Basınçlı Kaplar İçin Paslanmaz Çelik ve Kaynak Özellikleri
Sözde paslanmaz çelik, çeliğin pasifleştirilmiş bir durumda olması ve paslanmama özelliklerine sahip olması için çeliğe belirli bir miktarda krom eklenmesi anlamına gelir. Bu amaca ulaşabilmesi için krom içeriğinin yüzde 12'nin üzerinde olması gerekir. Çeliğin pasivasyonunu iyileştirmek için, çeliği pasifleştirebilen nikel ve molibden gibi elementler genellikle paslanmaz çeliğe eklenir. Genel olarak paslanmaz çelik olarak adlandırılan aslında paslanmaz çelik ve aside dayanıklı çelik için genel bir terimdir. Paslanmaz çelik mutlaka aside dayanıklı değildir ve aside dayanıklı çelik genellikle iyi paslanmaz özelliklere sahiptir. Paslanmaz çelik, çeliğin yapısına göre östenitik paslanmaz çelik, ferritik paslanmaz çelik, martensitik paslanmaz çelik ve östenitik-ferritik dubleks paslanmaz çelik olmak üzere dört kategoriye ayrılabilir.
1. Östenitik paslanmaz çelik ve kaynak özellikleri
Östenitik paslanmaz çelik en yaygın kullanılan paslanmaz çeliktir ve yüksek Cr-Ni tipi en yaygın olanıdır. Şu anda, östenitik paslanmaz çelik kabaca Cr18-Ni8 tipi, Cr25-Ni20 tipi ve Cr25-Ni35 tipine ayrılabilir. Östenitik paslanmaz çelik aşağıdaki kaynak özelliklerine sahiptir:
① Sıcak çatlamış östenitik paslanmaz çeliğin kaynağı, küçük bir termal iletkenliğe ve büyük bir doğrusal genleşme katsayısına sahiptir, bu nedenle kaynak işlemi sırasında, kaynaklı bağlantının yüksek sıcaklıkta kalma süresi daha uzundur ve kaynağın kaba sütunlu bir tane oluşturması kolaydır yapı. Kükürt, fosfor, kalay, antimon ve niyobyum gibi safsızlık elementlerinin içeriği yüksek ise, taneler arasında düşük erime noktalı bir ötektik oluşacak ve kaynaklı birleştirme yüksek maruz kaldığında kaynakta kolayca katılaşma çatlakları oluşacaktır. çekme gerilmesi. Isıdan etkilenen bölgede tamamı kaynak ısısı çatlaklarına ait sıvılaşma çatlakları oluşur. Sıcak çatlakları önlemenin en etkili yolu, çelikte ve kaynak sarf malzemelerinde düşük ergime noktalı ötektikler üretmeye eğilimli safsızlık elementlerini azaltmak ve krom-nikel östenitik paslanmaz çeliği yüzde 4 ila yüzde 12 oranında ferrit yapı içerecek hale getirmektir.
② Taneler arası korozyon Krom tükenmesi teorisine göre, tane sınırında kromun tükenmesiyle sonuçlanan, taneler arası yüzeyde krom karbürün çökelmesi taneler arası korozyonun ana nedenidir. Bu nedenle ultra düşük karbonlu kaynak sarf malzemelerinin veya niyobyum ve titanyum gibi stabilize edici elementler içeren kaynak sarf malzemelerinin seçilmesi taneler arası korozyonu önlemek için temel önlemdir.
③ Gerilme korozyonu çatlaması Gerilme korozyonu çatlaması genellikle kırılgan başarısızlık olarak ortaya çıkar ve hasar süreci kısa sürer, bu nedenle hasar ciddidir. Östenitik paslanmaz çeliğin gerilimli korozyon çatlağının ana nedeni artık kaynak gerilimidir. Kaynaklı birleştirmelerin yapı değişikliği veya gerilme konsantrasyonunun varlığı ve yerel korozyon ortamının konsantrasyonu da gerilmeli korozyon çatlağını etkileyen sebeplerdir.
④ σ fazı kaynaklı bağlantıların kırılganlığı σ fazı, esas olarak sütunlu tanelerin tane sınırlarında toplanan bir tür kırılgan ve sert intermetalik bileşiktir. Hem faz hem de δ fazı σ faz geçişinden geçebilir. Örneğin, Cr25Ni20 tipi kaynak 800 derece ~ 900 derecede ısıtıldığında güçlü bir →δ dönüşümü meydana gelir. Krom-nikel östenitik paslanmaz çelik, özellikle krom-nikel-molibden paslanmaz çelik için, δ→σ faz dönüşümü meydana gelme eğilimindedir, çünkü kaynaktaki δ ferrit içeriği yüzde 12'yi aştığında, krom ve molibden elementleri bariz sigma dönüşümüne sahiptir. δ→σ dönüşümü çok açıktır ve kaynak metalinin bariz bir şekilde kırılganlaşmasına neden olur, bu nedenle sıcak duvar hidrojenasyon reaktörünün iç duvarındaki yüzey kaplama tabakası δ ferrit içeriğini yüzde 3 ila yüzde 10 arasında kontrol eder. sebep.
