI. Tepelné zpracování po svařování. Po svařování musí být provedeno ošetření pevným roztokem nebo stabilizační ošetření.
Praskání v důsledku koroze
Aby se zabránilo vzniku korozního praskání pod napětím, mohou být přijata následující opatření:
A. Správný výběr materiálů a rozumné nastavení složení svaru. Vysoce čistá chrom-niklová austenitická nerezová ocel, vysoce křemíková chrom-niklová austenitická nerezová ocel, feritická austenitická nerezová ocel a vysoce chrom-feritová nerezová ocel mají dobrou odolnost proti korozi namáháním. Pokud je svarovým kovem austenitická feritová dvoufázová ocel, je odolnost proti korozi pod napětím dobrá.
b. Odstraňte nebo snižte zbytkové napětí. Povrchové zbytkové napětí bylo sníženo leštěním, brokováním a kováním.
PROTI. Rozumné konstrukční řešení. Aby se zabránilo velké koncentraci stresu.
Horká trhlina při svařování (krystalizační trhlina ve svaru, trhlina při ztekucení HAZ)
Citlivost na trhliny za horka závisí především na chemickém složení, mikrostruktuře a vlastnostech materiálu. Ni snadno tvoří sloučeniny s nízkou teplotou tání nebo eutektika s nečistotami, jako je síra a fosfor. Segregace boru a křemíku podpoří vznik trhlin za tepla.
Je snadné vytvořit hrubou sloupcovou krystalickou strukturu se silnou směrovostí, která podporuje segregaci škodlivých nečistot a prvků, čímž podporuje tvorbu souvislého mezikrystalového kapalného filmu a zvyšuje citlivost na praskání za horka. Při nerovnoměrném ohřevu svařování je snadné vytvářet velké tahové napětí a podporovat tvorbu trhlin při svařování za horka.
Preventivní akce:
A. Obsah škodlivých nečistot sa musí přísně kontrolovat.
b. Upravte strukturu svarového kovu. Fáze δ ve svaru může snížit velikost zrna, eliminovat směrovost jednofázového austenitu, snížit segregaci škodlivých nečistot na hranici zrn a fáze δ může rozpustit více s a P, snížit energii rozhraní a vytvořit tekutý film mezi zrny.
PROTI. Upravte složení slitiny svarového kovu. Citlivost na praskání za horka lze snížit přidáním Mn, C, N a stopových prvků jako je cer, krumpáč a tantal do jednofázové austenitické oceli.
d. Procesní opatření. Aby se zabránilo tvorbě hrubých sloupcových zrn, měl by být použit nízký příkon tepla a malá příčná svarová housenka.
Například austenitická ocel 25-20 je náchylná ke zkapalňování trhlin. Přísné omezení obsahu nečistot a velikosti zrn v základním kovu pomocí metody svařování s vysokou hustotou energie, nízkou energií vedení a zvýšením rychlosti ochlazování spoje atd.
Zkřehnutí svarového spoje
U žáruvzdorné oceli musí být zajištěna tažnost svarového spoje, aby se zabránilo vysokoteplotnímu zkřehnutí; Nízkoteplotní ocel musí mít dobrou houževnatost při nízkých teplotách, aby se zabránilo křehkému porušení svarového spoje při nízké teplotě.
Deformace svařování je velká
Vzhledem k nízké tepelné vodivosti a velkému koeficientu roztažnosti je deformace při svařování velká, takže přípravek lze použít k zabránění deformace. Výběr metod svařování a svařovacích přídavných materiálů pro austenitickou nerezovou ocel: Austenitická nerezová ocel může být svařována pomocí TIG, MIG, patkových a pilových metod.
Svařovací proud austenitické nerezové oceli je nízký díky nízkému bodu tání, nízké tepelné vodivosti a vysokému koeficientu odporu. Úzký svar a úzký průchod by měly být použity ke snížení doby zdržení při vysoké teplotě, zabránění precipitaci karbidů, snížení napětí při smršťování svaru a snížení náchylnosti k prasklinám za tepla.
Složení svařovacího materiálu, zejména Cr a Ni, je vyšší než u základního kovu. Svařovací materiál obsahující malé množství feritu (4-121TP2T) se používá k zajištění dobré odolnosti proti trhlinám (praskání za studena, za tepla a korozní praskání pod napětím) svaru.
Pokud není feritová fáze ve svaru povolena nebo není možná, měl by být zvolen svařovací materiál obsahující Mo, Mn a další legující prvky.
