Nehrđajući čelik za posude pod tlakom i njegove karakteristike zavarivanja
Takozvani nehrđajući čelik odnosi se na dodavanje određene količine kroma u čelik, tako da je čelik u pasiviziranom stanju i ima karakteristike da ne hrđa. Kako bi se postigla ta svrha, njegov sadržaj kroma mora biti iznad 12 posto. Kako bi se poboljšala pasivizacija čelika, elementi poput nikla i molibdena koji mogu pasivizirati čelik često se dodaju nehrđajućem čeliku. Općenito nazvan nehrđajući čelik zapravo je opći naziv za nehrđajući čelik i čelik otporan na kiseline. Nehrđajući čelik nije nužno otporan na kiseline, a čelik otporan na kiseline općenito ima dobra svojstva nehrđajućeg čelika. Nehrđajući čelik može se podijeliti u četiri kategorije prema strukturi čelika, naime austenitni nehrđajući čelik, feritni nehrđajući čelik, martenzitni nehrđajući čelik i austenitno-feritni dupleks nehrđajući čelik.
1. Austenitni nehrđajući čelik i njegove karakteristike zavarivanja
Austenitni nehrđajući čelik je najčešće korišteni nehrđajući čelik, a tip s visokim sadržajem Cr-Ni je najčešći. Trenutno se austenitni nehrđajući čelik može grubo podijeliti na tip Cr18-Ni8, tip Cr25-Ni20 i tip Cr25-Ni35. Austenitni nehrđajući čelik ima sljedeće karakteristike zavarivanja:
① Zavarivanje vruće napuknutog austenitnog nehrđajućeg čelika ima malu toplinsku vodljivost i veliki koeficijent linearnog širenja, tako da je tijekom procesa zavarivanja vrijeme zadržavanja zavarenog spoja na visokoj temperaturi dulje, a zavar je lako oblikovati grubo stupčasto zrno struktura. Ako je sadržaj nečistoća kao što su sumpor, fosfor, kositar, antimon i niobij visok, između zrna će se formirati eutektik niske točke taljenja, a pukotine skrućivanja lako će se stvoriti u zavaru kada je zavareni spoj izložen visokom vlačno naprezanje. U zoni utjecaja topline nastaju pukotine likvefakcije, koje sve spadaju u toplinske pukotine zavarivanja. Najučinkovitiji način za sprječavanje vrućih pukotina je smanjiti elemente nečistoće koji su skloni stvaranju eutektike niske točke taljenja u čeliku i potrošnim materijalima za zavarivanje te učiniti da krom-nikal austenitni nehrđajući čelik sadrži 4 posto do 12 posto feritne strukture.
② Interkristalna korozija Prema teoriji osiromašenja kroma, taloženje krom karbida na međukristalnoj površini, što rezultira smanjenjem kroma na granici zrna, glavni je uzrok interkristalne korozije. Stoga je odabir potrošnog materijala za zavarivanje s ultra niskim udjelom ugljika ili potrošnog materijala za zavarivanje koji sadrži stabilizirajuće elemente kao što su niobij i titan glavna mjera za sprječavanje interkristalne korozije.
③ Pucanje od korozije na naponu Pukotine uzrokovane korozijom na napon obično se očituju kao krti slom, a proces oštećenja traje kratko, tako da je šteta ozbiljna. Glavni uzrok pucanja od korozije austenitnog nehrđajućeg čelika je zaostalo naprezanje zavarivanjem. Promjena strukture zavarenih spojeva ili postojanje koncentracije naprezanja, te koncentracija lokalnog korozijskog medija također su razlozi koji utječu na nastanak korozijskih pukotina.
④ σ faza krtosti zavarenih spojeva σ faza je vrsta krtog i tvrdog intermetalnog spoja, koji se uglavnom skuplja na granicama zrna stupčastih zrna. I faza i δ faza mogu proći kroz σ fazni prijelaz. Na primjer, kada se zavar tipa Cr25Ni20 zagrije na 800 stupnjeva ~ 900 stupnjeva, doći će do jake →δ transformacije. Za austenitni nehrđajući čelik krom-nikal, posebno nehrđajući čelik krom-nikal-molibden, sklona je pojava δ→σ fazne transformacije, uglavnom zato što elementi kroma i molibdena imaju očitu sigma transformaciju, kada sadržaj δ ferita u zavaru prelazi At 12 posto , transformacija δ→σ je vrlo očita, što rezultira očitom krtošću metala zavara, zbog čega površinski sloj na unutarnjoj stijenci reaktora za hidrogeniranje s vrućom stijenkom kontrolira sadržaj δ ferita na 3 do 10 posto. razlog.