2. Ferritik paslanmaz çelik ve kaynak özellikleri
Ferritik paslanmaz çelik iki kategoriye ayrılır: sıradan ferritik paslanmaz çelik ve ultra saf ferritik paslanmaz çelik. Bunlar arasında sıradan ferritik paslanmaz çelik, 00Cr12, 0Cr13Al gibi Cr12 ~ Cr14 tipine sahiptir; 1Cr17Mo gibi Cr16 ~ Cr18 tipi; Cr25 ~ 30 tipi.
Sıradan ferritik paslanmaz çelikteki yüksek karbon ve nitrojen içeriği nedeniyle, işlenmesi ve kaynaklanması zordur ve korozyon direncinin garanti edilmesi zordur, bu nedenle kullanım sınırlıdır. Ultra saf ferritik paslanmaz çelikte, çelikteki karbon ve nitrojen sıkı bir şekilde kontrol edilir. Toplam nitrojen miktarı genellikle yüzde 0.035 ila 0.0yüzde 45, 0,030 ve Yüzde 0,010 ila yüzde 0,015. Aynı zamanda, çeliğin korozyon direncini ve kapsamlı performansını daha da geliştirmek için gerekli alaşım elementleri eklenir. Sıradan ferritik paslanmaz çelikle karşılaştırıldığında, ultra saf yüksek kromlu ferritik paslanmaz çelik, düzgün korozyona, oyuk korozyonuna ve stres korozyonuna karşı iyi bir dirence sahiptir ve petrokimya ekipmanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ferritik paslanmaz çelik aşağıdaki kaynak özelliklerine sahiptir:
① Yüksek kaynak sıcaklığının etkisi altında, ısıtma sıcaklığının 1000 derecenin üzerine çıktığı ısıdan etkilenen bölgedeki, özellikle yakın dikiş bölgesindeki taneler hızla büyüyecektir. Kaynaktan sonra hızla soğutulsa bile toklukta keskin düşüş ve Taneler arası korozyona yüksek eğilim.
② Ferritik çeliğin kendisi daha yüksek bir krom içeriğine, karbon, nitrojen, oksijen vb. gibi daha zararlı elementlere, daha yüksek bir kırılgan geçiş sıcaklığına ve daha güçlü bir çentik hassasiyetine sahiptir. Bu nedenle, kaynak sonrası gevrekleşme daha ciddidir.
③ Uzun süre 400 derece ~ 600 derecede yavaşça ısıtılıp soğutulduğunda, 475 derecede gevrekleşme meydana gelir ve bu da oda sıcaklığında tokluğu ciddi şekilde azaltır. 550 derece C ~ 820 derece C'de uzun süre ısıtıldıktan sonra, σ fazı ferritten kolayca çökelir ve plastisitesi ve tokluğu da önemli ölçüde azalır.
3. Martensitik paslanmaz çelik ve kaynak özellikleri
Martensitik paslanmaz çelik, Cr13 tipi martensitik paslanmaz çelik, düşük karbonlu martensitik paslanmaz çelik ve süper martensitik paslanmaz çelik olarak ayrılabilir. Cr13 tipi genel korozyon önleme performansına sahiptir. Cr12- esaslı martensitik paslanmaz çelikten, nikel, molibden, tungsten, vanadyum ve diğer alaşım elementlerinin eklenmesi nedeniyle, yalnızca belirli bir korozyon direncine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda yüksek yüksek sıcaklık mukavemeti ve yüksek sıcaklık direncine sahiptir. . Oksidasyon özellikleri.
Martensitik paslanmaz çeliğin kaynak özellikleri: Cr13 tipi martensitik paslanmaz çelik kaynak dikişi ve ısıdan etkilenen bölge, özellikle büyük bir sertleşme eğilimine sahiptir ve kaynaklı bağlantı, havayla soğutma koşullarında sert ve kırılgan martensit elde edebilir. Kaynak işlemi altında, kaynak soğuk çatlaklarının ortaya çıkması kolaydır. Soğutma hızı küçük olduğunda, yakın dikiş alanında ve kaynak metalinde kaba ferrit ve taneler arası karbürler oluşacak ve bu da bağlantının plastisitesini ve tokluğunu önemli ölçüde azaltacaktır.
Düşük karbonlu ve süper martensitik paslanmaz çeliğin kaynak ve ısıdan etkilenen bölgesi soğutulduktan sonra hepsi düşük karbonlu martenzite dönüşür, ancak belirgin bir sertleşme olayı yoktur ve iyi kaynak performansına sahiptirler.
