Martensiittisen ruostumattoman teräksen ja duplex-ruostumattoman teräksen hitsausmenetelmä

1. Mitä ovat martensiittiset ruostumattomat teräkset ja duplex-ruostumaton teräs?

Mikrorakenne on huoneenlämmössä martensiittista ja sen mekaanisia ominaisuuksia voidaan säätää lämpökäsittelyllä. Maallikon termein se on eräänlainen karkaistu ruostumaton teräs. Martensiittiseen ruostumattomaan teräkseen kuuluvia teräslajeja ovat 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13, 3Cr13Mo, 1Cr17Ni2, 2Cr13Ni2, 9Cr18, 9Cr18MoV jne.

2. Yleisesti käytetyt hitsausmenetelmät

Hitsaus Martensiittista ruostumatonta terästä voidaan hitsata erilaisilla kaarihitsausmenetelmillä. Tällä hetkellä elektrodikaarihitsaus on edelleen päämenetelmä, mutta hiilidioksidikaasuhitsauksen tai argon- ja hiilidioksidisekoitetun suojakaasuhitsauksen käyttö voi vähentää merkittävästi hitsin vetypitoisuutta ja siten vähentää hitsin herkkyyttä kylmä halkeilu.

3. Yleiset hitsausmateriaalit

(1) Cr13-martensiittiset ruostumattomasta teräksestä valmistetut elektrodit ja johdot

Yleensä, kun hitsillä on korkeat lujuusvaatimukset, Cr13-martensiittisen ruostumattoman teräksen elektrodin ja langan käyttö voi tehdä hitsausmetallin kemiallisesta koostumuksesta samanlaisen kuin perusmetallin, mutta hitsillä on suurempi taipumus kylmähalkeamiseen.

Varotoimet:

a. Esikuumennus ennen hitsausta vaaditaan, ja esilämmityslämpötila ei saa ylittää 450 °C, jotta estetään haurastuminen 475 °C:ssa. Hitsauksen jälkeen suoritetaan lämpökäsittely. Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely jäähdytetään 150-200 °C:seen, pidetään lämpimänä 2 tuntia, jotta kaikki austeniitin osat muuttuvat martensiitiksi, ja suorita sitten välittömästi korkean lämpötilan karkaisu, lämmitys 730-790 °C:seen. , ja sitten pitoaika on 1mm välein levyn paksuus on 10min, mutta vähintään 2h, ja lopuksi ilmajäähdytetty.

b. Halkeamien estämiseksi S- ja P-pitoisuudet elektrodeissa ja johtimissa saa olla alle 0.015 % ja Si:n pitoisuudet enintään 0.3 %. Si-pitoisuuden kasvu edistää karkean primääriferriitin muodostumista, mikä johtaa liitoksen plastisuuden vähenemiseen. Hiilipitoisuuden tulee yleensä olla pienempi kuin perusmetallin, mikä voi heikentää karkenevuutta.

(2) Cr-Ni austeniittiset ruostumattomasta teräksestä valmistetut elektrodit ja johdot

Cr-Ni-austeniittisella terästyyppisellä hitsillä on hyvä plastisuus, mikä voi lievittää martensiittisen muunnoksen aikana syntyvää jännitystä lämpövaikutusalueella. Lisäksi Cr-Ni-austeniittisella ruostumattoman teräksen hitsillä on korkea vetylukoisuus, mikä voi vähentää vedyn diffuusiota hitsimetallista lämpövaikuttaja-alueelle ja estää tehokkaasti kylmähalkeamia, joten esilämmitystä ei tarvita. Hitsin lujuus on kuitenkin alhainen, eikä sitä voida parantaa hitsauksen jälkeisellä lämpökäsittelyllä.

4. Yleiset hitsausongelmat

(1) hitsaus kylmähalkeama

Martensiittisen ruostumattoman teräksen korkean kromipitoisuuden ansiosta sen karkenevuus paranee huomattavasti. Riippumatta alkuperäisestä tilasta ennen hitsausta, hitsaus tuottaa aina martensiittirakenteen sauman lähellä olevalle alueelle. Kun kovettuminen lisääntyy, liitos on myös herkempi kylmähalkeilulle, erityisesti vedyn läsnä ollessa, ja martensiittista ruostumatonta terästä syntyy myös vaarallisempaa vedyn aiheuttamaa viivästynyttä halkeilua.

mitata:

1) Jäähdytysnopeutta voidaan hidastaa käyttämällä hitsausvirtaa, jolla on suuri linjaenergia ja suuri hitsausvirta;

2) Eri terästyypeille kerrosten välinen lämpötila on erilainen, yleensä ei alempi kuin esilämmityslämpötila;

3) Jäähdytä hitaasti 150-200 °C:seen hitsauksen jälkeen ja suorita hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely poistaaksesi hitsauksen jäännösjännityksen, poistaaksesi hajavedyn liitoksesta ja parantaaksesi liitoksen rakennetta ja suorituskykyä.