2. Feritni nehrđajući čelik i njegove karakteristike zavarivanja
Feritni nehrđajući čelik podijeljen je u dvije kategorije: obični feritni nehrđajući čelik i ultra čisti feritni nehrđajući čelik. Među njima, obični feritni nehrđajući čelik ima tip Cr12 ~ Cr14, kao što je 00Cr12, 0Cr13Al; Cr16 ~ Cr18 tip, kao što je 1Cr17Mo; Tip Cr25 ~ 30.
Zbog visokog udjela ugljika i dušika u običnom feritnom nehrđajućem čeliku teško ga je obrađivati i zavarivati, a otpornost na koroziju je teško zajamčiti, pa je upotreba ograničena. U ultra čistom feritnom nehrđajućem čeliku, ugljik i dušik u čeliku su strogo kontrolirani. Ukupna količina dušika općenito se kontrolira na tri razine od 0.035 posto do 0.045 posto , 0.030 posto , i 0,010 posto do 0,015 posto. Istodobno se dodaju potrebni legirajući elementi za daljnje poboljšanje otpornosti na koroziju i sveobuhvatne performanse čelika. U usporedbi s običnim feritnim nehrđajućim čelikom, ultra čisti feritni nehrđajući čelik s visokim udjelom kroma ima dobru otpornost na ravnomjernu koroziju, rupičastu koroziju i naponsku koroziju te se široko koristi u petrokemijskoj opremi. Feritni nehrđajući čelik ima sljedeće karakteristike zavarivanja:
① Pod djelovanjem visoke temperature zavarivanja, zrna u zoni utjecaja topline gdje temperatura zagrijavanja doseže iznad 1000 stupnjeva, posebno u području blizu spoja, brzo će rasti. Čak i ako se brzo ohladi nakon zavarivanja, oštro smanjenje žilavosti i velika sklonost interkristalnoj koroziji.
② Sam feritni čelik ima veći sadržaj kroma, više štetnih elemenata kao što su ugljik, dušik, kisik itd., višu prijelaznu temperaturu krhkosti i veću osjetljivost na zareze. Stoga je krtost nakon zavarivanja ozbiljnija.
③ Kada se dugo zagrijava i hladi polako na 400 stupnjeva ~ 600 stupnjeva, doći će do krtosti na 475 stupnjeva, što će ozbiljno smanjiti žilavost na sobnoj temperaturi. Nakon dugog zagrijavanja na 550 stupnjeva C ~ 820 stupnjeva C, σ faza se lako istaloži iz ferita, a njegova plastičnost i žilavost su također značajno smanjene.
3. Martenzitni nehrđajući čelik i njegove karakteristike zavarivanja
Martenzitni nehrđajući čelik može se podijeliti na martenzitni nehrđajući čelik tipa Cr13, martenzitni nehrđajući čelik s niskim udjelom ugljika i super martenzitni nehrđajući čelik. Tip Cr13 ima opću antikorozivnu učinkovitost. Od martenzitnog nehrđajućeg čelika na bazi Cr12-, zbog dodatka nikla, molibdena, volframa, vanadija i drugih legirajućih elemenata, ne samo da ima određenu otpornost na koroziju, već ima i visoku otpornost na visoke temperature i otpornost na visoke temperature . Oksidacijska svojstva.
Karakteristike zavarivanja martenzitnog nehrđajućeg čelika: zavareni šav od martenzitnog nehrđajućeg čelika tipa Cr13 i zona pod utjecajem topline imaju posebno veliku tendenciju otvrdnjavanja, a zavareni spoj može dobiti tvrd i lomljiv martenzit u uvjetima hlađenja zrakom. Pod djelovanjem zavarivanja lako se pojavljuju hladne pukotine zavarivanja. Kada je brzina hlađenja mala, grubi ferit i intergranularni karbidi će se formirati u području blizu šava i metala zavara, što će značajno smanjiti plastičnost i žilavost spoja.
Nakon što se zavarivanje i zona pod utjecajem topline niskougljičnog i super martenzitnog nehrđajućeg čelika ohlade, svi se transformiraju u niskougljični martenzit, ali nema očitog fenomena otvrdnjavanja i imaju dobre performanse zavarivanja.