Basınçlı Kaplar İçin Paslanmaz Çelik Kaynak Sarf Malzemelerinin Seçimi
1. Östenitik paslanmaz çelik kaynak sarf malzemelerinin seçimi
Östenitik paslanmaz çelik kaynak sarf malzemelerinin seçim prensibi, kaynak metalinin korozyon direncinin ve mekanik özelliklerinin, çatlak olmaması koşuluyla temel olarak ana metalinkine eşit veya daha yüksek olmasını sağlamaktır. kibrit. Korozyona dayanıklı östenitik paslanmaz çelik için, genellikle sadece iyi bir çatlama direnci sağlamakla kalmayan, aynı zamanda iyi bir korozyon direncine sahip olan belirli bir miktarda ferrit içermesi istenir. Ancak üre ekipmanının kaynak metali gibi bazı özel ortamlarda ferritin bulunmasına izin verilmez, aksi takdirde korozyon direnci azalır. Isıya dayanıklı östenitik çelikler için, kaynak metalindeki ferrit içeriğinin kontrolü dikkate alınmalıdır. Uzun süre yüksek sıcaklıkta çalıştırılan östenitik çelik kaynaklı birleştirmelerde, kaynak metalindeki ferrit içeriği yüzde 5'i geçmemelidir. Okuyucular, Schaeffler diyagramına göre kaynak metalindeki krom eşdeğeri ve nikel eşdeğerine göre karşılık gelen ferrit içeriğini tahmin edebilir.
resim
2. Ferritik paslanmaz çelik kaynak sarf malzemelerinin seçimi
Temel olarak üç tip ferritik paslanmaz çelik kaynak dolgu malzemesi vardır: 1) bileşimi temel olarak ana metalle eşleşen kaynak dolgu malzemeleri; 2) östenitik kaynak sarf malzemeleri; 3) Yüksek fiyatları nedeniyle nadiren kullanılan nikel esaslı alaşımlı kaynak sarf malzemeleri.
Ferritik paslanmaz çelik kaynak sarf malzemeleri, ana metale eşdeğer malzemelerden yapılabilir, ancak kısıtlama derecesi büyük olduğunda, çatlakların oluşması kolaydır. Isıl işlem, korozyon direncini eski haline getirmek ve bağlantı plastisitesini iyileştirmek için kaynaktan sonra kullanılabilir. Östenitik kaynak sarf malzemelerinin kullanılması, ön ısıtma ve kaynak sonrası ısıl işlemden kaçınabilir, ancak kararlı elementler içermeyen çeşitli çelikler için, ısıdan etkilenen bölgenin hassaslaşması hala mevcuttur ve 309 ve 310 krom-nikel östenitik kaynak sarf malzemeleri yaygın olarak kullanılır. kullanılmış. Cr17 çeliği için 308 kaynak sarf malzemeleri de kullanılabilir. Yüksek alaşım içeriğine sahip kaynak sarf malzemeleri, kaynaklı birleştirmelerin plastisitesini geliştirmek için faydalıdır. Östenitik veya östenitik-ferritik kaynak metali temel olarak ferritik ana metal kadar güçlüdür, ancak bazı aşındırıcı ortamlarda kaynağın korozyon direnci ana metalinkinden çok farklı olabilir. Kaynak malzemeleri seçerken dikkat edin.
3. Martensitik paslanmaz çelik kaynak dolgu malzemelerinin seçimi
Paslanmaz çelikte, martensitik paslanmaz çelik ısıl işlemle ayarlanabilir. Bu nedenle, özellikle ısıya dayanıklı martensitik paslanmaz çelik için performans gerekliliklerini sağlamak amacıyla, kaynağın bileşimi ana metalin bileşimine mümkün olduğunca yakın olmalıdır. Soğuk çatlakları önlemek için östenitik kaynak dolgu malzemeleri de kullanılabilir ve bu sırada kaynak mukavemetinin ana metalinkinden daha düşük olması gerekir.
