Austenīta nerūsējošie tēraudiparasti tiem ir mikrostruktūra, kas sastāv no tīra austenīta istabas temperatūrā; tomēr daži varianti satur nelielu daudzumu ferīta, kas palīdz novērst karsto plaisāšanu. Pateicoties lieliskajai metināmībai, austenīta nerūsējošais tērauds tiek plaši izmantots tādās nozarēs kā ķīmiskā apstrāde un spiedtvertņu ražošana naftas nozarei. Tomēr, ja metināšanas darbības tiek veiktas nepareizi, austenīta nerūsējošais tērauds ir jutīgs pret dažādām problēmām, tostarp starpgranulu koroziju, karsto plaisāšanu, sprieguma korozijas plaisāšanu un sliktu metināšanas lodīšu veidošanos.
Kādas ir metināšanas problēmas, kas saistītas ar austenīta nerūsējošo tēraudu?
I. Starpgranulārā korozija
a. Starpgranulārās korozijas cēloņi
Graudu robežās notiek starpgraudu korozija; tāpēc to sauc par starpkristālu koroziju. Tas ir viens no visbīstamākajiem austenīta nerūsējošā tērauda degradācijas veidiem. To raksturo korozija, kas dziļi iesūcas metālā gar graudu robežām, kā rezultātā samazinās gan metāla mehāniskās īpašības, gan izturība pret koroziju.
Ja austenīta nerūsējošais tērauds noteiktu laiku tiek turēts temperatūras diapazonā no 450 līdz 850 grādiem, hroma karbīdi (Cr23C6) izgulsnējas pie graudu robežām. Šiem nokrišņiem nepieciešamo hromu galvenokārt iegūst no graudu virsmas slāņiem; ja hroms no graudu iekšpuses nevar pietiekami ātri izkliedēties uz āru, lai papildinātu šos virsmas slāņus, hroma saturs uz graudu robežām -īpaši graudu virsmas slāņos- samazināsies, radot "hroma-noplicināto zonu". Agresīvas kodīgas vides ietekmē šīs hroma{9}}noplicinātās zonas pie graudu robežām kļūst jutīgas pret uzbrukumiem, izraisot starpkristālu koroziju. Starpgraudu korozijas ietekmētais nerūsējošais tērauds var neuzrādīt nekādas redzamas izmaiņas uz tā virsmas; tomēr, pakļaujot spriegumam, tas saplīsīs gar graudu robežām, kā rezultātā gandrīz pilnībā tiks zaudēta konstrukcijas izturība.
b. Pasākumi starpgranulu korozijas novēršanai
Izvēlieties nerūsējošā tērauda metināšanas elektrodus ar īpaši-zemu oglekļa saturu (C mazāks par vai vienāds ar 0,03%) vai tādus, kas satur stabilizējošus elementus, piemēram, titānu vai niobiju.
Izmantojiet "zemas -siltuma-ievades" metināšanas parametrus. Mērķis ir samazināt aiztures laiku kritiskās temperatūras diapazonā (450–850 grādi). Tas tiek panākts, izmantojot zemas metināšanas strāvas, lielus kustības ātrumus, īsus loka garumus un izvairoties no šķērsvirziena aušanas kustībām. Metināšanas šuvei var pielietot piespiedu dzesēšanas metodes (piemēram, izmantojot vara pamatnes plāksnes vai ūdens dzesēšanu), lai paātrinātu metinātā savienojuma dzesēšanas ātrumu un samazinātu siltuma -ietekmētās zonas (HAZ) izmēru.
Vairāku-pāreju metināšanas laikā ir stingri jākontrolē starpplūsmas temperatūra; Iepriekšējai metinājuma šuvei jāļauj atdzist līdz zem 60 grādiem, pirms tiek uzklāta nākamā kārta. Metināšanas šuve komponenta pusē, kas saskarsies ar korozīvo vielu, ir jāmetina pēdējā. Jāveic pēc-metināšanas šķīduma apstrāde: apstrādājamo priekšmetu uzkarsē līdz temperatūrai no 1050 grādiem līdz 1150 grādiem, kam seko rūdīšana. Šis process liek Cr23C6 nogulsnēm uz graudu robežām atkārtoti izšķīst graudu iekšpusē, tādējādi atjaunojot vienmērīgu austenīta mikrostruktūru.
II. Karstā krekinga
Karstās plaisāšanas cēloņi
Liels temperatūras intervāls starp likvidusa un solidusa līnijām -kas nozīmē plašu temperatūras diapazonu sacietēšanas procesā-izraisa nopietnu zemas-kušanas-punkta piemaisījumu segregāciju, kas mēdz koncentrēties pie graudu robežām. Turklāt augsts termiskās izplešanās koeficients rada ievērojamus spriegumus dzesēšanas un saraušanās laikā.
Pasākumi karstās plaisāšanas kontrolei
Kontrolēt metinātā metāla mikrostruktūru; ideālā gadījumā metinātajam metālam vajadzētu būt dupleksai struktūrai, ferīta saturam jābūt 3–5% vai mazākam. Tas ir tāpēc, ka ferīts spēj izšķīdināt ievērojamu daudzumu kaitīgu piemaisījumu, piemēram, sēra (S) un fosfora (P). kontrolēt ķīmisko sastāvu; samazinot niķeļa, oglekļa, sēra un fosfora saturu metinātajā metālā, -vienlaikus palielinot tādu elementu līmeni kā hroms, molibdēns, silīcijs un mangāns,{5}}var efektīvi samazināt karstās plaisāšanas rašanos.