Izbor dodatnog materijala za zavarivanje nehrđajućeg čelika za tlačne posude
1. Odabir dodatnog materijala za zavarivanje austenitnog nehrđajućeg čelika
Načelo odabira dodatnog materijala za zavarivanje austenitnog nehrđajućeg čelika je osigurati da su otpornost na koroziju i mehanička svojstva metala za zavarivanje u osnovi jednaki ili viši od onih osnovnog metala pod uvjetom da nema pukotina. odgovarati. Za austenitni nehrđajući čelik otporan na koroziju, općenito je poželjno da sadrži određenu količinu ferita, koji ne samo da može osigurati dobru otpornost na pukotine, već također ima dobru otpornost na koroziju. Međutim, u nekim posebnim medijima, kao što je metal za zavarivanje opreme s ureom, nije dopušteno postojanje ferita, inače će njegova otpornost na koroziju biti smanjena. Za austenitne čelike otporne na toplinu treba razmotriti kontrolu sadržaja ferita u metalu zavara. Za zavarene spojeve od austenitnog čelika koji rade na visokoj temperaturi dulje vrijeme, sadržaj ferita u metalu zavara ne smije prelaziti 5 posto. Čitatelji mogu procijeniti odgovarajući sadržaj ferita prema ekvivalentu kroma i ekvivalentu nikla u metalu zavara prema Schaefflerovom dijagramu.
slika
2. Odabir dodatnog materijala za zavarivanje feritnog nehrđajućeg čelika
U osnovi postoje tri vrste feritnog dodatnog materijala za zavarivanje nehrđajućeg čelika: 1) dodatnog materijala za zavarivanje čiji sastav u osnovi odgovara osnovnom metalu; 2) potrošni materijal za austenitno zavarivanje; 3) dodaci za zavarivanje legura na bazi nikla, koji se rijetko koriste zbog visoke cijene.
Feritni dodaci za zavarivanje od nehrđajućeg čelika mogu biti izrađeni od materijala koji su jednaki osnovnom metalu, ali kada je stupanj ograničenja velik, lako dolazi do pukotina. Toplinska obrada može se koristiti nakon zavarivanja za vraćanje otpornosti na koroziju i poboljšanje plastičnosti spojeva. Upotrebom austenitnog dodatnog materijala za zavarivanje može se izbjeći predgrijavanje i toplinska obrada nakon zavarivanja, ali za različite čelike koji ne sadrže stabilne elemente i dalje postoji osjetljivost zone utjecaja topline, a 309 i 310 krom-nikal austenitni dodaci za zavarivanje su uobičajeni koristi se. Za Cr17 čelik, 308 potrošni materijal za zavarivanje također se može koristiti. Dodatni materijali za zavarivanje s visokim udjelom legura korisni su za poboljšanje plastičnosti zavarenih spojeva. Austenitni ili austenitno-feritni metal za zavarivanje u osnovi je jednako jak kao i feritni osnovni metal, ali u nekim korozivnim medijima otpornost zavara na koroziju može biti vrlo različita od otpornosti osnovnog metala. Obratite pozornost pri odabiru materijala za zavarivanje.
3. Odabir dodatnog materijala za zavarivanje martenzitnog nehrđajućeg čelika
U nehrđajućem čeliku, martenzitni nehrđajući čelik može se prilagoditi toplinskom obradom. Stoga, kako bi se osigurali zahtjevi za performansama, posebno za martenzitni nehrđajući čelik otporan na toplinu, sastav zavara trebao bi biti što bliži sastavu osnovnog metala. Kako bi se spriječile hladne pukotine, mogu se koristiti i dodaci za austenitno zavarivanje, a čvrstoća zavara u ovom trenutku mora biti niža od čvrstoće osnovnog metala.
Kada je sastav zavara sličan onom osnovnog metala, zavar i zona utjecaja topline će očvrsnuti i postati krti u isto vrijeme, a zona omekšavanja će se pojaviti u zoni utjecaja topline. Kako bi se spriječilo hladno pucanje, komponente debljine veće od 3 mm često je potrebno prethodno zagrijati, a toplinska obrada često je potrebna nakon zavarivanja kako bi se poboljšala izvedba spoja. Budući da su koeficijenti toplinskog širenja metala zavara i osnovnog metala u osnovi isti, moguće je potpuno eliminirati zavar nakon toplinske obrade. stres.
slika
Kada obradak nije dopušteno prethodno zagrijavati ili toplinski obraditi, može se odabrati austenitni zavareni šav. Budući da zavareni šav ima visoku plastičnost i žilavost, može ublažiti naprezanje zavarivanja i može otopiti više vodika, čime se smanjuje naprezanje spoja. Sklonost hladnom pucanju, ali spojevi s neravnim materijalima, zbog različitih koeficijenata toplinskog širenja, mogu generirati smično naprezanje u zoni taljenja pod radnom okolinom cirkulirajuće temperature, što rezultira kvarom spoja.
