Nerjaveče jeklo za tlačne posode in njegove varilne lastnosti
Tako imenovano nerjavno jeklo se nanaša na dodajanje določene količine kroma jeklu, tako da je jeklo v pasiviziranem stanju in ima lastnosti, da ne rjavi. Da bi dosegli ta namen, mora biti njegova vsebnost kroma nad 12 odstotkov. Da bi izboljšali pasivizacijo jekla, se nerjavnemu jeklu pogosto dodajo elementi, kot sta nikelj in molibden, ki lahko pasivizirajo jeklo. Na splošno imenovano nerjavno jeklo je pravzaprav splošni izraz za nerjavno jeklo in jeklo, odporno na kisline. Nerjaveče jeklo ni nujno odporno na kisline, jeklo, odporno na kisline, pa ima na splošno dobre nerjavne lastnosti. Nerjavno jeklo lahko razdelimo v štiri kategorije glede na strukturo jekla, in sicer avstenitno nerjavno jeklo, feritno nerjavno jeklo, martenzitno nerjavno jeklo in avstenitno-feritno dupleks nerjavno jeklo.
1. Avstenitno nerjavno jeklo in njegove varilne lastnosti
Avstenitno nerjavno jeklo je najpogosteje uporabljeno nerjavno jeklo, najpogostejši tip z visoko vsebnostjo Cr-Ni. Trenutno lahko avstenitno nerjavno jeklo v grobem razdelimo na vrsto Cr18-Ni8, vrsto Cr25-Ni20 in vrsto Cr25-Ni35. Avstenitno nerjavno jeklo ima naslednje varilne lastnosti:
① Varjenje vroče razpokanega avstenitnega nerjavnega jekla ima majhno toplotno prevodnost in velik linearni koeficient raztezanja, zato je med postopkom varjenja čas zadrževanja varjenega spoja pri visoki temperaturi daljši, zvar pa zlahka tvori grobo stebrasto zrno. struktura. Če je vsebnost elementov nečistoč, kot so žveplo, fosfor, kositer, antimon in niobij, visoka, bo med zrni nastala evtektika z nizkim tališčem in v zvaru zlahka nastanejo strjevalne razpoke, ko je zvar izpostavljen visokim natezna napetost. V območju toplotnega vpliva nastanejo likvefakcijske razpoke, ki vse spadajo med varilne toplotne razpoke. Najučinkovitejši način za preprečevanje vročih razpok je zmanjšanje elementov nečistoč, ki so nagnjeni k ustvarjanju evtektike z nizkim tališčem v jeklu in dodatkih za varjenje, ter zagotovitev, da krom-nikljevo avstenitno nerjavno jeklo vsebuje od 4 do 12 odstotkov feritne strukture.
② Intergranularna korozija V skladu s teorijo o izčrpanosti kroma je glavni vzrok za intergranularno korozijo obarjanje kromovega karbida na medzrnski površini, kar povzroči izčrpavanje kroma na meji zrn. Zato je izbira potrošnega materiala za varjenje z ultra nizko vsebnostjo ogljika ali potrošnega materiala za varjenje, ki vsebuje stabilizacijske elemente, kot sta niobij in titan, glavni ukrep za preprečevanje interkristalne korozije.
③ Napetostno korozijsko razpokanje Napetostno korozijsko razpokanje se običajno kaže kot krhka odpoved, proces poškodbe pa traja kratek čas, zato je poškodba resna. Glavni vzrok za napetostno korozijsko razpokanje avstenitnega nerjavnega jekla je zaostala napetost pri varjenju. Sprememba strukture zvarnih spojev ali obstoj koncentracije napetosti ter koncentracija lokalnega korozijskega medija so tudi razlogi, ki vplivajo na napetostno korozijsko razpokanje.
④ faza σ krhkost zvarnih spojev σ faza je nekakšna krhka in trda intermetalna spojina, ki se večinoma zbira v mejah zrn stebrastih zrn. Tako faza kot δ faza sta lahko podvrženi faznemu prehodu σ. Na primer, ko se zvar tipa Cr25Ni20 segreje na 800 stopinj ~ 900 stopinj, bo prišlo do močne transformacije →δ. Pri krom-nikelj avstenitnem nerjavnem jeklu, zlasti krom-nikelj-molibdenovem nerjavnem jeklu, je nagnjena k pojavu fazne transformacije δ→σ, predvsem zato, ker imajo elementi kroma in molibdena očitno sigma transformacijo, ko vsebnost ferita δ v zvaru presega 12 odstotkov , je transformacija δ→σ zelo očitna, kar ima za posledico očitno krhkost zvara, zaradi česar površinska plast na notranji steni reaktorja za hidrogeniranje z vročo steno nadzoruje vsebnost δ ferita pri 3 do 10 odstotkih. razlog.