(2) Lämmön vaikutusalueen haurastumista

Martensiittisella ruostumattomalla teräksellä, erityisesti martensiittisella ruostumattomalla teräksellä, jossa on enemmän ferriittiä muodostavia elementtejä, on suurempi taipumus rakeiden kasvuun. Kun jäähdytysnopeus on pieni, karkeaa ferriittiä ja karbideja muodostuu helposti hitsauslämmön vaikutusalueella; kun jäähdytysnopeus on korkea, lämpövaikutusalue kovettuu ja muodostaa karkeaa martensiittia. Nämä karkeat rakenteet vähentävät martensiittisen ruostumattoman teräksen hitsatun lämpövaikutusalueen plastisuutta ja sitkeyttä ja aiheuttavat haurautta.

mitata:

1) Hallitse kohtuullista jäähdytysnopeutta;

2) Valitse esilämmityslämpötila järkevästi, ja esilämmityslämpötila ei saa ylittää 450 °C, muuten liitokset voivat haurastua 475 °C:ssa, jos ne altistuvat korkeille lämpötiloille pitkään;

3) Kohtuullinen hitsausmateriaalien valinta hitsin koostumuksen säätämiseksi karkean ferriitin muodostumisen välttämiseksi hitsissä niin paljon kuin mahdollista.

5. Hitsausprosessi

1) Esilämmitys ennen hitsausta

Esilämmitys ennen hitsausta on tärkein tekninen toimenpide kylmähalkeamien estämiseksi. Kun C:n massaosuus on 0.1–0.2%, esilämmityslämpötila on 200–260 °C, ja se voidaan esilämmittää 400–450 °C:seen korkean jäykkyyden hitsauksille.

2) Jäähdytys hitsauksen jälkeen

Hitsauksen jälkeen hitsausta ei tule karkaista suoraan hitsauslämpötilasta, koska austeniitti ei välttämättä muutu kokonaan hitsauksen aikana. Jos lämpötilaa nostetaan ja karkaistaan ​​välittömästi hitsauksen jälkeen, karbidit saostuvat austeniitin raerajaa pitkin ja austeniitti Muuntaminen perliitiksi tuottaa karkearakeisen rakenteen, joka vähentää merkittävästi sitkeyttä. Siksi hitsaus tulee jäähdyttää ennen karkaisua, jotta hitsaus- ja lämpövaikutusvyöhykkeellä oleva austeniitti periaatteessa hajoaa. Alhaisen jäykkyyden omaaville hitsauksille se voidaan jäähdyttää huoneenlämpötilaan ja sitten karkaista; paksuuksille hitsauksille tarvitaan monimutkaisempi prosessi; Hitsauksen jälkeen jäähdytä 100-150°C:een, pidä lämpimänä 0.5-1h ja lämmitä sitten karkaisulämpötilaan.

3) Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely

Tarkoituksena on vähentää hitsin kovuutta ja lämpövaikutusvyöhykettä, parantaa plastisuutta ja sitkeyttä sekä vähentää hitsauksen jäännösjännitystä samanaikaisesti. Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely on jaettu karkaisuun ja täydelliseen hehkutukseen. Karkaisulämpötila on 650-750 °C, pidä 1 tunti ja ilmajäähdytetään; jos hitsaus on koneistettava hitsauksen jälkeen, jotta saavutetaan pienin kovuus, voidaan käyttää täydellistä hehkutusta. Hehkutuslämpötila on 830-880°C ja lämmönsäilyvyys 2 tuntia. Sitten ilmajäähdytetään.