Za jednostavni martenzitni čelik tipa Cr13, kada se ne koristi zavar s austenitnom strukturom, nema puno prostora za podešavanje sastava zavara, koji je općenito isti kao i matrica osnovnog metala, ali štetne nečistoće kao što su S, P i Si mora biti ograničen. Silicij može pospješiti stvaranje grubog martenzita u zavarenim spojevima cr13 martenzitnog čelika. Smanjenje sadržaja C je korisno za smanjenje prokaljivosti, a postojanje male količine elemenata kao što su Ti, N ili Al u zavaru također može pročistiti zrna i smanjiti prokaljivost.
Za višekomponentni legirani cr{1}}martenzitni čelik toplinske čvrstoće, glavna svrha je otpornost na toplinu, a austenitni dodaci za zavarivanje se obično ne koriste, a očekuje se da će sastav zavara biti blizak osnovnom metalu. Prilikom podešavanja sastava, mora se osigurati da se u zavaru ne pojavi feritna faza, jer je to vrlo štetno za performanse, jer su glavne komponente martenzitnog čelika toplinske čvrstoće na bazi Cr13- uglavnom feritni elementi ( kao što su Mo, Nb, W, V, itd.), kako bi se osiguralo da cijela struktura bude jednoličan martenzit, ona mora biti uravnotežena elementima austenita, odnosno moraju postojati odgovarajući elementi kao što su C, Ni, Mn, i N.
Martenzitni nehrđajući čelik ima vrlo visoku sklonost hladnom pucanju, pa je potrebno striktno održavati nizak, čak i ultraniski vodik, na što se mora obratiti pozornost pri odabiru materijala za zavarivanje.
Ključne točke zavarivanja nehrđajućeg čelika za tlačne posude
1. Ključne točke zavarivanja austenitnog nehrđajućeg čelika
Općenito, austenitni nehrđajući čelici imaju izvrsnu zavarljivost. Gotovo sve metode zavarivanja taljenjem mogu se koristiti za zavarivanje austenitnog nehrđajućeg čelika, a termofizička svojstva i karakteristike mikrostrukture austenitnog nehrđajućeg čelika određuju ključne točke njegovog procesa zavarivanja.
① Zbog male toplinske vodljivosti i velikog toplinskog koeficijenta širenja austenitnog nehrđajućeg čelika, lako je proizvesti velike deformacije i naprezanje zavarivanja tijekom zavarivanja, tako da treba odabrati metodu zavarivanja s koncentriranom energijom zavarivanja što je više moguće.
② Zbog male toplinske vodljivosti austenitnog nehrđajućeg čelika, može postići veću dubinu prodiranja od niskolegiranog čelika pod istom strujom. U isto vrijeme, zbog svoje velike otpornosti, kako bi se izbjeglo crvenilo elektrode tijekom elektrolučnog zavarivanja, struja zavarivanja je manja od one kod elektroda od ugljičnog čelika ili niskolegiranog čelika istog promjera.
③ Specifikacije zavarivanja. Općenito ne koristite veliku ulaznu energiju za zavarivanje. Za elektrolučno zavarivanje preporučljivo je koristiti elektrode malog promjera za brzo zavarivanje u više prolaza. Za varove koji zahtijevaju velike zahtjeve, čak i ulijte hladnu vodu da ubrzate hlađenje. Za čisti austenitni nehrđajući čelik i super austenitni nehrđajući čelik, zbog toplinske osjetljivosti na pukotine. Ako je velika, energiju linije zavarivanja treba strogo kontrolirati kako bi se spriječio ozbiljan rast zrna zavarivanja i pojava vrućih pukotina pri zavarivanju.
④ Kako bi se poboljšala otpornost na toplinske pukotine i otpornost na koroziju zavara, posebnu pozornost treba obratiti na čistoću područja zavarivanja tijekom zavarivanja kako bi se spriječilo prodiranje štetnih elemenata u zavar.
