Nerūdijantis plienas slėginiams indams ir jo suvirinimo charakteristikos
Vadinamasis nerūdijantis plienas reiškia tam tikro chromo kiekio pridėjimą į plieną, kad plienas būtų pasyvus ir nerūdijantis. Kad šis tikslas būtų pasiektas, jame chromo kiekis turi būti didesnis nei 12 proc. Siekiant pagerinti plieno pasyvumą, į nerūdijantį plieną dažnai dedama tokių elementų kaip nikelis ir molibdenas, kurie gali pasyvuoti plieną. Paprastai vadinamas nerūdijančiu plienu, iš tikrųjų yra bendras nerūdijančio plieno ir rūgštims atsparaus plieno terminas. Nerūdijantis plienas nebūtinai yra atsparus rūgštims, o rūgštims atsparus plienas paprastai turi geras nerūdijančio plieno savybes. Nerūdijantis plienas gali būti suskirstytas į keturias kategorijas pagal plieno struktūrą, būtent austenitinį nerūdijantį plieną, feritinį nerūdijantį plieną, martensitinį nerūdijantį plieną ir austenitinį-feritinį dvipusį nerūdijantį plieną.
1. Austenitinis nerūdijantis plienas ir jo suvirinimo savybės
Austenitinis nerūdijantis plienas yra plačiausiai naudojamas nerūdijantis plienas, o didelio Cr-Ni tipas yra labiausiai paplitęs. Šiuo metu austenitinį nerūdijantį plieną galima grubiai suskirstyti į Cr18-Ni8 tipą, Cr25-Ni20 tipą ir Cr25-Ni35 tipą. Austenitinis nerūdijantis plienas turi šias suvirinimo charakteristikas:
① Karštai krekingo austenitinio nerūdijančio plieno suvirinimas turi mažą šilumos laidumą ir didelį tiesinį plėtimosi koeficientą, todėl suvirinimo proceso metu suvirintos jungties buvimo aukštoje temperatūroje laikas yra ilgesnis, o suvirinimo siūle lengva suformuoti stambaus stulpelio grūdelį. struktūra. Jei priemaišų elementų, tokių kaip siera, fosforas, alavas, stibis ir niobis, yra daug, tarp grūdelių susidarys žemos lydymosi temperatūros eutektika, o suvirintoje jungtyje susidarys kietėjimo įtrūkimai. tempimo įtempis. Šilumos veikiamoje zonoje susidaro suskystinimo įtrūkimai, kurie visi priklauso suvirinimo šilumos įtrūkimams. Veiksmingiausias būdas išvengti karštų įtrūkimų yra sumažinti priemaišų elementus, kurie yra linkę sudaryti žemos lydymosi temperatūros eutektiką pliene ir suvirinimo medžiagose, ir padaryti, kad chromo-nikelio austenitiniame nerūdijančiame pliene būtų 4–12 procentų ferito struktūros.
② Tarpkristalinė korozija Remiantis chromo išeikvojimo teorija, chromo karbido nusodinimas ant tarpkristalinio paviršiaus, dėl kurio grūdų ribose sumažėja chromo kiekis, yra pagrindinė tarpkristalinės korozijos priežastis. Todėl ypač mažai anglies išskiriančių suvirinimo medžiagų arba suvirinimo medžiagų, kurių sudėtyje yra stabilizuojančių elementų, tokių kaip niobis ir titanas, pasirinkimas yra pagrindinė priemonė, apsauganti nuo tarpkristalinės korozijos.
③ Įtempių korozijos įtrūkimai Įtempių korozijos įtrūkimai dažniausiai pasireiškia trapiu gedimu, o pažeidimo procesas trunka neilgai, todėl žala yra rimta. Pagrindinė austenitinio nerūdijančio plieno įtempių korozijos įtrūkimų priežastis yra suvirinimo liekamasis įtempis. Suvirintų jungčių struktūros pasikeitimas arba įtempių koncentracijos buvimas, vietinės korozijos terpės koncentracija taip pat yra priežastys, turinčios įtakos įtempių korozijos įtrūkimams.
④ σ fazinis suvirintų jungčių trapumas σ fazė yra tam tikras trapus ir kietas intermetalinis junginys, kuris daugiausia susirenka stulpinių grūdelių grūdelių ribose. Tiek fazė, tiek δ fazė gali pereiti prie σ fazės. Pavyzdžiui, kai Cr25Ni20 tipo suvirinimo siūlė yra kaitinama 800–900 laipsnių temperatūroje, įvyks stipri →δ transformacija. Chromo-nikelio austenitiniam nerūdijančiam plienui, ypač chromo-nikelio-molibdeno nerūdijančiam plienui, gali įvykti δ→σ fazės transformacija, daugiausia dėl to, kad chromo ir molibdeno elementai turi akivaizdžią sigmos transformaciją, kai δ ferito kiekis siūlėje viršija 12 proc. , δ → σ transformacija yra labai akivaizdi, todėl suvirinimo metalas akivaizdžiai sutrupėja, todėl karštosios sienelės hidrinimo reaktoriaus vidinėje sienelėje esantis paviršinis sluoksnis kontroliuoja δ ferito kiekį nuo 3 iki 10 procentų. priežastis.