2. Feritno nerjavno jeklo in njegove varilne lastnosti
Feritno nerjavno jeklo je razdeljeno v dve kategoriji: navadno feritno nerjavno jeklo in ultra čisto feritno nerjavno jeklo. Med njimi ima navadno feritno nerjavno jeklo vrsto Cr12 ~ Cr14, kot je 00Cr12, 0Cr13Al; Vrsta Cr16 ~ Cr18, kot je 1Cr17Mo; Vrsta Cr25 ~ 30.
Zaradi visoke vsebnosti ogljika in dušika v navadnem feritnem nerjavnem jeklu je težko obdelovati in variti, odpornost proti koroziji pa je težko zagotoviti, zato je uporaba omejena. V ultra čistem feritnem nerjavnem jeklu sta ogljik in dušik v jeklu strogo nadzorovana. Skupna količina dušika je na splošno nadzorovana na treh ravneh od 0.035 odstotkov do 0.045 odstotkov, 0.030 odstotkov in 0,010 odstotka do 0,015 odstotka. Hkrati so dodani potrebni legirni elementi za nadaljnje izboljšanje odpornosti proti koroziji in celovite lastnosti jekla. V primerjavi z običajnim feritnim nerjavnim jeklom je ultra čisto feritno nerjavno jeklo z visoko vsebnostjo kroma dobro odporno na enakomerno korozijo, luknjičasto korozijo in napetostno korozijo ter se pogosto uporablja v petrokemični opremi. Feritno nerjavno jeklo ima naslednje varilne lastnosti:
① Pod delovanjem visoke temperature varjenja bodo zrna v območju, ki ga prizadene toplota, kjer temperatura segrevanja doseže nad 1000 stopinj, zlasti na območju blizu šiva, hitro rasla. Tudi če se po varjenju hitro ohladi, se močno zmanjša žilavost in visoka nagnjenost k interkristalni koroziji.
② Samo feritno jeklo ima višjo vsebnost kroma, več škodljivih elementov, kot so ogljik, dušik, kisik itd., višjo temperaturo krhkega prehoda in močnejšo občutljivost zareze. Zato je krhkost po varjenju resnejša.
③ Pri dolgotrajnem počasnem segrevanju in ohlajanju na 400 stopinj ~ 600 stopinj bo prišlo do krhkosti pri 475 stopinjah, kar bo resno zmanjšalo žilavost pri sobni temperaturi. Po dolgotrajnem segrevanju pri 550 °C ~ 820 °C se faza σ zlahka izloči iz ferita, njena plastičnost in žilavost pa se prav tako znatno zmanjšata.
3. Martenzitno nerjavno jeklo in njegove varilne lastnosti
Martenzitno nerjavno jeklo lahko razdelimo na martenzitno nerjavno jeklo tipa Cr13, martenzitno nerjavno jeklo z nizko vsebnostjo ogljika in super martenzitno nerjavno jeklo. Vrsta Cr13 ima splošno protikorozijsko delovanje. Iz martenzitnega nerjavečega jekla na osnovi Cr12- zaradi dodatka niklja, molibdena, volframa, vanadija in drugih legirnih elementov ni le določena odpornost proti koroziji, ampak ima tudi visoko visokotemperaturno trdnost in odpornost na visoke temperature . Oksidacijske lastnosti.
Varilne lastnosti martenzitnega nerjavečega jekla: Varjeni šiv martenzitnega nerjavečega jekla tipa Cr13 in toplotno prizadeta cona imata posebno veliko nagnjenost k utrjevanju, zvarjeni spoj pa lahko dobi trd in krhek martenzit v pogojih zračnega hlajenja. Pod delovanjem varjenja se zlahka pojavijo hladne razpoke pri varjenju. Ko je hitrost ohlajanja majhna, se bodo v območju bližnjega šiva in zvara tvorili grobi ferit in medzrnati karbidi, kar bo znatno zmanjšalo plastičnost in žilavost spoja.