4) Hitsaustangon valinta

Martensiittisen ruostumattoman teräksen hitsaukseen tarkoitetut elektrodit jaetaan kahteen luokkaan: kromi-ruostumattomasta teräksestä valmistetut elektrodit ja kromi-nikkeli-austeniittiset ruostumattoman teräksen elektrodit. Yleisesti käytetyt kromi ruostumattomasta teräksestä valmistetut elektrodit ovat E1-13-16 (G202) ja E1-13-15 (G207); yleisesti käytetyt kromi-nikkeli-austeniittiset ruostumattomasta teräksestä valmistetut elektrodit ovat E0-19-10-16 (A102), E0-19-10-15 (A107), E0-18-12Mo2-16 (A202), E0-18-12Mo2-15 (A207) jne.

Duplex ruostumattoman teräksen hitsaus

1. Duplex-ruostumattoman teräksen hitsattavuus

Hitsattavuus duplex-ruostumaton teräs yhdistää austeniittisen ja ferriittisen teräksen edut ja vähentää niiden vastaavia puutteita.

(1) Herkkyys kuumahalkeamille on paljon pienempi kuin austeniittisen teräksen;

(2) Kylmähalkeamien herkkyys on paljon pienempi kuin tavallisen matalaseosteisen korkealujuusteräksen;

(3) Kun lämpövaikuttama vyöhyke on jäähdytetty, ferriittiä jää aina enemmän, mikä lisää korroosiotaipumusta ja alttiutta vedyn aiheuttamalle halkeilulle (hauraus);

(4) Ruostumattomasta teräksestä valmistetut kaksipuoliset hitsausliitokset voivat aiheuttaa δ-faasihaurautta. δ-faasi on Cr:n ja Fe:n metallien välinen yhdiste. Sen muodostumislämpötila vaihtelee välillä 600 - 1000 °C. Eri terästyypeillä on erilaiset lämpötilat δ-faasin muodostamiseksi;

(5) Duplex ruostumaton teräs sisältää 50 % ferriittiä, joka on myös hauras 475 °C:ssa, mutta ei ole yhtä herkkä kuin ferriittinen ruostumaton teräs;

2. Hitsausmenetelmän valinta

TIG-hitsaus on ensimmäinen valinta duplex-teräshitsaus, jonka jälkeen elektrodikaarihitsaus. Kun käytetään upotettua kaarihitsausta, lämmön syöttöä ja välikerrosten lämpötilaa on valvottava tarkasti, ja suuria laimennusnopeuksia tulee välttää.

Notice:

TIG-hitsausta käytettäessä on suositeltavaa lisätä suojakaasuun 1-2 % typpeä (jos N ylittää 2 %, se lisää huokosten taipumusta ja kaari on epävakaa), jotta hitsausmetalli imee typpeä (estääkseen hitsin pinta-ala typen diffuusiohäviöstä), mikä edistää austeniittifaasin stabilointia hitsausliitoksessa.

3. Hitsausaineiden valinta

Hitsausaineet, joissa on enemmän austeniittia muodostavia elementtejä (Ni, N jne.), valitaan edistämään ferriitin muuttumista austeniitiksi hitsissä.

2205-teräs käyttää enimmäkseen 22.8.3L hitsaustankoa tai lankaa, ja 2507-teräs käyttää enimmäkseen 25.10.4L hitsauslankaa tai 25.10.4R hitsaustankoa.

4. Hitsauskohdat

(1) Hitsauksen lämpöprosessin ohjaus Hitsauksen lämpöenergia, välikerrosten lämpötila, esilämmitys ja materiaalin paksuus vaikuttavat kaikki jäähtymisnopeuteen hitsauksen aikana, mikä vaikuttaa hitsin rakenteeseen ja suorituskykyyn sekä lämmön vaikutuksen alaisen alueen rakenteeseen. Parhaiden hitsausmetalliominaisuuksien saavuttamiseksi suositellaan, että enimmäislämpötila on 100°C. Kun hitsauksen jälkeen tarvitaan lämpökäsittelyä, kulkujen välistä lämpötilaa ei saa rajoittaa.

(2) Hitsauksen jälkeinen lämpökäsittely On parasta olla tekemättä lämpökäsitelty duplex ruostumaton teräs hitsauksen jälkeen. Kun hitsauksen jälkeen tarvitaan lämpökäsittelyä, käytetään lämpökäsittelymenetelmänä vesikarkaisua. Lämpökäsittelyn aikana lämmityksen tulee olla mahdollisimman nopeaa ja pitoaika lämpökäsittelylämpötilassa on 5-30 minuuttia, mikä riittää palauttamaan faasitasapainon. Metallien hapettuminen on erittäin vakavaa lämpökäsittelyn aikana, ja suojakaasusuojaa tulee harkita.