Metoda svařování martenzitické nerezové oceli a duplexní nerezové oceli

1. Co jsou martenzitické nerezové oceli a duplexní nerezová ocel?

Mikrostruktura je při pokojové teplotě martenzitická a její mechanické vlastnosti lze upravit tepelným zpracováním. Laicky řečeno se jedná o typ kalitelné nerezové oceli. Mezi třídy oceli patřící do martenzitické nerezové oceli patří 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13, 3Cr13Mo, 1Cr17Ni2, 2Cr13Ni2, 9Cr18, 9Cr18MoV atd.

2. Běžně používané metody svařování

Svařování Martenzitická nerezová ocel může být svařována různými metodami obloukového svařování. V současné době je stále hlavní metodou svařování elektrodovým obloukem, ale použití svařování v ochranné atmosféře oxidu uhličitého nebo svařování v ochranné atmosféře argonu a oxidu uhličitého může výrazně snížit obsah vodíku ve svaru, a tím snížit citlivost svaru na praskání za studena.

3. Běžné svařovací materiály

(1) Elektrody a dráty z martenzitické nerezové oceli Cr13

Obvykle, když má svar vysoké požadavky na pevnost, použití elektrody a drátu z martenzitické nerezové oceli Cr13 může způsobit, že chemické složení svarového kovu bude podobné složení základního kovu, ale svar má větší tendenci k praskání za studena.

Bezpečnostní opatření:

A. Před svařováním je nutné předehřátí a teplota předehřevu by neměla překročit 450 °C, aby se zabránilo zkřehnutí při 475 °C. Po svařování se provádí tepelné zpracování. Tepelné zpracování po svařování je ochlazení na 150-200 °C, udržování tepla po dobu 2 hodin, aby se všechny části austenitu přeměnily na martenzit, a poté ihned provést vysokoteplotní temperování, ohřev na 730-790 °C a poté je doba výdrže každého 1 mm tloušťky desky 10 minut, ale ne méně než 2 hodiny, a nakonec ochlazení vzduchem.

b. Aby se zabránilo prasklinám, měl by být obsah S a P v elektrodách a drátech nižší než 0.015 % a obsah Si by neměl být vyšší než 0.3 %. Zvýšení obsahu Si podporuje tvorbu hrubého primárního feritu, což má za následek snížení plasticity spoje. Obsah uhlíku by měl být obecně nižší než obsah základního kovu, což může snížit prokalitelnost.

(2) Cr-Ni elektrody a dráty z austenitické nerezové oceli

Svarový kov typu austenitické oceli Cr-Ni má dobrou plasticitu, která může uvolnit napětí vznikající při martenzitické přeměně v tepelně ovlivněné zóně. Kromě toho má svar Cr-Ni austenitické nerezové oceli vysokou rozpustnost pro vodík, což může snížit difúzi vodíku ze svarového kovu do tepelně ovlivněné zóny a účinně zabránit vzniku trhlin za studena, takže není nutné předehřívání. Pevnost svaru je však nízká a nelze ji zlepšit tepelným zpracováním po svařování.

4. Běžné problémy se svařováním

(1) svařování trhlinami za studena

Díky vysokému obsahu chrómu v martenzitické nerezové oceli se výrazně zlepšila její prokalitelnost. Bez ohledu na původní stav před svařováním, svařování vždy vytvoří martenzitovou strukturu v oblasti poblíž švu. S rostoucí tendencí tvrdnutí je spoj také citlivější na praskání za studena, zejména v přítomnosti vodíku, a martenzitická nerezová ocel bude také produkovat nebezpečnější vodíkem indukované opožděné praskání.

opatření:

1) Rychlost ochlazování lze zpomalit použitím svařovacího proudu s velkou energií vedení a velkým svařovacím proudem;

2) U různých typů oceli je teplota mezi vrstvami různá, obecně není nižší než teplota předehřívání;

3) Po svařování pomalu ochlaďte na 150-200 °C a proveďte tepelné zpracování po svařování, abyste odstranili zbytkové napětí po svařování, odstranili difúzní vodík ve spoji a zlepšili strukturu a výkon spoje.

(2) Zkřehnutí tepelně ovlivněné zóny

Martenzitická nerezová ocel, zejména martenzitická nerezová ocel s vyššími feritotvornými prvky, má větší tendenci k růstu zrn. Když je rychlost ochlazování malá, v zóně ovlivněné svařovacím teplem se snadno vytváří hrubý ferit a karbidy; když je rychlost ochlazování vysoká, tepelně ovlivněná zóna ztvrdne a vytvoří hrubý martenzit. Tyto hrubé struktury snižují plasticitu a houževnatost svařované tepelně ovlivněné zóny martenzitické nerezové oceli a způsobují křehnutí.

opatření:

1) Ovládejte přiměřenou rychlost chlazení;

2) Teplotu předehřevu volte přiměřeně a teplota předehřevu by neměla překročit 450 °C, jinak mohou spoje při 475 °C zkřehnout, pokud jsou dlouhodobě vystaveny vysokým teplotám;

3) Rozumný výběr svařovacích materiálů pro úpravu složení svaru, aby se co nejvíce zabránilo tvorbě hrubého feritu ve svaru.

5. Proces svařování

1) Předehřev před svařováním

Předehřev před svařováním je hlavním technologickým opatřením k zamezení vzniku studených trhlin. Když je hmotnostní zlomek C 0.1%~0.2%, teplota předehřívání je 200~260°C a může být předehřát na 400~450°C pro svařence s vysokou tuhostí.