Ko se zvar in toplotno prizadeta cona nizkoogljičnega in super martenzitnega nerjavnega jekla ohladita, se vsi pretvorijo v nizkoogljični martenzit, vendar ni očitnega pojava utrjevanja in imajo dobro varilno zmogljivost.
Izbira potrošnega materiala za varjenje nerjavnega jekla za tlačne posode
1. Izbira potrošnega materiala za varjenje avstenitnega nerjavnega jekla
Načelo izbire dodatkov za varjenje avstenitnega nerjavnega jekla je zagotoviti, da so odpornost proti koroziji in mehanske lastnosti kovine zvara v osnovi enake ali višje od lastnosti osnovne kovine pod pogojem, da ni razpok. tekma. Za korozijsko odporno avstenitno nerjavno jeklo je na splošno zaželeno, da vsebuje določeno količino ferita, ki ne zagotavlja samo dobre odpornosti proti razpokam, ampak ima tudi dobro odpornost proti koroziji. Vendar v nekaterih posebnih medijih, kot je zvar opreme za sečnino, ferit ne sme obstajati, sicer se zmanjša njegova odpornost proti koroziji. Pri toplotno odpornih avstenitnih jeklih je treba razmisliti o nadzoru vsebnosti ferita v zvaru. Pri varjenih zvarih iz avstenitnega jekla, ki dolgo delujejo pri visoki temperaturi, vsebnost ferita v zvaru ne sme presegati 5 odstotkov. Bralci lahko ocenijo ustrezno vsebnost ferita glede na ekvivalent kroma in ekvivalent niklja v zvaru po Schaefflerjevem diagramu.
slika
2. Izbira dodatkov za varjenje feritnega nerjavnega jekla
V bistvu obstajajo tri vrste dodatkov za varjenje feritnega nerjavnega jekla: 1) dodatki za varjenje, katerih sestava se v osnovi ujema z osnovno kovino; 2) potrošni material za avstenitno varjenje; 3) potrošni material za varjenje iz zlitin na osnovi niklja, ki se zaradi visokih cen redko uporablja.
Dodatni materiali za varjenje iz feritnega nerjavnega jekla so lahko izdelani iz materialov, enakovrednih osnovni kovini, vendar ko je stopnja zadrževanja velika, zlahka pride do razpok. Toplotno obdelavo lahko uporabimo po varjenju, da obnovimo odpornost proti koroziji in izboljšamo plastičnost spoja. Z uporabo avstenitnih dodatkov za varjenje se je mogoče izogniti predgretju in toplotni obdelavi po varjenju, vendar za različna jekla, ki ne vsebujejo stabilnih elementov, še vedno obstaja občutljivost toplotno prizadetega območja, avstenitna varilna sredstva 309 in 310 krom-nikelj so običajno rabljeno. Za jeklo Cr17 je mogoče uporabiti tudi varilni material 308. Varilni dodatki z visoko vsebnostjo zlitin so koristni za izboljšanje plastičnosti zvarjenih spojev. Avstenitna ali avstenitno-feritna zvarna kovina je v bistvu enako močna kot feritna osnovna kovina, toda v nekaterih korozivnih medijih se korozijska odpornost zvara lahko zelo razlikuje od odpornosti osnovne kovine. Bodite pozorni pri izbiri materialov za varjenje.
3. Izbira potrošnega materiala za martenzitno varjenje nerjavnega jekla
Pri nerjavnem jeklu je martenzitno nerjavno jeklo mogoče prilagoditi s toplotno obdelavo. Zato mora biti sestava zvara čim bližje sestavi osnovne kovine, da bi zagotovili zahteve glede zmogljivosti, zlasti za toplotno odporno martenzitno nerjavno jeklo. Da bi preprečili hladne razpoke, se lahko uporabijo tudi avstenitni dodatki za varjenje, trdnost zvara pa mora biti v tem trenutku nižja od trdnosti osnovne kovine.