⑤ Austenitni nehrđajući čelik općenito ne zahtijeva prethodno zagrijavanje tijekom zavarivanja. Kako bi se spriječio rast zrna i taloženje karbida u zavarenom šavu i zoni pod utjecajem topline, te osigurala plastičnost, žilavost i otpornost na koroziju zavarenog spoja, treba kontrolirati nižu temperaturu međusloja, općenito ne prelazeći 150 stupnjeva.
2. Točke za zavarivanje feritnog nehrđajućeg čelika
Feritni nehrđajući čelik ima relativno više elemenata koji tvore ferit, relativno manje elemenata koji tvore austenit, a materijal ima manju tendenciju kaljenja i hladnog pucanja. Pod djelovanjem toplinskog ciklusa zavarivanja feritnog nehrđajućeg čelika, zrna u zoni utjecaja topline očito rastu, a žilavost i plastičnost spoja naglo se smanjuju. Stupanj rasta zrna u zoni utjecaja topline ovisi o maksimalnoj temperaturi postignutoj tijekom zavarivanja i vremenu njenog zadržavanja. Stoga, kod zavarivanja feritnog nehrđajućeg čelika treba koristiti što je više moguće malu linijsku energiju, odnosno metodu koncentracije energije, kao što je TIG male struje, ručno zavarivanje elektrodama malog promjera itd. Istovremeno, mjere kao što su žlijeb s uskim razmakom, velika brzina zavarivanja i višeslojno zavarivanje treba usvojiti što je više moguće, a temperaturu između slojeva treba strogo kontrolirati.
Zbog učinka toplinskog ciklusa zavarivanja, općenito je feritni nehrđajući čelik osjetljiv u zoni visoke temperature u zoni utjecaja topline, a u nekim medijima dolazi do interkristalne korozije. Nakon zavarivanja, žari se na 700~850 stupnjeva kako bi se homogenizirao krom i obnovila njegova otpornost na koroziju.
Obični feritni nehrđajući čelik s visokim udjelom kroma može se zavarivati elektrolučnim zavarivanjem, zavarivanjem u zaštiti plina, zavarivanjem pod praškom i drugim metodama zavarivanja. Zbog inherentne niske plastičnosti čelika s visokim sadržajem kroma, kao i rasta zrna u zoni utjecaja topline i nakupljanja karbida i nitrida na granicama zrna uzrokovanih toplinskim ciklusima zavarivanja, plastičnost i žilavost zavarenih spojeva vrlo su nizak. Pukotine će se vjerojatno pojaviti kada se koriste dodaci za zavarivanje sličnog kemijskog sastava osnovnom metalu, a stupanj ograničenja je velik. Kako bi se spriječile pukotine i poboljšala plastičnost spoja i otpornost na koroziju, na primjeru elektrolučnog zavarivanja, mogu se poduzeti sljedeće tehnološke mjere.
① Prethodno zagrijte na oko 100 ~ 150 stupnjeva kako biste zavarili materijal u tvrdom stanju. Što je veći sadržaj kroma, to bi trebala biti viša temperatura predgrijavanja.
② Zavarivanje s malom ulaznom energijom i bez zamaha. Tijekom višeslojnog zavarivanja, temperaturu između slojeva treba kontrolirati tako da ne bude viša od 150 stupnjeva, a kontinuirano zavarivanje ne bi se trebalo koristiti za smanjenje učinaka krtosti pri visokoj temperaturi i krtosti od 475 stupnjeva.
③ Nakon zavarivanja, žarenje na 750 ~ 800 stupnjeva može obnoviti otpornost na koroziju i poboljšati plastičnost spoja zbog sferoidizacije karbida i ravnomjerne raspodjele kroma. Nakon žarenja treba ga brzo ohladiti kako bi se spriječila pojava σ faze i krtosti na 475 stupnjeva.
3. Točke za zavarivanje martenzitnog nehrđajućeg čelika
Za martenzitni nehrđajući čelik tipa Cr13, kada se za zavarivanje koriste elektrode od istog materijala, kako bi se smanjila osjetljivost hladnih pukotina i osigurala plastičnost i žilavost zavarenih spojeva, treba odabrati elektrode s niskim sadržajem vodika i poduzeti sljedeće mjere uzeti u isto vrijeme:
① Prethodno zagrijte. Temperatura predgrijavanja raste s povećanjem sadržaja ugljika u čeliku, općenito u rasponu od 100 stupnjeva do 350 stupnjeva.
② Nakon zagrijavanja. Za zavarene spojeve s visokim sadržajem ugljika ili visokim ograničenjem, nakon zavarivanja moraju se poduzeti mjere naknadnog zagrijavanja kako bi se spriječile pukotine izazvane vodikom.