Kaynağın bileşimi ana metalinkine benzer olduğunda, kaynak ve ısıdan etkilenen bölge aynı anda sertleşecek ve kırılgan hale gelecek ve ısıdan etkilenen bölgede bir meneviş yumuşama bölgesi görünecektir. Soğuk çatlamayı önlemek için, kalınlığı 3 mm'den fazla olan bileşenlerin genellikle önceden ısıtılması gerekir ve bağlantının performansını iyileştirmek için kaynaktan sonra genellikle ısıl işlem gerekir. Kaynak metali ile ana metalin ısıl genleşme katsayısı temelde aynı olduğundan, ısıl işlemden sonra kaynağı tamamen ortadan kaldırmak mümkündür. stres.
resim
İş parçasının ön ısıtmaya veya ısıl işleme tabi tutulmasına izin verilmediğinde östenitik kaynak dikişi seçilebilir. Kaynak dikişi yüksek plastisiteye ve tokluğa sahip olduğu için kaynak gerilimini azaltabilir ve daha fazla hidrojeni çözebilir, böylece bağlantının gerilimini azaltabilir. Soğukta çatlama eğilimi vardır, ancak farklı termal genleşme katsayıları nedeniyle düzgün olmayan malzemelere sahip bağlantılar, sirkülasyon sıcaklığındaki çalışma ortamı altında füzyon bölgesinde kesme gerilimi oluşturarak bağlantı arızasına neden olabilir.
Basit Cr13 tipi martensitik çelik için, östenitik yapıya sahip kaynak kullanılmadığında, genellikle ana metal matrisi ile aynı olan kaynak bileşiminin ayarlanması için fazla yer yoktur, ancak S, P ve gibi zararlı safsızlıklar vardır. Si sınırlı olmalıdır. Si, Cr13 martensitik çelik kaynaklarında kaba martensit oluşumunu destekleyebilir. C içeriğinin azaltılması sertleşebilirliği azaltmak için faydalıdır ve kaynakta az miktarda Ti, N veya Al gibi elementlerin varlığı da taneleri inceltip sertleşebilirliği azaltabilir.
Çok bileşenli alaşımlı Cr12-esaslı martensitik ısıya dayanıklı çelik için, asıl amaç ısı direncidir ve genellikle östenitik kaynak dolgu malzemeleri kullanılmaz ve kaynak bileşiminin ana metale yakın olması beklenir. Bileşimi ayarlarken, kaynağın bir ferrit fazı gibi görünmemesine dikkat edilmelidir, çünkü bu performans için çok zararlıdır, çünkü Cr13-esaslı martensitik ısıya dayanıklı çeliğin ana bileşenleri çoğunlukla ferrit elementlerdir ( Mo, Nb, W, V vb.), tüm yapının üniform martenzit olmasını sağlamak için ostenit elementleri ile dengelenmesi yani C, Ni, Mn gibi uygun elementlerin olması, ve N.
Martensitik paslanmaz çeliğin soğuk çatlamaya karşı çok yüksek bir eğilimi vardır, bu nedenle düşük hidrojeni, hatta ultra düşük hidrojeni kesinlikle korumak gerekir ve kaynak malzemeleri seçilirken buna dikkat edilmelidir.
Basınçlı Kaplar için Paslanmaz Çelik Kaynağının Önemli Noktaları
1. Östenitik paslanmaz çelik kaynağının kilit noktaları
Genel olarak, östenitik paslanmaz çelikler mükemmel kaynaklanabilirliğe sahiptir. Östenitik paslanmaz çeliği kaynaklamak için hemen hemen tüm ergitme kaynak yöntemleri kullanılabilir ve östenitik paslanmaz çeliğin termofiziksel özellikleri ve mikroyapı özellikleri, kaynak işleminin kilit noktalarını belirler.
① Östenitik paslanmaz çeliğin küçük termal iletkenliği ve büyük termal genleşme katsayısı nedeniyle, kaynak sırasında büyük deformasyon ve kaynak gerilimi üretmek kolaydır, bu nedenle mümkün olduğunca konsantre kaynak enerjisi ile kaynak yöntemi seçilmelidir.
② Östenitik paslanmaz çeliğin küçük termal iletkenliği nedeniyle, aynı akım altında düşük alaşımlı çelikten daha büyük penetrasyon derinliği elde edebilir. Aynı zamanda, yüksek direnci nedeniyle, ark kaynağı sırasında elektrotun kızarmasını önlemek için kaynak akımı, aynı çaptaki karbon çeliği veya düşük alaşımlı çelik elektrotlardan daha küçüktür.
③ Kaynak özellikleri. Genellikle kaynak için büyük girdi enerjisi kullanmayın. Elektrot ark kaynağı için, hızlı çok geçişli kaynak için küçük çaplı elektrotların kullanılması tavsiye edilir. Yüksek talep gören kaynaklarda soğumayı hızlandırmak için soğuk su bile dökün. Saf östenitik paslanmaz çelik ve süper östenitik paslanmaz çelik için, termal çatlak hassasiyeti nedeniyle Büyükse, kaynak tanelerinin ciddi şekilde büyümesini ve kaynak sıcak çatlaklarının oluşmasını önlemek için kaynak hattı enerjisi sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
④ Kaynağın termal çatlama direncini ve korozyon direncini iyileştirmek için, zararlı elemanların kaynağa girmesini önlemek için kaynak sırasında kaynak bölgesinin temizliğine özel dikkat gösterilmelidir.