Ko je sestava zvara podobna sestavi osnovne kovine, se bosta zvar in območje, izpostavljeno toploti, hkrati utrdila in postala krhka, v območju, ki je izpostavljeno toploti, pa se bo pojavilo območje mehčanja. Da bi preprečili nastanek hladnih razpok, je treba komponente z debelino več kot 3 mm pogosto predhodno segreti, toplotna obdelava pa je pogosto potrebna po varjenju, da se izboljša učinkovitost spoja. Ker sta koeficient toplotnega raztezanja zvara in osnovne kovine v bistvu enaka, je možno po toplotni obdelavi popolnoma odstraniti zvar. stres.
slika
Kadar obdelovanca ni dovoljeno predgreti ali toplotno obdelati, lahko izberemo avstenitni zvar. Ker ima zvar visoko plastičnost in žilavost, lahko sprosti napetost pri varjenju in lahko raztopi več vodika ter tako zmanjša napetost spoja. Nagnjenost k hladnim razpokam, vendar lahko spoji z neenakomernimi materiali zaradi različnih koeficientov toplotnega raztezanja povzročijo strižno napetost v fuzijskem območju pod delovnim okoljem kroženja temperature, kar povzroči okvaro spoja.
Pri preprostem martenzitnem jeklu tipa Cr13, ko se ne uporablja zvar z avstenitno strukturo, ni veliko prostora za prilagajanje sestave zvara, ki je na splošno enak matrici osnovne kovine, vendar škodljive nečistoče, kot so S, P in Si mora biti omejen. Si lahko spodbuja nastanek grobega martenzita v zvarih martenzitnega jekla Cr13. Zmanjšanje vsebnosti C je koristno za zmanjšanje kaljivosti, obstoj majhne količine elementov, kot so Ti, N ali Al, v zvaru pa lahko tudi prečisti zrna in zmanjša kaljivost.
Za večkomponentno legirano martenzitno toplotno trdno jeklo na osnovi Cr12- je glavni namen toplotna odpornost, avstenitni dodatki za varjenje pa se običajno ne uporabljajo, sestava zvara pa naj bi bila podobna osnovni kovini. Pri prilagajanju sestave je treba zagotoviti, da se v zvaru ne pojavi feritna faza, ker je to zelo škodljivo za delovanje, saj so glavne komponente martenzitnega toplotno trdnega jekla na osnovi Cr13- večinoma feritni elementi ( kot so Mo, Nb, W, V itd.), da bi zagotovili, da je celotna struktura enoten martenzit, mora biti uravnotežen z avstenitnimi elementi, to pomeni, da morajo biti prisotni ustrezni elementi, kot so C, Ni, Mn, in N.
Martenzitno nerjavno jeklo je zelo nagnjeno h hladnemu razpokanju, zato je treba strogo vzdrževati nizko vsebnost vodika, celo ultra nizko vsebnost vodika, na kar moramo biti pozorni pri izbiri varilnih materialov.
Ključne točke varjenja nerjavnega jekla za tlačne posode
1. Ključne točke varjenja avstenitnega nerjavnega jekla
Na splošno imajo avstenitna nerjavna jekla odlično varivost. Za varjenje avstenitnega nerjavnega jekla je mogoče uporabiti skoraj vse metode varjenja s taljenjem, termofizične lastnosti in značilnosti mikrostrukture avstenitnega nerjavnega jekla pa določajo ključne točke njegovega varilnega postopka.
① Zaradi majhne toplotne prevodnosti in velikega koeficienta toplotnega raztezanja avstenitnega nerjavnega jekla je med varjenjem enostavno ustvariti velike deformacije in varilne napetosti, zato je treba čim bolj izbrati metodo varjenja s koncentrirano varilno energijo.
② Zaradi majhne toplotne prevodnosti avstenitnega nerjavnega jekla lahko doseže večjo globino penetracije kot nizkolegirano jeklo pod istim tokom. Hkrati je zaradi visoke upornosti, da bi se izognili rdečici elektrode med obločnim varjenjem, varilni tok manjši kot pri elektrodah iz ogljikovega jekla ali nizkolegiranega jekla enakega premera.
③ Specifikacije varjenja. Na splošno ne uporabljajte velike vhodne energije za varjenje. Za obločno varjenje z elektrodo je priporočljivo uporabljati elektrode majhnega premera za hitro varjenje v več prehodih. Za zvare z velikimi zahtevami celo polijte s hladno vodo, da pospešite hlajenje. Za čisto avstenitno nerjavno jeklo in super avstenitno nerjavno jeklo, zaradi občutljivosti na toplotne razpoke. Če je velika, je treba energijo varilne linije strogo nadzorovati, da se prepreči resna rast zrn zvara in pojav vročih razpok pri varjenju.
④ Da bi izboljšali odpornost zvara na toplotne razpoke in korozijsko odpornost, je treba med varjenjem posebno pozornost posvetiti čistosti območja varjenja, da preprečite, da bi škodljivi elementi prodrli v zvar.