③ Toplinska obrada nakon zavarivanja. Kako bi se poboljšala plastičnost, žilavost i otpornost na koroziju zavarenih spojeva, temperatura toplinske obrade nakon zavarivanja općenito je 650 stupnjeva C ~ 750 stupnjeva C, a vrijeme zadržavanja izračunava se kao 1h / 25 mm.
Za super i niskougljični martenzitni nehrđajući čelik mjere predgrijavanja općenito nisu potrebne. Kada je stupanj ograničenja velik ili je sadržaj vodika u zavaru visok, poduzimaju se mjere predgrijavanja i naknadnog zagrijavanja. Temperatura predgrijavanja općenito je 100 stupnjeva C ~ 150 stupnjeva C, temperatura toplinske obrade nakon zavarivanja je 590 ~ 620 stupnjeva. Za martenzitne čelike s većim sadržajem ugljika. Ili kada je predzagrijavanje prije zavarivanja i toplinska obrada nakon zavarivanja teško implementirati, a spojevi su jako ograničeni, austenitni potrošni materijal za zavarivanje također se može koristiti u inženjerstvu za poboljšanje plastičnosti i žilavosti zavarenih spojeva i sprječavanje pukotina. Ali u ovom trenutku, kada je metal zavara austenitan ili na bazi austenita, to je zapravo podudaranje niske čvrstoće u usporedbi s čvrstoćom osnovnog metala, a metal za zavarivanje i osnovni metal razlikuju se po kemijskom sastavu, metalografskoj strukturi, toplinska Fizikalna i mehanička svojstva su vrlo različita, a zaostalo naprezanje zavarivanja je neizbježno, što može lako uzrokovati naponsku koroziju ili oštećenje puzanjem pri visokim temperaturama.
Zavarivanje duplex nehrđajućeg čelika
1. Vrste duplex nehrđajućeg čelika
Duplex nehrđajući čelik ima austenit plus ferit duplex strukturu i sadržaj dvofaznih struktura
U osnovi isti, pa ima karakteristike austenitnog nehrđajućeg čelika i feritnog nehrđajućeg čelika. Napon razvlačenja može doseći 400Mpa ~ 550MPa, što je dvostruko više od običnog austenitnog nehrđajućeg čelika. U usporedbi s feritnim nehrđajućim čelikom, dvostruki nehrđajući čelik ima visoku žilavost, nisku prijelaznu temperaturu krhkosti, značajno poboljšanu otpornost na interkristalnu koroziju i učinkovitost zavarivanja; u isto vrijeme, zadržava neke karakteristike feritnog nehrđajućeg čelika, kao što su krtost od 475 stupnjeva, toplinska visoka vodljivost, mali koeficijent linearne ekspanzije, superplastičnost i magnetizam. U usporedbi s austenitnim nehrđajućim čelikom, čvrstoća dupleks nehrđajućeg čelika je visoka, posebno je značajno poboljšana granica razvlačenja, a performanse otpornosti na rupičastu koroziju, otpornost na naponsku koroziju i otpornost na zamor od korozije također su značajno poboljšane.
Duplex nehrđajući čelik klasificira se prema svom kemijskom sastavu i može se podijeliti u četiri tipa: tip Cr18, tip Cr23 (isključujući Mo), tip Cr22 i tip Cr25. Za Cr25 duplex nehrđajući čelik, može se podijeliti na uobičajeni tip i super duplex nehrđajući čelik, među kojima su Cr22 tip i Cr25 tip naširoko korišteni posljednjih godina. Većina dupleks nehrđajućeg čelika koji se koristi u mojoj zemlji proizvodi se u Švedskoj, a specifične kvalitete su: 3RE60 (tip Cr18), SAF2304 (tip Cr23), SAF2205 (tip Cr22), SAF2507 (tip Cr25).
2. Karakteristike zavarivanja duplex nehrđajućeg čelika
① Duplex nehrđajući čelik ima dobru zavarljivost. Nije lako oslabiti zonu pod utjecajem topline tijekom zavarivanja kao kod feritnog nehrđajućeg čelika, niti je lako proizvesti vruće pukotine pri zavarivanju kao kod austenitnog nehrđajućeg čelika. Međutim, budući da ima veliku količinu ferita, kada je krutost visoka ili je sadržaj vodika u zavaru visok, mogu se pojaviti pukotine pri hlađenju vodika, stoga je vrlo važno strogo kontrolirati izvor vodika.