2. Feritinis nerūdijantis plienas ir jo suvirinimo charakteristikos
Feritinis nerūdijantis plienas skirstomas į dvi kategorijas: įprastą feritinį nerūdijantį plieną ir itin gryną feritinį nerūdijantį plieną. Tarp jų paprastas feritinis nerūdijantis plienas turi Cr12 ~ Cr14 tipą, pvz., 00Cr12, 0Cr13Al; Cr16 ~ Cr18 tipas, pvz., 1Cr17Mo; Cr25 ~ 30 tipas.
Dėl didelio anglies ir azoto kiekio paprastame feritiniame nerūdijančiame pliene jį sunku apdoroti ir suvirinti, o atsparumą korozijai sunku užtikrinti, todėl naudojimas yra ribotas. Itin gryname feritiniame nerūdijančiame pliene anglies ir azoto kiekis pliene yra griežtai kontroliuojamas. Bendras azoto kiekis paprastai kontroliuojamas trimis lygiais nuo 0.035 proc. iki 0.045 proc., 0.030 proc. ir nuo 0,010 iki 0,015 procentų. Tuo pačiu metu pridedami būtini legiravimo elementai, siekiant dar labiau pagerinti plieno atsparumą korozijai ir visapusiškas savybes. Palyginti su įprastu feritiniu nerūdijančiu plienu, itin grynas feritinis nerūdijantis plienas, turintis daug chromo, turi gerą atsparumą vienodai korozijai, taškinei korozijai ir įtempių korozijai ir yra plačiai naudojamas naftos chemijos įrangoje. Feritinis nerūdijantis plienas turi šias suvirinimo charakteristikas:
① Esant aukštai suvirinimo temperatūrai, grūdeliai karščio paveiktoje zonoje, kur šildymo temperatūra siekia virš 1000 laipsnių, ypač artimoje siūlės srityje, sparčiai augs. Net jei po suvirinimo jis greitai atšaldomas, smarkiai sumažėja kietumas ir didelis polinkis į tarpkristalinę koroziją.
② Pačiame feritiniame pliene yra didesnis chromo kiekis, daugiau kenksmingų elementų, tokių kaip anglis, azotas, deguonis ir kt., aukštesnė trapumo temperatūra ir didesnis įpjovos jautrumas. Todėl trapumas po suvirinimo yra rimtesnis.
③ Ilgą laiką kaitinant ir aušinant lėtai 400–600 laipsnių temperatūroje, 475 laipsnių temperatūroje atsiras trapumas, o tai labai sumažins kietumą kambario temperatūroje. Ilgą laiką kaitinant 550 ° C ~ 820 ° C temperatūroje, σ fazė lengvai nusėda iš ferito, taip pat žymiai sumažėja jo plastiškumas ir kietumas.
3. Martensitinis nerūdijantis plienas ir jo suvirinimo savybės
Martensitinį nerūdijantį plieną galima suskirstyti į Cr13 tipo martensitinį nerūdijantį plieną, mažai anglies turintį martensitinį nerūdijantį plieną ir supermartensitinį nerūdijantį plieną. Cr13 tipas pasižymi bendromis antikorozinėmis savybėmis. Martensitinio nerūdijančio plieno, kurio sudėtyje yra nikelio, molibdeno, volframo, vanadžio ir kitų legiruojančių elementų, pagamintas iš Cr12-nerūdijančio plieno, jis ne tik turi tam tikrą atsparumą korozijai, bet ir aukštą atsparumą aukštai temperatūrai bei atsparumą aukštai temperatūrai. . Oksidacinės savybės.
Martensitinio nerūdijančio plieno suvirinimo charakteristikos: Cr13 tipo martensitinio nerūdijančio plieno suvirinimo siūlė ir karščio paveikta zona turi ypač didelę kietėjimo tendenciją, o suvirintoje jungtyje oru aušinant gali susidaryti kietas ir trapus martensitas. Suvirinant, lengvai atsiranda šaltų suvirinimo įtrūkimų. Kai aušinimo greitis mažas, šalia siūlės ir suvirinimo metalo susidarys stambūs feritas ir tarpkristaliniai karbidai, kurie žymiai sumažins jungties plastiškumą ir kietumą.
Atšaldžius suvirinimo ir karščio paveiktą mažai anglies išskiriančio ir itin martensitinio nerūdijančio plieno zoną, jie visi paverčiami mažai anglies turinčiu martensitu, tačiau akivaizdaus kietėjimo reiškinio nėra, o suvirinimo savybės yra geros.