⑤ Östenitik paslanmaz çelik genellikle kaynak sırasında ön ısıtma gerektirmez. Kaynak dikişinde ve ısıdan etkilenen bölgede tane büyümesini ve karbür çökelmesini önlemek ve kaynaklı bağlantının plastisitesini, tokluğunu ve korozyon direncini sağlamak için, genellikle 150 dereceyi aşmayan daha düşük bir ara katman sıcaklığı kontrol edilmelidir.
2. Ferritik paslanmaz çelik kaynak noktaları
Ferritik paslanmaz çelik, nispeten daha fazla ferrit oluşturan elementlere, nispeten daha az östenit oluşturan elementlere sahiptir ve malzemenin sertleşme ve soğuk çatlama eğilimi daha azdır. Ferritik paslanmaz çeliğin kaynak termal döngüsünün etkisi altında, ısıdan etkilenen bölgedeki taneler belirgin bir şekilde büyür ve eklemin tokluğu ve plastisitesi keskin bir şekilde azalır. Isıdan etkilenen bölgedeki tane büyümesinin derecesi, kaynak sırasında ulaşılan maksimum sıcaklığa ve tutma süresine bağlıdır. Bu nedenle, ferritik paslanmaz çeliği kaynak yaparken, mümkün olduğunca küçük bir hat enerjisi kullanılmalıdır, yani Küçük akım TIG, küçük çaplı elektrotlarla manuel kaynak vb. dar boşluk oluğu, yüksek kaynak hızı ve çok katmanlı kaynak gibi mümkün olduğunca benimsenmeli ve katmanlar arasındaki sıcaklık sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Kaynak ısı döngüsünün etkisi nedeniyle, genellikle ısıdan etkilenen bölgenin yüksek sıcaklık bölgesinde ferritik paslanmaz çelik hassaslaşır ve bazı ortamlarda taneler arası korozyon meydana gelir. Kaynaktan sonra, kromu homojenleştirmek ve korozyon direncini eski haline getirmek için 700~850 derecede tavlanır.
Sıradan yüksek kromlu ferritik paslanmaz çelik, elektrot ark kaynağı, gaz korumalı kaynak, tozaltı ark kaynağı ve diğer kaynak yöntemleriyle kaynaklanabilir. Yüksek kromlu çeliğin doğal düşük plastisitesi ve ayrıca ısıdan etkilenen bölgedeki tane büyümesi ve kaynak ısı döngülerinin neden olduğu tane sınırlarında karbür ve nitrürlerin birikmesi nedeniyle, kaynaklı bağlantıların plastisitesi ve tokluğu çok yüksektir. Düşük. Ana metale benzer kimyasal bileşime sahip kaynak dolgu malzemeleri kullanıldığında ve tutma derecesi büyük olduğunda çatlakların oluşması muhtemeldir. Çatlakların önlenmesi, derz plastisitesinin ve korozyon direncinin iyileştirilmesi için elektrot ark kaynağı örnek alınarak aşağıdaki teknolojik önlemler alınabilir.
① Malzemeyi sert bir durumda kaynaklamak için yaklaşık 100 ~ 150 derecede ön ısıtma yapın. Krom içeriği ne kadar yüksekse, ön ısıtma sıcaklığı da o kadar yüksek olmalıdır.
② Küçük giriş enerjisiyle ve salınımsız kaynak. Çok katmanlı kaynak sırasında, katmanlar arasındaki sıcaklığın 150 dereceden yüksek olmaması kontrol edilmeli ve yüksek sıcaklıkta gevrekleşme ve 475 derece gevrekleşmenin etkilerini azaltmak için sürekli kaynak kullanılmamalıdır.
③ Kaynaktan sonra, 750 ~ 800 derecede tavlama, korozyon direncini eski haline getirebilir ve karbürlerin küreselleşmesi ve kromun düzgün dağılımı nedeniyle bağlantının plastisitesini iyileştirebilir. Tavlamadan sonra 475 derecede σ fazı ve kırılganlık oluşumunu önlemek için hızlı bir şekilde soğutulmalıdır.
3. Martensitik paslanmaz çelik kaynak noktaları
Cr13 tipi martensitik paslanmaz çelik için, kaynak için aynı malzemeden elektrotlar kullanılırken, soğuk çatlakların hassasiyetini azaltmak ve kaynaklı birleştirmelerin plastisitesini ve tokluğunu sağlamak için, düşük hidrojenli elektrotlar seçilmeli ve aşağıdaki önlemler alınmalıdır. aynı anda alınan:
① Ön ısıtma. Ön ısıtma sıcaklığı, çeliğin karbon içeriğinin artmasıyla genellikle 100 derece ila 350 derece aralığında artar.
