Metodo di saldatura di acciaio inossidabile martensitico e acciaio inossidabile duplex

1. Cosa sono gli acciai inossidabili martensitici e duplex in acciaio inox?

La microstruttura è martensitica a temperatura ambiente e le sue proprietà meccaniche possono essere regolate mediante trattamento termico. In parole povere, è un tipo di acciaio inossidabile temprabile. I gradi di acciaio appartenenti all'acciaio inossidabile martensitico includono 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13, 3Cr13Mo, 1Cr17Ni2, 2Cr13Ni2, 9Cr18, 9Cr18MoV, ecc.

2. Metodi di saldatura comunemente usati

Saldatura L'acciaio inossidabile martensitico può essere saldato con vari metodi di saldatura ad arco. Allo stato attuale, la saldatura ad arco dell'elettrodo è ancora il metodo principale, ma l'uso della saldatura con schermatura del gas di anidride carbonica o della saldatura con schermatura del gas misto argon e anidride carbonica può ridurre notevolmente il contenuto di idrogeno nella saldatura, riducendo così la sensibilità della saldatura a screpolatura a freddo.

3. Materiali di saldatura comuni

(1) Elettrodi e fili in acciaio inossidabile martensitico Cr13

Solitamente, quando la saldatura ha requisiti di elevata resistenza, l'uso di un elettrodo e di un filo in acciaio inossidabile martensitico Cr13 può rendere la composizione chimica del metallo saldato simile a quella del metallo di base, ma la saldatura ha una maggiore tendenza alla rottura a freddo.

Precauzioni:

un. È necessario il preriscaldamento prima della saldatura e la temperatura di preriscaldamento non deve superare i 450°C per evitare l'infragilimento a 475°C. Dopo la saldatura, viene eseguito il trattamento termico. Il trattamento termico post-saldatura consiste nel raffreddare a 150-200 °C, mantenerlo caldo per 2 ore in modo che tutte le parti dell'austenite si trasformino in martensite, quindi eseguire immediatamente un rinvenimento ad alta temperatura, riscaldando a 730-790 °C , e quindi il tempo di mantenimento è ogni 1 mm di spessore della piastra è di 10 minuti, ma non meno di 2 ore, e infine raffreddato ad aria.

b. Per evitare crepe, il contenuto di S e P negli elettrodi e nei fili deve essere inferiore allo 0.015% e il contenuto di Si non deve essere superiore allo 0.3%. L'aumento del contenuto di Si favorisce la formazione di ferrite primaria grossolana, con conseguente diminuzione della plasticità del giunto. Il contenuto di carbonio dovrebbe generalmente essere inferiore a quello del metallo di base, il che può ridurre la temprabilità.

(2) Elettrodi e fili in acciaio inossidabile austenitico Cr-Ni

Il metallo saldato di tipo acciaio austenitico Cr-Ni ha una buona plasticità, che può alleviare lo stress generato durante la trasformazione martensitica nella zona termicamente alterata. Inoltre, la saldatura in acciaio inossidabile austenitico Cr-Ni ha un'elevata solubilità per l'idrogeno, che può ridurre la diffusione dell'idrogeno dal metallo di saldatura alla zona interessata dal calore e prevenire efficacemente le crepe da freddo, quindi non è necessario il preriscaldamento. Tuttavia, la forza della saldatura è bassa e non può essere migliorata dal trattamento termico post-saldatura.

4. Problemi di saldatura comuni

(1) crepa a freddo di saldatura

A causa dell'elevato contenuto di cromo dell'acciaio inossidabile martensitico, la sua temprabilità è notevolmente migliorata. Indipendentemente dallo stato originale prima della saldatura, la saldatura produrrà sempre una struttura di martensite nell'area vicino alla giunzione. All'aumentare della tendenza all'indurimento, il giunto è anche più sensibile alla criccatura a freddo, specialmente in presenza di idrogeno, e l'acciaio inossidabile martensitico produrrà anche una criccatura ritardata indotta dall'idrogeno più pericolosa.

misurare:

1) La velocità di raffreddamento può essere rallentata utilizzando una corrente di saldatura con una grande energia di linea e una grande corrente di saldatura;

2) Per diversi tipi di acciaio, la temperatura tra gli strati è diversa, generalmente non inferiore alla temperatura di preriscaldo;

3) Raffreddare lentamente a 150-200°C dopo la saldatura ed eseguire il trattamento termico post-saldatura per eliminare lo stress residuo di saldatura, rimuovere l'idrogeno diffuso nel giunto e migliorare la struttura e le prestazioni del giunto.

(2) Infragilimento della zona termicamente alterata

L'acciaio inossidabile martensitico, in particolare l'acciaio inossidabile martensitico con elementi che formano più ferrite, ha una maggiore tendenza alla crescita del grano. Quando la velocità di raffreddamento è ridotta, nella zona interessata dal calore di saldatura si producono facilmente ferrite grossolana e carburi; quando la velocità di raffreddamento è elevata, la zona interessata dal calore si indurirà e formerà martensite grossolana. Queste strutture grossolane riducono la plasticità e la tenacità della zona termicamente alterata saldata dell'acciaio inossidabile martensitico e causano infragilimento.

misurare:

1) Controllare una ragionevole velocità di raffreddamento;

2) Scegliere la temperatura di preriscaldamento in modo ragionevole e la temperatura di preriscaldamento non deve superare i 450°C, altrimenti i giunti potrebbero infragilire a 475°C se esposti a temperature elevate per lungo tempo;

3) Selezione ragionevole dei materiali di saldatura per regolare la composizione della saldatura per evitare il più possibile la generazione di ferrite grossolana nella saldatura.