Nerūdijančio plieno suvirinimo eksploatacinių medžiagų slėginiams indams pasirinkimas
1. Austenitinio nerūdijančio plieno suvirinimo medžiagų parinkimas
Austenitinio nerūdijančio plieno suvirinimo medžiagų pasirinkimo principas yra užtikrinti, kad suvirinto metalo atsparumas korozijai ir mechaninės savybės iš esmės būtų lygiavertės arba didesnės nei netauriojo metalo, jei nėra įtrūkimų. rungtynės. Korozijai atsparaus austenitinio nerūdijančio plieno atveju paprastai pageidautina turėti tam tikrą ferito kiekį, kuris gali ne tik užtikrinti gerą atsparumą įtrūkimams, bet ir gerą atsparumą korozijai. Tačiau kai kuriose specialiose terpėse, pavyzdžiui, karbamido įrangos suvirinimo metale, feritui neleidžiama egzistuoti, kitaip sumažės jo atsparumas korozijai. Kalbant apie karščiui atsparų austenitinį plieną, reikėtų apsvarstyti ferito kiekio suvirinimo metale kontrolę. Austenitinio plieno suvirinimo siūlams, ilgą laiką eksploatuojamiems aukštoje temperatūroje, ferito kiekis suvirinimo metale neturi viršyti 5 proc. Skaitytojai gali įvertinti atitinkamą ferito kiekį pagal chromo ir nikelio ekvivalentą suvirinimo metale pagal Schaeffler diagramą.
paveikslėlį
2. Feritinių nerūdijančio plieno suvirinimo medžiagų parinkimas
Iš esmės yra trijų tipų feritinės nerūdijančiojo plieno suvirinimo medžiagos: 1) suvirinimo medžiagos, kurių sudėtis iš esmės atitinka netauriųjų metalų sudėtį; 2) austenitinės suvirinimo medžiagos; 3) nikelio lydinio suvirinimo medžiagos, kurios dėl didelių kainų naudojamos retai.
Feritinės nerūdijančiojo plieno suvirinimo medžiagos gali būti pagamintos iš medžiagų, lygiaverčių netauriajam metalui, tačiau kai suvaržymo laipsnis yra didelis, lengvai atsiranda įtrūkimų. Terminis apdorojimas gali būti naudojamas po suvirinimo, siekiant atkurti atsparumą korozijai ir pagerinti siūlių plastiškumą. Naudojant austenitines suvirinimo medžiagas galima išvengti išankstinio pakaitinimo ir terminio apdorojimo po suvirinimo, tačiau įvairiems plienams, kuriuose nėra stabilių elementų, šilumos paveiktos zonos jautrinimas vis dar egzistuoja, o chromo-nikelio austenitinio suvirinimo medžiagos dažniausiai yra 309 ir 310. naudojamas. Cr17 plienui taip pat galima naudoti 308 suvirinimo medžiagas. Suvirinimo medžiagos, kuriose yra daug lydinių, yra naudingos gerinant suvirintų jungčių plastiškumą. Austenitinis arba austenitinis-feritinis suvirinimo metalas iš esmės yra toks pat stiprus kaip feritinis netaurieji metalai, tačiau kai kuriose korozinėse terpėse suvirinimo siūlės atsparumas korozijai gali labai skirtis nuo netauriojo metalo. Atkreipkite dėmesį renkantis suvirinimo medžiagas.
3. Martensitinio nerūdijančio plieno suvirinimo medžiagų parinkimas
Nerūdijančio plieno martensitinį nerūdijantį plieną galima reguliuoti termiškai apdorojant. Todėl, siekiant užtikrinti eksploatacinius reikalavimus, ypač karščiui atsparaus martensitinio nerūdijančio plieno, suvirinimo siūlės sudėtis turėtų būti kuo artimesnė netauriojo metalo sudėčiai. Siekiant išvengti šaltų įtrūkimų, taip pat galima naudoti austenitines suvirinimo medžiagas, o suvirinimo stipris šiuo metu turi būti mažesnis nei netauriojo metalo.
Kai suvirinimo siūlės sudėtis yra panaši į netauriojo metalo, suvirinimo siūlė ir karščio veikiama zona tuo pačiu metu sukietės ir taps trapi, o karščio veikiamoje zonoje atsiras grūdinimosi minkštėjimo zona. Siekiant išvengti šalto įtrūkimo, komponentus, kurių storis didesnis nei 3 mm, dažnai reikia iš anksto pašildyti, o po suvirinimo dažnai reikia termiškai apdoroti, kad būtų pagerintas jungties veikimas. Kadangi suvirinimo metalo ir netauriojo metalo šiluminio plėtimosi koeficientas iš esmės yra vienodas, po terminio apdorojimo suvirinimo siūlę galima visiškai pašalinti. streso.
paveikslėlį
Kai ruošinio neleidžiama iš anksto pašildyti ar termiškai apdoroti, galima pasirinkti austenitinę suvirinimo siūlę. Kadangi suvirinimo siūlė pasižymi dideliu plastiškumu ir tvirtumu, ji gali sumažinti suvirinimo įtampą ir ištirpinti daugiau vandenilio, taip sumažindama jungties įtempimą. Polinkis į šaltą įtrūkimą, tačiau siūlės su nelygiomis medžiagomis dėl skirtingų šiluminio plėtimosi koeficientų gali sukelti šlyties įtempį lydymosi zonoje esant cirkuliacinės temperatūros darbo aplinkai, dėl ko gali sugesti jungtis.