② Isıtmadan sonra. Yüksek karbon içeriğine veya yüksek kısıtlamaya sahip kaynaklı birleştirmeler için, kaynaktan sonra hidrojen kaynaklı çatlakları önlemek için ısıtma sonrası önlemler alınacaktır.
③ Kaynak sonrası ısıl işlem. Kaynaklı birleştirmelerin plastisitesini, tokluğunu ve korozyon direncini arttırmak için kaynak sonrası ısıl işlem sıcaklığı genellikle 650 °C ~ 750 °C'dir ve tutma süresi 1h / 25mm olarak hesaplanır.
Süper ve düşük karbonlu martensitik paslanmaz çelik için genellikle ön ısıtma önlemleri gerekli değildir. Kısıtlama derecesi büyük olduğunda veya kaynaktaki hidrojen içeriği yüksek olduğunda, ön ısıtma ve son ısıtma önlemleri alınır. Ön ısıtma sıcaklığı genellikle 100 derece C ~ 150 derece C, kaynak sonrası ısıl işlem sıcaklığı 590 ~ 620 derecedir. Daha yüksek karbon içeriğine sahip martensitik çelikler için. Veya kaynak öncesi ön ısıtma ve kaynak sonrası ısıl işlemin uygulanmasının zor olduğu ve birleştirmelerin yüksek oranda sınırlandırıldığı durumlarda, kaynaklı bağlantıların plastisitesini ve tokluğunu iyileştirmek ve çatlakları önlemek için mühendislikte östenitik kaynak sarf malzemeleri de kullanılabilir. Ancak şu anda, kaynak metali östenitik veya östenit bazlı olduğunda, aslında baz metalin mukavemetine kıyasla düşük mukavemetli bir eşleşmedir ve kaynak metali ve baz metal kimyasal bileşim, metalografik yapı bakımından farklıdır. termal Fiziksel ve mekanik özellikler çok farklıdır ve kolayca stres korozyonuna veya yüksek sıcaklıkta sürünme hasarına neden olabilen kaynak kalıntı gerilimi kaçınılmazdır.
Dubleks paslanmaz çeliğin kaynağı
1. Dubleks paslanmaz çelik çeşitleri
Dubleks paslanmaz çelik, östenit artı ferrit dubleks yapıya sahiptir ve iki fazlı yapıların içeriği
Temel olarak aynı, bu nedenle östenitik paslanmaz çelik ve ferritik paslanmaz çelik özelliklerine sahiptir. Akma dayanımı, sıradan östenitik paslanmaz çeliğin iki katı olan 400Mpa ~ 550MPa'ya ulaşabilir. Ferritik paslanmaz çelik ile karşılaştırıldığında, dubleks paslanmaz çelik yüksek tokluğa, düşük kırılgan geçiş sıcaklığına, önemli ölçüde iyileştirilmiş taneler arası korozyon direncine ve kaynak performansına sahiptir; aynı zamanda ferritik paslanmaz çeliğin 475 derece kırılganlık, termal Yüksek iletkenlik, küçük doğrusal genleşme katsayısı, süper plastiklik ve manyetizma gibi bazı özelliklerini korur. Östenitik paslanmaz çelik ile karşılaştırıldığında, dubleks paslanmaz çeliğin mukavemeti yüksektir, özellikle akma mukavemeti önemli ölçüde iyileştirilmiştir ve çukur korozyon direnci, stres korozyon direnci ve korozyon yorulma direnci performansı da önemli ölçüde iyileştirilmiştir.
Dubleks paslanmaz çelik, kimyasal bileşimine göre sınıflandırılır ve dört tipe ayrılabilir: Cr18 tipi, Cr23 (Mo hariç), Cr22 tipi ve Cr25 tipi. Cr25 dubleks paslanmaz çelik için, Cr22 tipi ve Cr25 tipinin son yıllarda yaygın olarak kullanıldığı ortak tip ve süper dubleks paslanmaz çelik olarak ayrılabilir. Ülkemde kullanılan dubleks paslanmaz çeliklerin çoğu İsveç'te üretilmektedir ve belirli kaliteler şunlardır: 3RE60 (Cr18 tipi), SAF2304 (Cr23 tipi), SAF2205 (Cr22 tipi), SAF2507 (Cr25 tipi).
2. Dubleks paslanmaz çeliğin kaynak özellikleri
① Dubleks paslanmaz çelik iyi kaynaklanabilirliğe sahiptir. Ferritik paslanmaz çelik gibi kaynak sırasında ısıdan etkilenen bölgeyi kırılgan hale getirmek, östenitik paslanmaz çelik gibi kaynak sıcak çatlakları üretmek kolay değildir. Bununla birlikte, büyük miktarda ferrit içerdiğinden, rijitlik yüksek olduğunda veya kaynağın hidrojen içeriği yüksek olduğunda, hidrojen soğuma çatlakları meydana gelebilir, bu nedenle hidrojen kaynağının sıkı bir şekilde kontrol edilmesi çok önemlidir.