C, s, P, Si a Nb ve svařovacích přídavných materiálech by měly být co nejnižší. Poznámka: může způsobit krystalizační trhliny ve svaru čistého austenitu, ale malému množství feritu ve svaru lze účinně zabránit.
Přídavné materiály pro svařování obsahující niob se obvykle používají pro svařování konstrukcí, které je třeba po svařování stabilizovat nebo uvolnit pnutí. Při použití svařování pod tavidlem ke svaření střední desky lze ztráty hořením Cr a Ni doplnit přenosem legujících prvků do tavidla a svařovacího drátu;
Vzhledem k hlubokému průvaru je třeba dbát na zamezení vzniku horkých trhlin ve středové zóně svaru a snížení korozní odolnosti v tepelně ovlivněné zóně. Měli byste věnovat pozornost výběru tenčího svařovacího drátu a svařovací linky s nižší energií. Svařovací drát by měl mít nízký obsah Si, S a P.
Obsah feritu ve svaru ze žáruvzdorné nerezové oceli by neměl překročit 51TП2Т. Pro austenitické nerezové oceli s více než 20 % Cr a Ni by měl být zvolen svařovací drát s vysokým obsahem Mn (6-8 %) a alkalickým nebo neutrálním tavidlem, aby se zabránilo přidávání Si do svaru a zlepšila se jeho odolnost proti praskání. .
Speciální tavidlo pro austenitickou nerezovou ocel zvyšuje minoritní obsah Si, který může přenést slitinu do svaru a kompenzovat ztráty spalováním legujících prvků, aby byly splněny požadavky na svařovací výkon a chemické složení.
nerez Díky svým jedinečným vlastnostem je široce používán v různých průmyslových odvětvích. Je odolný vůči korozi, má vysokou pevnost a životnost. Při svařování nerezové oceli však vzniká řada problémů, z nichž nejnepříjemnější je vznik trhlin. Trhliny se mohou objevit jak během svařování, tak po dokončení svařování, což vede k vážným problémům a zvýšeným nákladům na opravy a výměnu poškozených dílů.
Jedním z hlavních důvodů vzniku trhlin při svařování nerezové oceli je přítomnost křehkých sloučenin a nečistot v její struktuře. Většina trhlin vzniká v důsledku narušení procesu žíhání. Pokud není nerezový kov správně vyžíhán, dochází k nerovnoměrnému ochlazování, které přispívá ke vzniku trhlin na povrchu svaru. Nekontrolované žíhání může navíc způsobit oxidaci kovu, která může také vyvolat tvorbu trhlin.
Nedostatečná příprava povrchu před svařováním je dalším důvodem, který přispívá ke vzniku trhlin při svařování nerezové oceli. Odstranění oxidů a nečistot z kovového povrchu před svařováním je povinný postup. Přítomnost zbytků oxidů a nečistot na kovovém povrchu může vést ke špatnému tavení kovů a to zase může způsobit praskliny. Kromě toho je třeba vzít v úvahu i mechanickou pevnost samotného materiálu, protože některé nerezové oceli mohou být náchylnější k praskání.
Příčiny prasklin při svařování nerezové oceli
Při svařování nerezové oceli může dojít ke vzniku trhlin, které mohou výrazně snížit pevnost a životnost svarového spoje. Pochopení příčin vzniku trhlin při svařování nerezové oceli pomůže zabránit jejich vzniku a zajistit kvalitní svar.
Níže jsou uvedeny hlavní příčiny prasklin při svařování nerezové oceli:
- Nedostatečná předběžná příprava povrchu svarového spoje. Povrch je nutné očistit od nečistot, oxidů a nečistot, aby byla zajištěna dobrá přilnavost svarového kovu.
- Špatná volba svařovacího materiálu. Různé typy nerezové oceli mají různé vlastnosti a vyžadují vhodný svařovací materiál. Špatná volba může vést k prasklinám.
- Nesprávné parametry svařování, jako je příliš vysoký nebo nízký proud, nesprávná rychlost svařování a nedostatečné plnivo. Tyto faktory mohou způsobit, že se svarový spoj rychle zahřeje a ochladí, což může způsobit praskání.
- Nesprávné umístění svaru. Nesprávné umístění svaru může mít za následek nerovnoměrné stlačení nebo roztažení svarového spoje, což může způsobit praskání.
- Přítomnost vnitřních napětí. Svařování nerezové oceli může vytvářet vnitřní pnutí ve svarovém spoji. Za přítomnosti velkých vnitřních pnutí může po svařování dojít k prasklinám.