Paprastam Cr13 tipo martensitiniam plienui, kai nenaudojamas austenitinės struktūros suvirinimas, nėra daug vietos reguliuoti suvirinimo siūlės sudėtį, kuri paprastai yra tokia pati kaip netauriųjų metalų matrica, tačiau yra kenksmingų priemaišų, tokių kaip S, P ir Si turi būti ribotas. Si gali skatinti stambaus martensito susidarymą Cr13 martensitinio plieno suvirinimo siūlėse. Sumažinus C kiekį, naudinga sumažinti kietumą, o nedidelis kiekis elementų, tokių kaip Ti, N arba Al, taip pat gali patobulinti grūdelius ir sumažinti kietumą.
Kelių komponentų legiruoto Cr{1}} pagrindo martensitinio karščiui atsparaus plieno pagrindinis tikslas yra atsparumas karščiui, o austenitinės suvirinimo medžiagos paprastai nenaudojamos, o suvirinimo sudėtis turėtų būti artima netauriajam metalui. Reguliuojant sudėtį reikia užtikrinti, kad siūlėje neatsirastų ferito fazė, nes tai labai kenkia eksploatacinėms savybėms, nes pagrindiniai Cr13-pagrindiniai martensitinio karščiui atsparaus plieno komponentai yra daugiausia ferito elementai ( pvz., Mo, Nb, W, V ir kt.), siekiant užtikrinti, kad visa struktūra būtų vienodo martensito, ji turi būti subalansuota su austenito elementais, tai yra, turi būti tinkamų elementų, tokių kaip C, Ni, Mn, ir N.
Martensitinis nerūdijantis plienas turi labai didelį polinkį šaltai trūkinėti, todėl būtina griežtai palaikyti mažą vandenilio, net ir itin mažą vandenilio kiekį, į tai reikia atkreipti dėmesį renkantis suvirinimo medžiagas.
Pagrindiniai slėginių indų nerūdijančio plieno suvirinimo taškai
1. Pagrindiniai austenitinio nerūdijančio plieno suvirinimo taškai
Apskritai austenitinis nerūdijantis plienas turi puikų suvirinamumą. Austenitiniam nerūdijančiam plienui suvirinti gali būti naudojami beveik visi lydinio suvirinimo metodai, o austenitinio nerūdijančio plieno termofizinės savybės ir mikrostruktūros charakteristikos lemia pagrindinius jo suvirinimo proceso taškus.
① Dėl mažo austenitinio nerūdijančio plieno šilumos laidumo ir didelio šiluminio plėtimosi koeficiento suvirinimo metu lengva sukurti didelę deformaciją ir suvirinimo įtempį, todėl suvirinimo būdas su koncentruota suvirinimo energija turėtų būti pasirinktas kuo labiau.
② Dėl mažo austenitinio nerūdijančio plieno šilumos laidumo jis gali gauti didesnį įsiskverbimo gylį nei mažai legiruotas plienas, veikiant ta pačia srove. Tuo pačiu metu, siekiant išvengti elektrodo paraudimo lankinio suvirinimo metu, dėl didelės varžos suvirinimo srovė yra mažesnė nei to paties skersmens anglinio plieno arba mažai legiruoto plieno elektrodų.
③ Suvirinimo specifikacijos. Paprastai suvirinimui nenaudokite didelės įvesties energijos. Elektrodų lankiniam suvirinimui patartina naudoti mažo skersmens elektrodus greitam kelių eigų suvirinimui. Didelės paklausos suvirinimo siūlėms netgi užpilkite šalto vandens, kad paspartintumėte aušinimą. Grynam austenitiniam nerūdijančiam plienui ir superaustenitiniam nerūdijančiam plienui dėl jautrumo šiluminiams įtrūkimams Jei ji yra didelė, suvirinimo linijos energija turi būti griežtai kontroliuojama, kad būtų išvengta rimto suvirinimo grūdelių augimo ir karštų suvirinimo įtrūkimų.
④ Siekiant pagerinti suvirinimo siūlės atsparumą šiluminiam įtrūkimui ir atsparumą korozijai, suvirinimo metu reikia atkreipti ypatingą dėmesį į suvirinimo vietos švarą, kad kenksmingi elementai nepatektų į suvirinimo siūlę.