⑤ Avstenitno nerjavno jeklo na splošno ne zahteva predgretja med varjenjem. Da bi preprečili rast zrn in obarjanje karbida v zvarnem šivu in na toplotno prizadetem območju ter zagotovili plastičnost, žilavost in korozijsko odpornost zvarjenega spoja, je treba nadzorovati nižjo temperaturo vmesnega sloja, ki običajno ne presega 150 stopinj.
2. Varilne točke iz feritnega nerjavečega jekla
Feritno nerjavno jeklo ima relativno več elementov, ki tvorijo ferit, relativno manj elementov, ki tvorijo avstenit, material pa je manj nagnjen k strjevanju in hladnemu razpokanju. Pod vplivom termičnega varilnega cikla feritnega nerjavnega jekla se zrna v območju toplotnega vpliva očitno povečajo, žilavost in plastičnost spoja pa se močno zmanjšata. Stopnja rasti zrn v območju toplotnega vpliva je odvisna od najvišje dosežene temperature med varjenjem in časa njegovega zadrževanja. Zato je treba pri varjenju feritnega nerjavnega jekla čim bolj uporabljati majhno linijsko energijo, to je metodo koncentracije energije, kot je TIG z majhnim tokom, ročno varjenje z elektrodami majhnega premera itd. kot so utori z ozko režo, visoka hitrost varjenja in večslojno varjenje je treba čim bolj sprejeti, temperaturo med plastmi pa je treba strogo nadzorovati.
Zaradi učinka toplotnega cikla varjenja je na splošno feritno nerjavno jeklo občutljivo v visokotemperaturnem območju toplotno prizadetega območja in v nekaterih medijih se pojavi interkristalna korozija. Po varjenju se žari pri 700 ~ 850 stopinjah, da se homogenizira krom in obnovi njegova odpornost proti koroziji.
Običajno feritno nerjavno jeklo z visoko vsebnostjo kroma je mogoče variti z obločnim varjenjem z elektrodo, varjenjem v zaščitenem plinu, varjenjem pod praškom in drugimi metodami varjenja. Zaradi inherentne nizke plastičnosti jekla z visoko vsebnostjo kroma, pa tudi zaradi rasti zrn v območju toplotnega vpliva in kopičenja karbidov in nitridov na mejah zrn, ki ga povzročajo toplotni cikli pri varjenju, sta plastičnost in žilavost zvarnih spojev zelo nizka. Razpoke lahko nastanejo, če se uporabljajo dodatki za varjenje s podobno kemično sestavo kot osnovna kovina in je stopnja omejitve velika. Da bi preprečili razpoke in izboljšali plastičnost spoja in odpornost proti koroziji, na primer obločno varjenje z elektrodo, lahko sprejmemo naslednje tehnološke ukrepe.
① Predgrejte na približno 100 ~ 150 stopinj, da zvarite material v trdnem stanju. Višja kot je vsebnost kroma, višja mora biti temperatura predgretja.
② Varjenje z majhno vhodno energijo in brez nihanja. Med večslojnim varjenjem je treba nadzorovati temperaturo med plastmi, da ne bo višja od 150 stopinj, neprekinjeno varjenje pa se ne sme uporabljati za zmanjšanje učinkov krhkosti pri visoki temperaturi in krhkosti pri 475 stopinjah.
③ Po varjenju lahko žarjenje pri 750 ~ 800 stopinjah obnovi odpornost proti koroziji in izboljša plastičnost spoja zaradi sferoidizacije karbidov in enakomerne porazdelitve kroma. Po žarjenju ga je treba hitro ohladiti, da preprečimo pojav σ faze in krhkost pri 475 stopinjah.
3. Varilne točke martenzitnega nerjavnega jekla
Za martenzitno nerjavno jeklo tipa Cr13 je treba pri uporabi elektrod iz istega materiala za varjenje, da se zmanjša občutljivost hladnih razpok in zagotovi plastičnost in žilavost zvarnih spojev, izbrati elektrode z nizko vsebnostjo vodika in upoštevati naslednje ukrepe. vzeto hkrati:
① Predgrejte. Temperatura predgretja se poveča s povečanjem vsebnosti ogljika v jeklu, običajno v območju od 100 stopinj do 350 stopinj.