Izvēlieties atbilstošu elektrodu pārklājuma veidu. Zema -ūdeņraža- tipa pārklātu elektrodu izmantošana veicina graudu rafinēšanu metinātajā metālā, samazina piemaisījumu segregāciju un uzlabo izturību pret plaisām. Un otrādi, skābes -tipa pārklājuma elektrodiem piemīt spēcīgas oksidējošas īpašības, kas izraisa ievērojamu sakausējuma elementu{5}}nodegšanu un attiecīgi samazina izturību pret plaisām; turklāt tie rada rupjas-graudainas struktūras, padarot metināto šuvi ļoti jutīgu pret karstu plaisāšanu. Izmantojiet atbilstošus metināšanas parametrus un dzesēšanas ātrumu. Izmantojiet "aukstās" metināšanas parametrus, -konkrēti, zemu strāvu un lielu kustības ātrumu{10}}, lai novērstu metināšanas baseina pārkaršanu un veicinātu ātru atdzišanu; tas samazina segregāciju un uzlabo izturību pret plaisām. Daudzkārtu metināšanā stingri kontrolējiet starpplūsmas temperatūru; pirms nākamās lodītes uzklāšanas pārliecinieties, ka iepriekšējā metinājuma lodīte ir atdzisusi līdz 60 grādiem.
III. Sprieguma korozijas plaisāšana
Sprieguma korozijas plaisāšanas cēloņi
Sprieguma korozijas plaisāšana (SCC) ir aizkavēta plaisāšana, kas rodas metinātajos savienojumos, ja tie tiek pakļauti stiepes spriedzei noteiktā korozīvā vidē. Austenīta nerūsējošā tērauda metinātajos savienojumos SCC ir īpaši nopietns bojājuma veids, kas izpaužas kā trausls lūzums bez jebkādas makroskopiskas plastiskas deformācijas.
Pasākumi, lai novērstu stresa izraisītas korozijas plaisāšanu
Izveidot atbilstošas formēšanas, apstrādes un montāžas procedūras, lai pēc iespējas samazinātu dzesēšanas{0}}izraisītu deformāciju; izvairīties no piespiedu montāžas; un novērstu dažādu virsmas defektu rašanos montāžas procesa laikā (jo dažādas ar montāžu saistītas skrambas un loka triecieni var kalpot par SCC plaisu rašanās vietām un ir pakļauti korozijas bedrēm). Pārdomāti izvēlieties metināšanas palīgmateriālus. Metinātajam metālam un parastajam metālam jābūt labi-saskaņotiem, lai novērstu nevēlamu mikrostruktūru veidošanos-, piemēram, graudu rupjību vai cietu, trauslu martensītu. Izmantojiet atbilstošus metināšanas procesus. Nodrošiniet, lai metinājuma lodītes morfoloģija būtu laba, bez defektiem, kas varētu izraisīt spriedzes koncentrāciju vai bedrītes (piem., apakšējo griezumu); turklāt izmantojiet racionālu metināšanas secību, lai samazinātu atlikušo metināšanas spriegumu. Ieviesiet stresa mazināšanas{11}procedūras. Tas parasti ietver pēc-metināšanas termisko apstrādi, piemēram, pilnīgu atkausēšanu vai atkausēšanu; gadījumos, kad termisko apstrādi ir grūti veikt, var izmantot alternatīvas metodes,{14}}piemēram, pēc-metināšanas vai skrošu strūklu{16}}.
IV. Slikta metinājuma lodītes veidošanās
a. Sliktas metināšanas lodītes veidošanās cēloņi
Metinot austenīta nerūsējošo tēraudu, lielais sakausējošo elementu saturs metinātajā metālā izraisa vāju metinājuma šuves plūstamību, kas bieži noved pie sliktas metinājuma lodītes virsmas veidošanās. Tas galvenokārt izpaužas kā bojāts veidojums sakņu ietves aizmugurē un raupja virsmas apdare uz vāciņa. Lai gan sliktas virsmas veidošanās ietekme uz metināšanas veiktspēju nav īpaši pamanāma apkārtējās vides vai augstas -temperatūras darbības apstākļos, zemas-temperatūras apstākļos šādu defektu izraisītā sprieguma koncentrācija var ietekmēt metinājuma veiktspēju zemā-temperatūra tikpat būtiski kā iekšējie metināšanas defekti.
b. Pasākumi sliktas metināšanas lodītes veidošanās novēršanai
Problēmas saistībā ar vāju metināšanas lodīšu veidošanos-, kā arī starpkristālu korozijas problēmu karstuma-ietekmētajā zonā (HAZ)-var efektīvi atrisināt, optimizējot metināšanas procesus. Konkrēti, gāzes volframa loka metināšanas (GTAW) izmantošana sakņu caurlaidei kopā ar zemas metināšanas siltuma ievades izmantošanu ļauj efektīvi kontrolēt, cik lielā mērā HAZ ir pakļauts sensibilizācijas temperatūras diapazonam.
secinājums
Austenīta nerūsējošais tērauds ir plaši izmantots materiāls ķīmiskajā un naftas ķīmijas rūpniecībā; tomēr tā metināšanai ir nosliece uz četriem primārajiem defektu veidiem-piemēram, starpkristālu koroziju un karsto plaisāšanu-, kuru galvenie cēloņi lielā mērā ir saistīti ar temperatūras kontroli, elementu segregāciju un atlikušo spriegumu. Labākajā gadījumā šīs problēmas tikai apdraud metinājuma morfoloģiju; sliktākajā gadījumā tie krasi pasliktina materiāla veiktspēju vai pat izraisa trauslus lūzumus. Līdz ar to efektīvas profilakses un kontroles stratēģijas prasa visaptverošu pārvaldību vairākos posmos-tostarp elektrodu atlasi, metināšanas parametru optimizāciju un pēc-metināšanas apstrādi-, precīzi kontrolējot siltuma ievadi, kas kalpo kā kritiskais fokusa punkts.