⑤ Austenitiniam nerūdijančiam plienui suvirinant paprastai nereikia pašildyti. Siekiant užkirsti kelią grūdelių augimui ir karbido nuosėdoms suvirinimo siūlėje ir karščio paveiktoje zonoje bei užtikrinti suvirintos jungties plastiškumą, kietumą ir atsparumą korozijai, reikia kontroliuoti žemesnę tarpsluoksnio temperatūrą, paprastai ne aukštesnę kaip 150 laipsnių.
2. Feritinio nerūdijančio plieno suvirinimo taškai
Feritinis nerūdijantis plienas turi santykinai daugiau feritą formuojančių elementų, santykinai mažiau austenitą formuojančių elementų, o medžiaga turi mažesnę polinkį kietėti ir šaltai įtrūkti. Veikiant feritinio nerūdijančio plieno suvirinimo terminiam ciklui, grūdeliai šilumos paveiktoje zonoje akivaizdžiai auga, o jungties tvirtumas ir plastiškumas smarkiai sumažėja. Grūdų augimo laipsnis karščio paveiktoje zonoje priklauso nuo maksimalios suvirinimo metu pasiekiamos temperatūros ir jos laikymo laiko. Todėl, suvirinant feritinį nerūdijantį plieną, reikia kuo daugiau naudoti mažos linijos energiją, tai yra energijos koncentravimo metodą, pvz., Mažos srovės TIG, rankinį suvirinimą mažo skersmens elektrodais ir kt. Tokie kaip siauras griovelis, didelis suvirinimo greitis ir daugiasluoksnis suvirinimas turėtų būti kiek įmanoma labiau pritaikytas, o temperatūra tarp sluoksnių turėtų būti griežtai kontroliuojama.
Dėl suvirinimo šiluminio ciklo poveikio feritinis nerūdijantis plienas paprastai yra jautrinamas karščio paveiktos zonos aukštos temperatūros zonoje, o kai kuriose terpėse atsiranda tarpkristalinė korozija. Po suvirinimo jis atkaitinamas 700–850 laipsnių kampu, kad chromas būtų homogenizuotas ir atkurtas jo atsparumas korozijai.
Įprastas didelio chromo feritinis nerūdijantis plienas gali būti suvirintas lankiniu elektrodiniu suvirinimu, suvirinimu su dujomis, suvirinimu povandeniniu lanku ir kitais suvirinimo būdais. Dėl didelio chromo turinčio plieno būdingo mažo plastiškumo, grūdelių augimo karščio paveiktoje zonoje ir karbidų bei nitridų kaupimosi grūdelių ribose dėl suvirinimo karščio ciklų, suvirintų jungčių plastiškumas ir kietumas yra labai didelis. žemas. Įtrūkimai gali atsirasti, kai naudojamos suvirinimo medžiagos, kurių cheminė sudėtis panaši į netauriųjų metalų, o suvaržymo laipsnis yra didelis. Siekiant išvengti įtrūkimų ir pagerinti siūlių plastiškumą bei atsparumą korozijai, pavyzdžiui, elektrodų lankinį suvirinimą, galima imtis šių technologinių priemonių.
① Įkaitinkite maždaug 100–150 laipsnių, kad suvirintumėte kietą medžiagą. Kuo didesnis chromo kiekis, tuo aukštesnė turi būti pakaitinimo temperatūra.
② Suvirinimas naudojant mažą energijos kiekį ir be svyravimo. Daugiasluoksnio suvirinimo metu temperatūra tarp sluoksnių turi būti kontroliuojama, kad ji nebūtų aukštesnė nei 150 laipsnių, o nepertraukiamas suvirinimas neturėtų būti naudojamas siekiant sumažinti trapumą aukštoje temperatūroje ir 475 laipsnių trapumą.
③ Po suvirinimo, atkaitinimas 750–800 laipsnių kampu gali atkurti atsparumą korozijai ir pagerinti jungties plastiškumą dėl karbidų sferoidizacijos ir vienodo chromo pasiskirstymo. Po atkaitinimo jis turi būti greitai atvėsinamas, kad būtų išvengta σ fazės ir trapumo 475 laipsnių kampu.
3. Martensitinio nerūdijančio plieno suvirinimo taškai
Cr13 tipo martensitiniam nerūdijančiam plienui, suvirinimui naudojant tos pačios medžiagos elektrodus, siekiant sumažinti šaltų įtrūkimų jautrumą ir užtikrinti suvirintų jungčių plastiškumą bei tvirtumą, reikia pasirinkti mažai vandenilio turinčius elektrodus ir imtis šių priemonių. paimta tuo pačiu metu:
① Įkaitinkite. Išankstinio pašildymo temperatūra didėja didėjant anglies kiekiui plieno, paprastai nuo 100 laipsnių iki 350 laipsnių.