② Po segrevanju. Pri varjenih spojih z visoko vsebnostjo ogljika ali visokim zadrževanjem je treba po varjenju izvesti ukrepe po segrevanju, da se preprečijo razpoke, ki jih povzroča vodik pri varjenju.
③ Toplotna obdelava po varjenju. Da bi izboljšali plastičnost, žilavost in korozijsko odpornost varjenih spojev, je temperatura toplotne obdelave po varjenju običajno 650 stopinj C ~ 750 stopinj C, čas zadrževanja pa se izračuna kot 1 h / 25 mm.
Za super in nizkoogljično martenzitno nerjavno jeklo ukrepi predgretja na splošno niso potrebni. Če je stopnja zadrževanja velika ali je vsebnost vodika v zvaru visoka, se izvedejo ukrepi predgretja in naknadnega segrevanja. Temperatura predgretja je običajno 100 stopinj C ~ 150 stopinj C, temperatura toplotne obdelave po varjenju je 590 ~ 620 stopinj. Za martenzitna jekla z višjo vsebnostjo ogljika. Ali pa, ko je težko izvesti predhodno segrevanje pred varjenjem in toplotno obdelavo po varjenju in so spoji zelo omejeni, se lahko avstenitni varilni dodatki uporabljajo tudi v inženiringu za izboljšanje plastičnosti in žilavosti varjenih spojev in preprečevanje razpok. Toda v tem času, ko je kovina zvara avstenitna ali na osnovi avstenita, se dejansko ujema z nizko trdnostjo v primerjavi z trdnostjo osnovne kovine, kovina zvara in osnovna kovina pa se razlikujeta po kemični sestavi, metalografski strukturi, toplotna Fizikalne in mehanske lastnosti so zelo različne, preostala varilna napetost pa je neizogibna, kar lahko zlahka povzroči napetostno korozijo ali poškodbe zaradi lezenja pri visoki temperaturi.
Varjenje duplex nerjavnega jekla
1. Vrste dupleksnega nerjavečega jekla
Dupleksno nerjavno jeklo ima dupleksno strukturo avstenita in ferita ter vsebnost dvofaznih struktur
V osnovi enak, zato ima značilnosti avstenitnega nerjavnega jekla in feritnega nerjavnega jekla. Meja tečenja lahko doseže 400Mpa ~ 550MPa, kar je dvakrat več kot pri navadnem avstenitnem nerjavnem jeklu. V primerjavi s feritnim nerjavnim jeklom ima dupleksno nerjavno jeklo visoko žilavost, nizko krhko prehodno temperaturo, znatno izboljšano medkristalno odpornost proti koroziji in učinkovitost varjenja; hkrati pa ohranja nekatere značilnosti feritnega nerjavnega jekla, kot so 475-stopinjska krhkost, toplotna visoka prevodnost, majhen koeficient linearne ekspanzije, superplastičnost in magnetizem. V primerjavi z avstenitnim nerjavnim jeklom je trdnost dupleksnega nerjavečega jekla visoka, zlasti meja tečenja je bistveno izboljšana, prav tako je bistveno izboljšana odpornost proti jamičasti koroziji, odpornost proti napetostni koroziji in odpornost proti korozijski utrujenosti.
Duplex nerjavno jeklo je razvrščeno glede na njegovo kemično sestavo in ga lahko razdelimo na štiri vrste: tip Cr18, tip Cr23 (brez Mo), tip Cr22 in tip Cr25. Za dupleksno nerjavno jeklo Cr25 ga lahko razdelimo na navadno in super dupleksno nerjavno jeklo, med katerimi se v zadnjih letih pogosto uporabljata tip Cr22 in tip Cr25. Večina dupleksnih nerjavnih jekel, ki se uporabljajo v moji državi, se proizvaja na Švedskem, posebne stopnje pa so: 3RE60 (tip Cr18), SAF2304 (tip Cr23), SAF2205 (tip Cr22), SAF2507 (tip Cr25).
2. Varilne lastnosti dupleksnega nerjavnega jekla
① Duplex nerjavno jeklo ima dobro varivost. Toplotno prizadeto območje med varjenjem ni lahko krhko, kot je feritno nerjavno jeklo, prav tako ni lahko ustvariti vročih razpok pri varjenju, kot je avstenitno nerjavno jeklo. Ker pa ima veliko ferita, lahko pride do razpok pri hlajenju vodika, ko je togost visoka ali je vsebnost vodika v zvaru visoka, zato je zelo pomembno, da strogo nadzorujete vir vodika.