② Çift fazlı çeliğin özelliklerini sağlamak için, kaynaklı bağlantının yapısındaki östenit ve ferrit oranının uygun olmasını sağlamak, bu tür çeliğin kaynaklanmasında kilit noktadır. Kaynaktan sonra bağlantının soğuma hızı yavaş olduğunda, δ→ ikincil faz değişimi nispeten yeterlidir, bu nedenle oda sıcaklığında nispeten uygun bir faz oranına sahip bir dubleks yapı elde edilebilir, bu da kaynak sırasında uygun bir büyük kaynak ısı girişi gerektirir . Aksi halde kaynak sonrası soğuma hızı hızlı olursa δ ferrit fazı artarak birleştirmenin plastisitesinde, tokluğunda ve korozyon direncinde ciddi düşüşlere neden olur.
3. Dubleks paslanmaz çelik kaynak sarf malzemelerinin seçimi
Kaynak yapısının östenitin hakim olduğu bir dubleks yapı olması ve korozyona dayanıklı ana elementlerin (krom, molibden vb.) içeriğinin ana metalinkine eşdeğer olması ile karakterize edilen, dubleks paslanmaz çelik için kaynak sarf malzemeleri. baz metal seks ile aynı korozyon direncini sağlamak. Kaynaktaki östenit içeriğini sağlamak için genellikle nikel ve nitrojen içeriği artırılır, yani nikel eşdeğeri yaklaşık yüzde 2 ila yüzde 4 oranında artırılır. Dubleks paslanmaz çelik taban malzemesinde genel olarak belli bir miktar nitrojen içeriği vardır ve kaynak sarf malzemelerinde de belli bir miktar nitrojen içeriği beklenir ancak genel olarak çok yüksek olmaması gerekir aksi halde gözenekler oluşur. Bu şekilde, yüksek nikel içeriği, kaynak malzemesi ile ana metal arasında büyük bir fark haline gelmiştir.
Farklı korozyon direnci ve bağlantı tokluğu gereksinimlerine göre, Cr22 dubleks paslanmaz çelik kaynağı gibi ana metalin kimyasal bileşimine uyan elektrotu seçin, E2209 elektrotu gibi Cr22Ni9Mo3 elektrotu seçebilirsiniz. Asidik elektrotlar kullanıldığında, cüruf giderme iyidir ve kaynak şekli güzeldir, ancak darbe tokluğu düşüktür. Kaynak metalinin yüksek darbe tokluğuna sahip olması istendiğinde ve tüm pozisyonlarda kaynak yapılması gerektiğinde, alkalin elektrotlar kullanılmalıdır. Bazik elektrotlar genellikle kök desteği kaynaklandığında kullanılır. Kaynak metalinin korozyon direnci için özel gereksinimler olduğunda, süper dubleks çelik bileşenlere sahip temel elektrotlar da kullanılmalıdır.
Katı gaz korumalı kaynak teli için, kaynak metalinin iyi bir korozyon direncine ve mekanik özelliklere sahip olması sağlanırken, kaynak proses performansına da dikkat edilmelidir. Özlü tel için, kaynak şeklinin güzel olması istendiğinde, rutil veya titanyum Kalsiyum tipi özlü tel için, daha yüksek darbe tokluğu gerektiğinde veya daha fazla kısıtlama koşulları altında kaynak yapıldığında, daha yüksek alkaliniteye sahip özlü tel kullanılmalıdır kullanılmalı
Toz altı ark kaynağı için, kaynak ısısından etkilenen bölgenin ve kaynak metalinin kırılganlığını önlemek amacıyla, küçük ve orta ölçekli kaynak spesifikasyonları altında çok katmanlı ve çok geçişli kaynak gerçekleştirmek için daha küçük çaplı kaynak teli kullanılması tavsiye edilir. ve uygun alkali akı kullanın.