② Po šildymo. Suvirintoms jungtims, kuriose yra daug anglies ar suvaržyta, po suvirinimo reikia imtis pokaitinimo priemonių, kad būtų išvengta suvirinimo vandenilio sukeltų įtrūkimų.
③ Terminis apdorojimas po suvirinimo. Siekiant pagerinti suvirintų jungčių plastiškumą, tvirtumą ir atsparumą korozijai, terminio apdorojimo po suvirinimo temperatūra paprastai yra 650 ° C ~ 750 ° C, o laikymo laikas skaičiuojamas kaip 1 h / 25 mm.
Itin ir mažai anglies turinčiam martensitiniam nerūdijančiam plienui išankstinio pašildymo priemonių paprastai nereikia. Kai suvaržymo laipsnis yra didelis arba vandenilio kiekis suvirintoje siūlėje yra didelis, imamasi išankstinio pakaitinimo ir pakaitinimo priemonių. Išankstinio pašildymo temperatūra paprastai yra 100 ° C ~ 150 ° C, terminio apdorojimo po suvirinimo temperatūra yra 590–620 laipsnių. Martensitiniam plienui, kuriame yra didesnis anglies kiekis. Arba kai sunku atlikti išankstinį pašildymą ir terminį apdorojimą po suvirinimo, o jungtys yra labai suvaržytos, austenitinės suvirinimo medžiagos taip pat gali būti naudojamos inžinerijoje, siekiant pagerinti suvirintų jungčių plastiškumą ir tvirtumą bei išvengti įtrūkimų. Tačiau šiuo metu, kai suvirinimo metalas yra austenito arba austenito pagrindu, jis iš tikrųjų yra mažo stiprumo atitikmuo, palyginti su netauriojo metalo stiprumu, o suvirinimo metalas ir netauriojo metalo cheminė sudėtis, metalografinė struktūra, šiluminis Fizinės ir mechaninės savybės yra labai skirtingos, o suvirinimo liekamasis įtempis yra neišvengiamas, kuris gali lengvai sukelti įtempių koroziją arba aukštos temperatūros valkšnumo pažeidimus.
Dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimas
1. Dvipusio nerūdijančio plieno rūšys
Dvipusis nerūdijantis plienas turi austenito ir ferito dvipusę struktūrą ir dviejų fazių struktūrų turinį
Iš esmės tas pats, todėl jis turi austenitinio nerūdijančio plieno ir feritinio nerūdijančio plieno savybes. Takumo riba gali siekti 400 MPa ~ 550 MPa, o tai dvigubai viršija įprastą austenitinį nerūdijantį plieną. Palyginti su feritiniu nerūdijančiu plienu, dvipusis nerūdijantis plienas pasižymi dideliu tvirtumu, žema trapios perėjimo temperatūra, žymiai pagerina tarpkristalinę koroziją ir suvirinimo našumą; tuo pačiu metu jis išlaiko kai kurias feritinio nerūdijančio plieno savybes, tokias kaip 475 laipsnių trapumas, didelis šilumos laidumas, mažas linijinio plėtimosi koeficientas, superplastiškumas ir magnetizmas. Palyginti su austenitiniu nerūdijančiu plienu, dvipusio nerūdijančio plieno stiprumas yra didelis, ypač žymiai pagerėjo takumo riba, taip pat žymiai pagerėjo atsparumas taškinei korozijai, atsparumas korozijai ir atsparumas korozijai.
Dvipusis nerūdijantis plienas klasifikuojamas pagal cheminę sudėtį ir gali būti suskirstytas į keturis tipus: Cr18 tipas, Cr23 (išskyrus Mo), Cr22 tipas ir Cr25 tipas. Cr25 dvipusio nerūdijančio plieno atveju jį galima suskirstyti į įprastą ir super dvipusį nerūdijantį plieną, tarp kurių pastaraisiais metais plačiai naudojamas Cr22 tipas ir Cr25 tipas. Dauguma mano šalyje naudojamų dvipusio nerūdijančio plieno yra gaminami Švedijoje, o konkrečios markės yra: 3RE60 (Cr18 tipas), SAF2304 (Cr23 tipas), SAF2205 (Cr22 tipas), SAF2507 (Cr25 tipas).
2. Dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo charakteristikos
① Dvipusis nerūdijantis plienas turi gerą suvirinamumą. Suvirinimo metu nėra lengva sutrupinti karščio paveiktą zoną, pavyzdžiui, feritinį nerūdijantį plieną, taip pat nėra lengva sukurti karštų suvirinimo įtrūkimų, pavyzdžiui, austenitinio nerūdijančio plieno. Tačiau, kadangi jame yra daug ferito, Kai suvirinimo siūlės standumas yra didelis arba vandenilio kiekis yra didelis, gali atsirasti vandenilio aušinimo įtrūkimų, todėl labai svarbu griežtai kontroliuoti vandenilio šaltinį.