Dodržování pravidel technologie svařování nerezové oceli a zohlednění příčin trhlin pomůže získat pevný a spolehlivý svarový spoj bez vad.
Neodstraněná povrchová kontaminace
Nečistoty jako oleje, mastnota, špína nebo oxidy mohou mít negativní dopad na proces svařování a kvalitu výsledného švu. Pokud jsou na kovovém povrchu přítomny nečistoty, mohou zabránit svarovému kovu ve správném smáčení elektrody a základního kovu.
V důsledku toho dochází ve švu k nerovnostem a netěsnosti, což může vést ke vzniku trhlin. Kromě toho mohou nečistoty snižovat elektrickou vodivost kovového povrchu, což může vést k nerovnoměrnému rozložení tepla při svařování a pnutí, které může způsobit praskliny.
Aby se předešlo vzniku trhlin při svařování nerezové oceli, je nutné před zahájením svařovacích prací důkladně očistit kovový povrch od případných nečistot. K tomu můžete použít speciální čisticí roztoky, kartáče nebo vzduchové trysky. Je také důležité sledovat čistotu svařovacího zařízení a elektrod, aby se vyloučila možnost kontaminace kovového povrchu během procesu svařování.
Nesprávná technika svařování
1. Nedostatečný ohřev materiálu. Při svařování nerezové oceli je nutné dosáhnout určité teploty, aby byl zajištěn dobrý průvar a svarový spoj. Nedostatečné zahřátí může vést ke vzniku trhlin, protože materiál může zkřehnout, zejména v zóně tavení.
2. Nesprávné podávání svařovacího drátu. Přísun svařovacího materiálu by měl být rovnoměrný, aby byla zajištěna dobrá svarová housenka a menší pravděpodobnost prasknutí. Nesprávné podávání drátu může vést k nerovnoměrnému ohřevu materiálu a narušení struktury svarového spoje.
3. Špatná volba technologie svařování. Různé druhy svařování mají své vlastní charakteristiky a vyžadují vhodnou technologii. Špatný výběr svařovací technologie, jako je použití nesprávné metody nebo nesprávná kladná polarita svařovacího proudu, může vést ke zvýšené pravděpodobnosti praskání.
Aby nedocházelo k praskání při svařování nerezové oceli, je nutné tyto faktory zohlednit a dodržovat doporučení pro správnou techniku svařování.
Výběr nekompatibilních materiálů
Pokud se při svařování použijí materiály s nekompatibilním složením, mohou nastat problémy s praskáním. Různé kovové slitiny mají různé vlastnosti, jako je koeficient tepelné roztažnosti, bod tání atd. Při zahřátí a následném ochlazení mohou tyto rozdíly vést k pnutí, která způsobují praskliny.
Proto je nutné pečlivě vybírat materiály pro svařování nerezové oceli. Je důležité vzít v úvahu jejich chemické složení, bod tání a kompatibilitu v kombinaci s obecným kovem. Pro svařování se doporučuje používat slitiny stejného nebo podobného složení, aby se minimalizovala možnost vzniku trhlin.
Je třeba také vzít v úvahu, že struktura materiálů se může lišit i v rámci stejného typu nerezové oceli. Například ocel může mít austenitickou nebo feriticko-manganovou strukturu. Různé struktury mohou zvýšit pravděpodobnost vzniku trhlin při svařování.
Před svářečskými pracemi je proto nutné pečlivě prostudovat chemické složení a strukturu použitých materiálů, aby se vybraly kompatibilní sloučeniny a předešlo se případným problémům s prasklinami.
Tepelný šok
Při svařování nerezové oceli ji svářeč zahřeje na vysokou teplotu a následně rychle ochladí. Kvůli tomuto rychlému přechodu z vysoké na nízkou teplotu je materiál vystaven značnému namáhání, které může vést k praskání.
Na vznik tepelného šoku může mít vliv i nesprávná příprava materiálu před svařováním. Například přítomnost zbytkové vlhkosti nebo olejových nečistot na povrchu nerezové oceli může zvýšit tepelný šok.
Aby se zabránilo prasklinám způsobeným tepelným šokem, měly by být použity speciální svařovací techniky. Jedním ze způsobů, jak snížit teplotní šok, je postupné zahřívání a ochlazování zpracovávaného materiálu. Je také důležité povrch před svařováním důkladně očistit, aby nedošlo ke kontaminaci.