2) Chlazení po svařování

Po svařování by svařenec neměl být temperován přímo z teploty svařování, protože austenit nemusí být během procesu svařování zcela přeměněn. Pokud se teplota zvýší a popustí ihned po svařování, karbidy se vysrážejí podél hranice zrna austenitu a austenit Transformace na perlit vytváří hrubozrnnou strukturu, která vážně snižuje houževnatost. Proto by měl být svařenec před temperováním ochlazen, aby se austenit ve svaru a tepelně ovlivněné zóně v podstatě rozložil. U svařenců s nízkou tuhostí může být ochlazen na pokojovou teplotu a poté temperován; u svařenců s velkou tloušťkou je zapotřebí složitější proces; po svaření ochlaďte na 100-150°C, udržujte v teple po dobu 0.5-1h a poté zahřejte na temperovací teplotu.

3) Tepelné zpracování po svařování

Účelem je snížit tvrdost svaru a tepelně ovlivněné zóny, zlepšit plasticitu a houževnatost a zároveň snížit zbytkové napětí svařování. Tepelné zpracování po svařování se dělí na popouštění a úplné žíhání. Teplota temperování je 650-750 °C, udržování po dobu 1 hodiny a chlazení vzduchem; pokud je třeba svařenec po svařování opracovat, lze pro dosažení nejnižší tvrdosti použít úplné žíhání. Teplota žíhání je 830-880°C a tepelná konzervace je 2 hodiny. Poté ochlaďte vzduchem.

4) Výběr svařovacího drátu

Elektrody pro svařování martenzitické nerezové oceli se dělí do dvou kategorií: chromové elektrody z nerezové oceli a chromniklové austenitické nerezové elektrody. Běžně používané elektrody z chromové nerezové oceli jsou E1-13-16 (G202) a E1-13-15 (G207); běžně používané chromniklové austenitické nerezové elektrody jsou E0-19-10-16 (A102), E0-19-10-15 (A107), E0-18-12Mo2-16 (A202), E0-18-12Mo2-15 (A207) atd.

Svařování duplexní nerezové oceli

1. Svařitelnost duplexní nerezové oceli

Svařitelnost duplexní nerezová ocel spojuje výhody austenitické oceli a feritické oceli a snižuje jejich příslušné nedostatky.

(1) Citlivost na trhliny za horka je mnohem menší než u austenitické oceli;

(2) Citlivost na trhliny za studena je mnohem menší než u obecné nízkolegované vysokopevnostní oceli;

(3) Po ochlazení tepelně ovlivněné zóny je vždy zadrženo více feritu, čímž se zvyšuje sklon ke korozi a náchylnost k praskání způsobenému vodíkem (křehkost);

(4) Duplexní svarové spoje z nerezové oceli mohou vyvolat zkřehnutí fáze δ. δ fáze je intermetalická sloučenina Cr a Fe. Teplota jeho vzniku se pohybuje od 600 do 1000 °C. Různé typy ocelí mají různé teploty pro vytvoření fáze δ;

(5) Duplexní nerezová ocel obsahuje 50 % feritu, který má také křehkost při 475 °C, ale není tak citlivý jako feritická nerezová ocel;

2. Volba metody svařování

TIG svařování je první volbou duplexní svařování oceli, následuje elektrodové obloukové svařování. Pokud se používá svařování pod tavidlem, je třeba přísně kontrolovat přívod tepla a teplotu mezivrstvy a je třeba se vyhnout velkým rychlostem ředění.

Oznámení:

Při použití TIG svařování je vhodné přidat do ochranného plynu 1-2% dusíku (pokud N překročí 2%, zvýší se tendence k pórům a oblouk je nestabilní), aby svarový kov absorboval dusík (aby se zabránilo povrch svaru z difúzní ztráty dusíku), což vede ke stabilizaci austenitové fáze ve svarovém spoji.

3. Výběr přídavných materiálů pro svařování

Svařovací přídavné materiály s vyššími prvky tvořícími austenit (Ni, N atd.) jsou vybírány tak, aby podporovaly přeměnu feritu na austenit ve svaru.

Ocel 2205 většinou používá svařovací drát nebo drát 22.8.3L a ocel 2507 většinou používá svařovací drát 25.10.4L nebo svařovací drát 25.10.4R.

4. Svařovací body

(1) Řízení tepelného procesu svařování Tepelná energie svařování, teplota mezivrstvy, předehřívání a tloušťka materiálu ovlivní rychlost ochlazování během svařování, čímž ovlivní strukturu a výkon svaru a tepelně ovlivněné zóny. Pro dosažení nejlepších vlastností svarového kovu se doporučuje, aby byla maximální interpass teplota řízena na 100°C. Pokud je po svařování požadováno tepelné zpracování, nemusí být interpass teplota omezena.

(2) Tepelné zpracování po svařování Nejlepší je ne tepelně zpracovaná duplexní nerezová ocel po svařování. Pokud je po svařování požadováno tepelné zpracování, je použitou metodou tepelného zpracování kalení vodou. Během tepelného zpracování by mělo být zahřívání co nejrychlejší a doba setrvání na teplotě tepelného zpracování je 5 až 30 minut, což by mělo stačit k obnovení fázové rovnováhy. Oxidace kovů je během tepelného zpracování velmi závažná a je třeba zvážit ochranu inertním plynem.