② Kako bi se osigurale karakteristike dvofaznog čelika, osiguravanje odgovarajućeg udjela austenita i ferita u strukturi zavarenog spoja ključno je za zavarivanje ove vrste čelika. Kada je brzina hlađenja spoja nakon zavarivanja spora, sekundarna fazna promjena δ→ je relativno dovoljna, tako da se na sobnoj temperaturi može dobiti dupleksna struktura s relativno prikladnim omjerom faza, što zahtijeva odgovarajući veliki unos topline zavarivanja tijekom zavarivanja . Inače, ako je brzina hlađenja nakon zavarivanja velika, δ feritna faza će se povećati, što će rezultirati ozbiljnim smanjenjem plastičnosti, žilavosti i otpornosti na koroziju spoja.
3. Odabir duplex dodatnog materijala za zavarivanje nehrđajućeg čelika
Dodatni materijal za zavarivanje dupleks nehrđajućeg čelika, koji je karakteriziran time da je struktura zavara dupleks struktura u kojoj dominira austenit, a sadržaj glavnih elemenata otpornih na koroziju (kroma, molibdena, itd.) je ekvivalentan onom osnovnog metala, stoga osiguravajući istu otpornost na koroziju kao spol od osnovnog metala. Kako bi se osigurao sadržaj austenita u zavaru, sadržaj nikla i dušika obično se povećava, odnosno, ekvivalent nikla se povećava za oko 2 posto do 4 posto. U dupleks osnovnom materijalu od nehrđajućeg čelika općenito postoji određena količina dušika, a određena količina dušika također se očekuje u potrošnim materijalima za zavarivanje, ali općenito ne bi trebala biti previsoka, inače će se pojaviti pore. Na taj je način visok sadržaj nikla postao glavna razlika između materijala za zavarivanje i osnovnog metala.
U skladu s različitim zahtjevima otpornosti na koroziju i žilavosti spoja, odaberite elektrodu koja odgovara kemijskom sastavu osnovnog metala, kao što je zavarivanje Cr22 duplex nehrđajućeg čelika, možete odabrati Cr22Ni9Mo3 elektrodu, kao što je E2209 elektroda. Kada se koriste kisele elektrode, uklanjanje troske je dobro i oblik zavara je lijep, ali je udarna žilavost niska. Kada se od metala za zavarivanje zahtijeva visoka udarna žilavost i potrebno je zavarivanje u svim položajima, treba koristiti alkalne elektrode. Bazične elektrode se obično koriste kada se zavaruje podloga korijena. Kada postoje posebni zahtjevi za korozijsku otpornost metala zavara, treba koristiti i osnovne elektrode sa super duplex čeličnim komponentama.
Za čvrstu žicu za zavarivanje zaštićenu plinom, uz osiguravanje da metal za zavarivanje ima dobru otpornost na koroziju i mehanička svojstva, pozornost treba obratiti i na njezine performanse procesa zavarivanja. Za žicu punjenu jezgrom, kada se zahtijeva da oblik zavara bude lijep, rutil ili titan. Za žicu punjenu jezgrom kalcija, kada je potrebna veća udarna žilavost ili zavarivanje u uvjetima većeg ograničenja, treba koristiti žicu punjenu jezgrom s većom alkalnošću koristiti se.
Za zavarivanje pod praškom, preporučljivo je koristiti žicu za zavarivanje manjeg promjera za ostvarivanje višeslojnog i višeprolaznog zavarivanja prema specifikacijama za zavarivanje male i srednje veličine, kako bi se spriječila krtost zone utjecaja topline zavarivanja i metala zavara , i koristite odgovarajući alkalni tok.
4. Točke za zavarivanje duplex nehrđajućeg čelika
① Kontrola toplinskog procesa zavarivanja. Toplinska energija zavarivanja, temperatura međusloja, predgrijavanje i debljina materijala utjecat će na brzinu hlađenja tijekom zavarivanja, čime će utjecati na strukturu i performanse zavara i zone utjecaja topline. Prebrza ili prespora brzina hlađenja utjecat će na žilavost i otpornost na koroziju dvostrukih zavarenih čeličnih spojeva. Kada je brzina hlađenja prebrza, to će uzrokovati prekomjerni sadržaj faze i povećati taloženje Cr2N. Ako je brzina hlađenja prespora, kristalna zrna će biti jako gruba, pa čak i neki krti intermetalni spojevi, kao što je σ faza, mogu se istaložiti. Tablica 1 navodi neke preporučene energije linije zavarivanja i međuprolazne temperaturne raspone. Pri odabiru linijske energije također treba uzeti u obzir specifičnu debljinu materijala. Gornja granica linijske energije u tablici je prikladna za debele ploče, a donja granica je prikladna za tanke ploče. Kod zavarivanja duplex čelika s 25 posto ω(Cr) i super nehrđajućeg čelika s visokim udjelom legure, kako bi se postigla najbolja svojstva metala za zavarivanje, preporučuje se da se maksimalna međuprolazna temperatura kontrolira na 100 stupnjeva. Kada je potrebna toplinska obrada nakon zavarivanja, temperatura između prolaza ne može biti ograničena.