② Siekiant užtikrinti dviejų fazių plieno charakteristikas, norint suvirinti šio tipo plieną, svarbu užtikrinti, kad suvirintos jungties struktūroje būtų tinkama austenito ir ferito dalis. Kai jungties aušinimo greitis po suvirinimo yra lėtas, antrinės fazės pokytis δ→ yra santykinai pakankamas, todėl kambario temperatūroje galima gauti dvipusę struktūrą su santykinai tinkamu fazių santykiu, o tam suvirinimo metu reikia tinkamo didelio suvirinimo šilumos įėjimo. . Priešingu atveju, jei aušinimo greitis po suvirinimo yra greitas, δ ferito fazė padidės, todėl labai sumažės jungties plastiškumas, kietumas ir atsparumas korozijai.
3. Dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo medžiagų pasirinkimas
Dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo medžiagos, pasižyminčios tuo, kad suvirinimo struktūra yra dvipusė struktūra, kurioje dominuoja austenitas, o pagrindinių korozijai atsparių elementų (chromo, molibdeno ir kt.) kiekis yra lygiavertis netauriojo metalo kiekiui, todėl užtikrinantis tokį patį atsparumą korozijai kaip ir netauriųjų metalų lytis. Siekiant užtikrinti austenito kiekį siūlėje, nikelio ir azoto kiekis paprastai padidinamas, tai yra, nikelio ekvivalentas padidinamas maždaug 2–4 procentais. Dvipusio nerūdijančio plieno pagrindo medžiagoje paprastai yra tam tikras azoto kiekis, o suvirinimo medžiagose taip pat tikimasi tam tikro azoto kiekio, tačiau paprastai jis neturėtų būti per didelis, kitaip atsiras porų. Tokiu būdu didelis nikelio kiekis tapo pagrindiniu skirtumu tarp suvirinimo medžiagos ir netauriojo metalo.
Atsižvelgdami į skirtingus atsparumo korozijai ir jungties tvirtumo reikalavimus, pasirinkite elektrodą, atitinkantį netauriojo metalo cheminę sudėtį, pvz., Suvirinimo Cr22 dvipusį nerūdijantį plieną, galite pasirinkti Cr22Ni9Mo3 elektrodą, pvz., E2209 elektrodą. Kai naudojami rūgštiniai elektrodai, gerai pašalinamas šlakas, graži suvirinimo forma, tačiau atsparumas smūgiams yra mažas. Kai reikalaujama, kad suvirinto metalo atsparumas smūgiams būtų didelis ir reikalingas visos padėties suvirinimas, reikia naudoti šarminius elektrodus. Pagrindiniai elektrodai dažniausiai naudojami, kai suvirinama šaknies dalis. Kai yra specialūs reikalavimai suvirinto metalo atsparumui korozijai, taip pat turėtų būti naudojami pagrindiniai elektrodai su super duplekso plieno komponentais.
Naudojant kietą dujomis ekranuotą suvirinimo laidą, kartu užtikrinant, kad suvirinimo metalas būtų atsparus korozijai ir mechaninės savybės, taip pat reikia atkreipti dėmesį į jo suvirinimo proceso efektyvumą. Jei reikia, kad suvirinimo viela būtų graži, rutilo arba titano suvirinimo forma. Kalcio tipo vielai su fliusu, kai reikalingas didesnis atsparumas smūgiams arba suvirinant didesnio suvaržymo sąlygomis, turėtų būti naudojama didesnio šarmingumo viela. būti naudojamas.
Povandeniniam lankiniam suvirinimui patartina naudoti mažesnio skersmens suvirinimo vielą, kad būtų galima atlikti daugiasluoksnį ir kelių eigų suvirinimą pagal mažo ir vidutinio dydžio suvirinimo specifikacijas, kad būtų išvengta suvirinimo karščio paveiktos zonos ir suvirinimo metalo trapumo. ir naudokite atitinkamą šarminį srautą.
4. Dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo taškai
① Suvirinimo šilumos proceso kontrolė Suvirinimo šilumos energija, tarpsluoksnių temperatūra, išankstinis pašildymas ir medžiagos storis turės įtakos aušinimo greičiui suvirinimo metu, todėl paveiks suvirinimo ir šilumos paveiktos zonos struktūrą ir veikimą. Per greitas arba per lėtas aušinimo greitis turės įtakos dvipusio plieno suvirintų jungčių kietumui ir atsparumui korozijai. Kai aušinimo greitis yra per greitas, tai sukels per didelį fazės kiekį ir padidins Cr2N kritulių kiekį. Jei aušinimo greitis yra per lėtas, kristalų grūdeliai bus labai stambūs ir net kai kurie trapūs intermetaliniai junginiai, tokie kaip σ fazė, gali nusodinti. 1 lentelėje išvardytos kai kurios rekomenduojamos suvirinimo linijos energijos ir tarpinių temperatūrų intervalai. Renkantis linijos energiją taip pat reikia atsižvelgti į konkretų medžiagos storį. Viršutinė linijos energijos riba lentelėje tinka storoms plokštėms, o apatinė - plonoms plokštėms. Suvirinant dvipusį plieną su 25 procentų ω(Cr) ir ypač nerūdijantį plieną su dideliu legiruotojo kiekiu, siekiant išgauti geriausias suvirinimo metalo savybes, rekomenduojama, kad maksimali tarpo temperatūra būtų 100 laipsnių. Kai po suvirinimo reikalingas terminis apdorojimas, perėjimo temperatūra negali būti ribojama.