② Da bi zagotovili lastnosti dvofaznega jekla, je ključnega pomena za varjenje te vrste jekla zagotoviti, da je delež avstenita in ferita v strukturi zvarnega spoja ustrezen. Kadar je hitrost ohlajanja spoja po varjenju počasna, je sekundarna fazna sprememba δ→ relativno zadostna, zato lahko pri sobni temperaturi dobimo dupleksno strukturo z relativno primernim faznim razmerjem, kar zahteva primerno velik vnos varilne toplote med varjenjem. . V nasprotnem primeru, če je hitrost hlajenja po varjenju visoka, se bo feritna faza δ povečala, kar bo povzročilo resno zmanjšanje plastičnosti, žilavosti in odpornosti proti koroziji spoja.
3. Izbira dodatkov za dupleksno varjenje nerjavnega jekla
Dodatni material za varjenje dupleksnega nerjavnega jekla, za katerega je značilno, da je struktura zvara dupleksna struktura, v kateri prevladuje avstenit, vsebnost glavnih elementov, odpornih proti koroziji (kroma, molibdena itd.), pa je enakovredna vsebnosti osnovne kovine, s čimer zagotavljanje enake odpornosti proti koroziji kot navadna kovina. Da bi zagotovili vsebnost avstenita v zvaru, se običajno poveča vsebnost niklja in dušika, kar pomeni, da se ekvivalent niklja poveča za približno 2 do 4 odstotke. V dupleksnem osnovnem materialu iz nerjavečega jekla je na splošno določena vsebnost dušika, določena količina dušika pa se pričakuje tudi v dodatkih za varjenje, vendar na splošno ne sme biti previsoka, sicer se bodo pojavile pore. Na ta način je visoka vsebnost niklja postala glavna razlika med varilnim materialom in osnovno kovino.
Glede na različne zahteve odpornosti proti koroziji in žilavosti spoja izberite elektrodo, ki se ujema s kemično sestavo osnovne kovine, kot je varjenje nerjavečega jekla Cr22 duplex, lahko izberete elektrodo Cr22Ni9Mo3, kot je elektroda E2209. Pri uporabi kislih elektrod je odstranjevanje žlindre dobro in oblika zvara je lepa, vendar je udarna žilavost nizka. Kadar se zahteva, da ima zvar visoko udarno žilavost in je potrebno varjenje v vseh položajih, je treba uporabiti alkalne elektrode. Bazične elektrode se običajno uporabljajo pri varjenju koreninske podlage. Kadar obstajajo posebne zahteve glede korozijske odpornosti zvara, je treba uporabiti tudi osnovne elektrode s super dupleksnimi jeklenimi komponentami.
Pri varilni žici z zaščito pred trdnim plinom je treba ob zagotavljanju, da ima zvar dobro odpornost proti koroziji in mehanske lastnosti, posvetiti pozornost tudi učinkovitosti varilnega postopka. Za polnjeno žico s polnjenjem, ko se zahteva, da je oblika zvara lepa, rutilna ali titanova. Za kalcijevo polnjeno žico s polnjenjem, ko je potrebna večja udarna žilavost ali varjenje pod večjimi omejitvami, mora biti polnjena žica z višjo alkalnostjo uporabiti.
Za varjenje pod praškom je priporočljivo uporabiti varilno žico z manjšim premerom za izvedbo večslojnega in večprehodnega varjenja po specifikacijah za varjenje majhnih in srednjih velikosti, da se prepreči krhkost toplotno prizadetega območja varjenja in kovine zvara. in uporabite ustrezen alkalni tok.
4. Varilne točke dupleksnega nerjavečega jekla
① Nadzor varilnega toplotnega procesa. Varilna toplotna energija, temperatura vmesnega sloja, predgretje in debelina materiala bodo vplivali na hitrost ohlajanja med varjenjem, kar bo vplivalo na strukturo in zmogljivost zvara in območja, ki ga je prizadela toplota. Prehitro ali prepočasno ohlajanje bo vplivalo na žilavost in odpornost proti koroziji dupleksnih jeklenih varjenih spojev. Ko je hitrost ohlajanja prehitra, bo to povzročilo prekomerno vsebnost faze in povečalo obarjanje Cr2N. Če je hitrost ohlajanja prepočasna, bodo kristalna zrna močno groba in se lahko izločijo celo nekatere krhke intermetalne spojine, kot je σ faza. Tabela 1 navaja nekatere priporočene energije varilnega voda in temperaturna območja med prehodi. Pri izbiri linijske energije je treba upoštevati tudi specifično debelino materiala. Zgornja meja linijske energije v tabeli je primerna za debele plošče, spodnja meja pa za tanke plošče. Pri varjenju dupleksnega jekla s 25 odstotki ω(Cr) in super nerjavečega jekla z visoko vsebnostjo zlitin je za doseganje najboljših lastnosti zvarne kovine priporočljivo, da se najvišja medprehodna temperatura nadzoruje na 100 stopinj. Kadar je po varjenju potrebna toplotna obdelava, temperatura vmesnega prehoda ne sme biti omejena.