② Toplinska obrada nakon zavarivanja Najbolje je ne obrađivati dupleks nehrđajući čelik nakon zavarivanja, ali kada sadržaj faze u zavarenom stanju premaši zahtjeve ili kada se štetne faze, kao što je σ faza, talože, post-zavarivanje toplinska obrada zavara može se koristiti za poboljšanje. Metoda toplinske obrade koja se koristi je kaljenje vodom. Tijekom toplinske obrade zagrijavanje treba biti što je brže moguće, a vrijeme zadržavanja na temperaturi toplinske obrade je 5 ~ 30 min, što bi trebalo biti dovoljno da se uspostavi ravnoteža faza. Oksidacija metala vrlo je ozbiljna tijekom toplinske obrade, pa treba razmotriti zaštitu od inertnog plina. Za dvofazni čelik s 22 posto ω (Cr), toplinsku obradu treba provesti na temperaturi od 1050 stupnjeva C ~ 1100 stupnjeva C, dok dvofazni čelik i super dvofazni čelik s 25 posto ω (Cr ) zahtijevaju toplinsku obradu na temperaturi od 1070 stupnjeva C ~ 1120 stupnjeva C. Provedite toplinsku obradu.
Primjer zavarivanja tlačne posude od nehrđajućeg čelika
Flash tank promjera 800 mm i debljine stijenke 10 mm izrađen je od 0Cr18Ni9.
ilustrirati:
① Promjer cilindra je 800 mm, a zavarivač može bušiti cilindar radi zavarivanja. Zbog toga su uzdužni i kružni šavovi cilindra zavareni s obje strane elektrolučnim zavarivanjem.
② U ovoj opremi nema rupa, tako da se zatvarajući zavar može zavariti samo izvana. Kako bi se osigurala kvaliteta zavarivanja, kao podloga se koristi TIG zavarivanje. Međutim, stražnji metal će se oksidirati tijekom zavarivanja nehrđajućeg čelika argonom. Nekada se za zaštitu mogla koristiti samo metoda punjenja argonom na poleđini. nije dobro. Kako bi riješio ovu poteškoću u procesu, Odjel za zavarivanje tvrtke Nippon Oil & Fat Company razvio je i proizveo stražnju samozaštitnu TIG žicu za zavarivanje od nehrđajućeg čelika, koja je žica za zavarivanje s posebnim premazom, a premaz (tj. ) prodrijet će u rastaljenu nakon taljenja. Na poleđini se formira gusti zaštitni sloj, koji je ekvivalentan ulozi obloge elektrode. Upotreba ove žice za zavarivanje potpuno je ista kao i kod obične TIG žice za zavarivanje, a premaz neće utjecati na prednji luk i oblik rastaljenog bazena, što uvelike smanjuje troškove zavarivanja nehrđajućeg čelika argonskim zavarivanjem. U ovoj opremi, ako se koristi stražnja argonska zaštita, gubitak argona je ozbiljan, pa se koristi samozaštitna žica za zavarivanje.
③ Za kutne zavare između spojne cijevi i ravne prirubnice za zavarivanje, te između spojne cijevi i plašta, s obzirom na oblik i uvjete zavarivanja zavarenih spojeva na ovom dijelu, općenito se koristi elektrolučno zavarivanje. Ako je promjer spojne cijevi premali, radi smanjenja poteškoća pri zavarivanju, može se koristiti i TIG zavarivanje.
④ Ugaoni zavar između nosača i ljuske je zavar koji ne nosi pritisak, a koristi se zavarivanje zaštićeno plinom (zaštitni plin je čisti CO2), koje ima visoku učinkovitost i dobar oblik zavara. TFW-308L je stupanj dodatnog materijala za zavarivanje, a njegov model dodatka za zavarivanje je E308LT1-1 (AWS A5.22).