② Terminis apdorojimas po suvirinimo Geriausia dvipusio nerūdijančio plieno termiškai apdoroti ne po suvirinimo, bet kai suvirintos fazės kiekis viršija reikalavimą arba kai susidaro kenksmingos fazės, pvz., σ fazė, po suvirinimo. suvirinimo terminis apdorojimas gali būti naudojamas pagerinti. Naudojamas terminio apdorojimo būdas – gesinimas vandeniu. Terminio apdorojimo metu kaitinimas turi būti kuo greitesnis, o laikymo laikas terminio apdorojimo temperatūroje yra 5 ~ 30 min., kurio turėtų pakakti fazių pusiausvyrai atkurti. Metalo oksidacija terminio apdorojimo metu yra labai rimta, todėl reikia apsvarstyti apsaugą nuo inertinių dujų. Dviejų fazių plienui, kurių ω (Cr) yra 22 procentai, terminis apdorojimas turėtų būti atliekamas 1050 °C ~ 1100 °C temperatūroje, o dvifazis plienas ir super dvifazis plienas su 25 procentais ω (Cr) ) reikalingas terminis apdorojimas 1070°C ~ 1120°C temperatūroje. Atlikite terminį apdorojimą.
Nerūdijančio plieno slėginio indo suvirinimo pavyzdys
Blykstės bakas, kurio skersmuo 800 mm, o sienelės storis 10 mm, pagamintas iš 0Cr18Ni9.
iliustruoti:
① Cilindro skersmuo yra 800 mm, o suvirintojas gali gręžti į cilindrą suvirinimui. Todėl išilginės ir apskritos cilindro siūlės suvirinamos iš abiejų pusių lankiniu elektrodu.
② Šioje įrangoje nėra skylės, todėl uždarymo siūlę galima suvirinti tik iš išorės. Siekiant užtikrinti suvirinimo kokybę, kaip pagrindas naudojamas TIG suvirinimas. Tačiau nerūdijančio plieno argono lankinio suvirinimo metu galinis metalas bus oksiduojamas. Anksčiau apsaugai buvo galima naudoti tik argono užpildymo ant nugaros metodą. Negerai. Siekdamas išspręsti šį proceso sunkumą, Nippon Oil & Fat Company Suvirinimo skyrius sukūrė ir pagamino užpakalinę savisauginę nerūdijančio plieno TIG suvirinimo vielą, kuri yra suvirinimo viela su specialia danga, ir dangą (t. y. dangą). ) ištirpęs prasiskverbs į išlydytą baseiną. Nugaroje susidaro tankus apsauginis sluoksnis, kuris prilygsta elektrodo dangos vaidmeniui. Šios suvirinimo vielos naudojimas yra lygiai toks pat, kaip ir įprastos TIG suvirinimo vielos, o danga neturės įtakos priekiniam lankui ir išlydyto baseino formai, o tai labai sumažina nerūdijančio plieno argono lankinio suvirinimo suvirinimo išlaidas. Šioje įrangoje, jei naudojama galinė argono apsauga, argono atliekos yra rimtos, todėl naudojama savaime ekranuojanti suvirinimo viela.
③ Filtrinėms siūlėms tarp jungiamojo vamzdžio ir plokščiojo suvirinimo flanšo bei tarp jungiamojo vamzdžio ir korpuso, atsižvelgiant į šios dalies suvirinimo siūlių formą ir suvirinimo sąlygas, dažniausiai naudojamas lankinis suvirinimas elektrodu. Jei jungiamojo vamzdžio skersmuo per mažas, siekiant sumažinti suvirinimo sunkumus, galima naudoti ir TIG suvirinimą.
④ Filialinis suvirinimas tarp atramos ir korpuso yra neslėgis suvirinimas, o naudojamas suvirinimas su dujomis (apsauginės dujos yra grynas CO2), kuris turi didelį efektyvumą ir gerą suvirinimo formą. TFW-308L yra suvirinimo medžiagų klasė, o jos suvirinimo medžiagos modelis yra E308LT1-1 (AWS A5.22).