4. Dubleks paslanmaz çeliğin kaynak noktaları
① Kaynak ısı işleminin kontrolü Kaynak ısı enerjisi, ara katman sıcaklığı, ön ısıtma ve malzeme kalınlığının tümü kaynak sırasındaki soğuma hızını etkileyecektir, dolayısıyla kaynak ve ısıdan etkilenen bölgenin yapısını ve performansını etkileyecektir. Çok hızlı veya çok yavaş bir soğutma hızı, çift yönlü çelik kaynaklı bağlantıların tokluğunu ve korozyon direncini etkileyecektir. Soğutma hızı çok hızlı olduğunda aşırı faz içeriğine neden olacak ve Cr2N çökelmesini artıracaktır. Soğutma hızı çok yavaşsa, kristal taneler ciddi şekilde irileşir ve hatta σ fazı gibi bazı kırılgan intermetalik bileşikler çökelebilir. Tablo 1, önerilen bazı kaynak hattı enerjilerini ve pasolar arası sıcaklık aralıklarını listeler. Hat enerjisi seçilirken, spesifik malzeme kalınlığı da dikkate alınmalıdır. Tablodaki hat enerjisinin üst sınırı kalın levhalar için, alt sınırı ise ince levhalar için uygundur. Yüzde 25 ω(Cr) içeren dubleks çelik ve yüksek alaşımlı süper paslanmaz çelik kaynak yapılırken, en iyi kaynak metali özelliklerini elde etmek için, maksimum pasolar arası sıcaklığın 100 derecede kontrol edilmesi önerilir. Kaynak sonrası ısıl işlem gerektiğinde, pasolar arası sıcaklık sınırlandırılmayabilir.
② Kaynak sonrası ısıl işlem Dubleks paslanmaz çeliği kaynaktan sonra ısıl işlemden geçirmek en iyisidir, ancak kaynaklanmış durumdaki faz içeriği gereksinimi aştığında veya σ fazı gibi zararlı fazlar çökeldiğinde, kaynak sonrası iyileştirmek için kaynak ısıl işlemi kullanılabilir. Kullanılan ısıl işlem yöntemi su vermedir. Isıl işlem sırasında, ısıtma mümkün olduğu kadar hızlı olmalı ve ısıl işlem sıcaklığında tutma süresi 5 ~ 30 dakikadır, bu da fazların dengesini yeniden sağlamak için yeterli olmalıdır. Isıl işlem sırasında metal oksidasyonu çok ciddidir ve inert gaz koruması düşünülmelidir. Yüzde 22 ω (Cr) içeren çift fazlı çelik için ısıl işlem 1050 derece C ~ 1100 derece C sıcaklıkta, çift fazlı çelik ve yüzde 25 ω (Cr) içeren süper çift fazlı çelik için yapılmalıdır. ) 1070 derece C ~ 1120 derece C sıcaklıkta ısıl işlem gerektirir Isıl işlem gerçekleştirin.
Paslanmaz çelik basınçlı kap kaynak örneği
800mm çapında ve 10mm duvar kalınlığına sahip flaş tankı 0Cr18Ni9'dan yapılmıştır.
gözünde canlandırmak:
① Silindirin çapı 800 mm'dir ve kaynakçı kaynak için silindiri delebilir. Bu nedenle, silindirin uzunlamasına ve dairesel dikişleri her iki taraftan elektrot ark kaynağı ile kaynaklanır.
② Bu ekipmanda delik yoktur, bu nedenle kapatma kaynağı sadece dışarıdan kaynak yapılabilir. Kaynak kalitesini sağlamak için altlık olarak TIG kaynağı kullanılır. Ancak paslanmaz çeliğin argon ark kaynağı sırasında arka metal oksitlenecektir. Eskiden koruma için sadece sırta argon doldurma yöntemi kullanılabiliyordu. iyi değil. Bu proses zorluğunu çözmek için, Nippon Oil & Fat Company'nin Kaynak Bölümü, özel bir kaplamaya sahip bir kaynak teli olan arkadan kendinden korumalı paslanmaz çelik TIG kaynak teli geliştirdi ve üretti ve kaplama (yani kaplama) ) eridikten sonra erimiş havuza nüfuz edecektir Arkada, elektrot kaplamasının rolüne eşdeğer yoğun bir koruyucu tabaka oluşur. Bu kaynak telinin kullanımı, sıradan TIG kaynak telininkiyle tamamen aynıdır ve kaplama, ön ark ve erimiş havuz şeklini etkilemez, bu da paslanmaz çelik argon ark kaynağının kaynak maliyetini büyük ölçüde azaltır. Bu ekipmanda arka argon koruması kullanılıyorsa argon israfı ciddi olduğundan kendinden korumalı kaynak teli kullanılır.
③ Bağlantı borusu ile düz kaynak flanşı arasındaki ve bağlantı borusu ile kabuk arasındaki köşe kaynakları için, bu kısımdaki kaynakların şekli ve kaynak koşulları göz önüne alındığında, genellikle elektrot ark kaynağı kullanılır. Bağlantı borusunun çapı çok küçük ise kaynak zorluğunu azaltmak için TIG kaynağı da kullanılabilir.
④ Destek ve kabuk arasındaki köşe kaynağı, basınç taşımayan bir kaynaktır ve yüksek verimliliğe ve iyi kaynak şekline sahip olan gaz korumalı kaynak kullanılır (koruyucu gaz saf CO2'dir). TFW-308L, kaynak sarf malzemesi kalitesidir ve kaynak sarf malzemesi modeli E308LT1-1'dir (AWS A5.22).