② Toplotna obdelava po varjenju. Najbolje je, da dupleksnega nerjavnega jekla po varjenju ne obdelujete toplotno, vendar ko vsebnost faze v zvarjenem stanju preseže zahteve ali ko se izločajo škodljive faze, kot je σ faza, po varjenju toplotno obdelavo zvara lahko uporabimo za izboljšanje. Uporabljena metoda toplotne obdelave je kaljenje z vodo. Med toplotno obdelavo mora biti segrevanje čim hitrejše, čas zadrževanja pri temperaturi toplotne obdelave pa je 5 ~ 30 minut, kar bi moralo zadostovati za ponovno vzpostavitev ravnovesja faz. Oksidacija kovin je med toplotno obdelavo zelo resna, zato je treba razmisliti o zaščiti inertnega plina. Za dvofazno jeklo z 22 odstotki ω (Cr) je treba toplotno obdelavo izvesti pri temperaturi 1050 stopinj C ~ 1100 stopinj C, medtem ko je dvofazno jeklo in super dvofazno jeklo s 25 odstotki ω (Cr ) zahtevajo toplotno obdelavo pri temperaturi 1070 stopinj C ~ 1120 stopinj C Izvedite toplotno obdelavo.
Primer varjenja tlačne posode iz nerjavečega jekla
Plastenka s premerom 800 mm in debelino stene 10 mm je izdelana iz 0Cr18Ni9.
ilustrirati:
① Premer valja je 800 mm in varilec lahko vrta v valj za varjenje. Zato so vzdolžni in krožni šivi cilindra na obeh straneh varjeni z obločnim varjenjem z elektrodo.
② V tej opremi ni lukenj, zato je zaključni zvar mogoče variti samo od zunaj. Za zagotavljanje kakovosti varjenja se kot podloga uporablja TIG varjenje. Vendar bo hrbtna kovina oksidirana med argonsko obločnim varjenjem nerjavečega jekla. V preteklosti se je za zaščito lahko uporabljal samo način polnjenja argona na zadnji strani. slabo. Da bi rešili to procesno težavo, je oddelek za varjenje podjetja Nippon Oil & Fat Company razvil in izdelal zadnjo samozaščitno varilno žico TIG iz nerjavečega jekla, ki je varilna žica s posebno prevleko, in prevleko (tj. ) bo po taljenju prodrl v bazen staline. Na zadnji strani se oblikuje gosta zaščitna plast, ki je enakovredna vlogi prevleke elektrode. Uporaba te varilne žice je popolnoma enaka kot pri običajni varilni žici TIG in prevleka ne bo vplivala na obliko sprednjega obloka in staljenega bazena, kar močno zmanjša stroške varjenja pri argonsko obločnem varjenju nerjavnega jekla. Pri tej opremi, če se uporablja zadnja argonska zaščita, je izguba argona resna, zato se uporablja samozaščitna varilna žica.
③ Za kotne zvare med povezovalno cevjo in ravno varilno prirobnico ter med povezovalno cevjo in plaščem se glede na obliko in pogoje varjenja zvarov na tem delu običajno uporablja obločno varjenje z elektrodo. Če je premer priključne cevi premajhen, se lahko zaradi manjše težavnosti varjenja uporabi tudi TIG varjenje.
④ Kotni zvar med nosilcem in lupino je zvar brez tlaka, uporablja pa se varjenje z zaščito pred plinom (zaščitni plin je čisti CO2), ki ima visoko učinkovitost in dobro obliko zvara. TFW-308L je razred potrošnega materiala za varjenje, njegov model potrošnega materiala za varjenje pa je E308LT1-1 (AWS A5.22).