5. Processo di saldatura

1) Preriscaldamento prima della saldatura

Il preriscaldamento prima della saldatura è la principale misura tecnologica per prevenire le cricche da freddo. Quando la frazione di massa di C è 0.1% ~ 0.2%, la temperatura di preriscaldamento è di 200 ~ 260 ° C e può essere preriscaldata a 400 ~ 450 ° C per saldature ad alta rigidità.

2) Raffreddamento dopo la saldatura

Dopo la saldatura, il gruppo saldato non deve essere temprato direttamente dalla temperatura di saldatura, poiché l'austenite potrebbe non essere completamente trasformata durante il processo di saldatura. Se la temperatura viene aumentata e rinvenuta immediatamente dopo la saldatura, i carburi precipiteranno lungo il bordo del grano di austenite e la trasformazione dell'austenite in perlite produce una struttura a grana grossa che riduce notevolmente la tenacità. Pertanto, la saldatura deve essere raffreddata prima del rinvenimento, in modo che l'austenite nella zona di saldatura e termicamente alterata sia sostanzialmente decomposta. Per saldature a bassa rigidità, può essere raffreddato a temperatura ambiente e successivamente rinvenuto; per saldature di grosso spessore è necessario un processo più complicato; dopo la saldatura, raffreddare a 100-150°C, mantenere caldo per 0.5-1 h, quindi riscaldare fino alla temperatura di rinvenimento.

3) Trattamento termico post saldatura

Lo scopo è quello di ridurre la durezza della zona di saldatura e alterata dal calore, migliorare la plasticità e la tenacità e ridurre allo stesso tempo lo stress residuo della saldatura. Il trattamento termico post-saldatura si suddivide in rinvenimento e ricottura completa. La temperatura di rinvenimento è di 650-750°C, tenuta per 1 ora e raffreddamento ad aria; se il pezzo saldato deve essere lavorato dopo la saldatura, per ottenere la durezza più bassa, è possibile utilizzare la ricottura completa. La temperatura di ricottura è di 830-880°C e la conservazione del calore è di 2 ore. Quindi aria fresca.

4) Selezione della bacchetta di saldatura

Gli elettrodi per la saldatura di acciai inossidabili martensitici si dividono in due categorie: elettrodi in acciaio inossidabile al cromo ed elettrodi in acciaio inossidabile austenitico al cromo-nichel. Gli elettrodi in acciaio inossidabile al cromo comunemente usati sono E1-13-16 (G202) e E1-13-15 (G207); gli elettrodi in acciaio inossidabile austenitico al cromo-nichel comunemente usati sono E0-19-10-16 (A102), E0-19-10-15 (A107), E0-18-12Mo2-16 (A202), E0-18-12Mo2-15 (A207), ecc.

Saldatura di acciaio inossidabile duplex

1. Saldabilità dell'acciaio inossidabile duplex

La saldabilità di duplex in acciaio inox combina i vantaggi dell'acciaio austenitico e dell'acciaio ferritico e ne riduce i rispettivi difetti.

(1) La sensibilità alle cricche a caldo è molto inferiore a quella dell'acciaio austenitico;

(2) La sensibilità alle cricche da freddo è molto inferiore a quella dell'acciaio bassolegato ad alta resistenza generale;

(3) Dopo che la zona termicamente alterata si è raffreddata, viene sempre trattenuta più ferrite, aumentando così la tendenza alla corrosione e la suscettibilità alla criccatura indotta dall'idrogeno (fragilità);

(4) I giunti saldati duplex in acciaio inossidabile possono precipitare l'infragilimento della fase δ. La fase δ è un composto intermetallico di Cr e Fe. La sua temperatura di formazione varia da 600 a 1000 ° C. Diversi tipi di acciaio hanno temperature diverse per formare la fase δ;

(5) L'acciaio inossidabile duplex contiene il 50% di ferrite, anch'essa fragile a 475°C, ma meno sensibile dell'acciaio inossidabile ferritico;

2. Selezione del metodo di saldatura

La saldatura TIG è la prima scelta per saldatura duplex dell'acciaio, seguita dalla saldatura ad arco dell'elettrodo. Quando si utilizza la saldatura ad arco sommerso, l'apporto di calore e la temperatura dell'interstrato devono essere rigorosamente controllati e si devono evitare grandi tassi di diluizione.

Avviso:

Quando si utilizza la saldatura TIG, è consigliabile aggiungere l'1-2% di azoto al gas di protezione (se N supera il 2%, aumenterà la tendenza dei pori e l'arco è instabile), in modo che il metallo saldato assorba azoto (per evitare la superficie della saldatura dalla diffusione della perdita di azoto), che favorisce la stabilizzazione della fase austenite nel giunto saldato.

3. Selezione dei materiali di consumo per saldatura

I consumabili per saldatura con elementi che formano austenite più elevati (Ni, N, ecc.) sono selezionati per favorire la trasformazione della ferrite in austenite nella saldatura.

L'acciaio 2205 utilizza principalmente filo o filo per saldatura 22.8.3L e l'acciaio 2507 utilizza principalmente filo per saldatura 25.10.4L o filo per saldatura 25.10.4R.

4. Punti di saldatura

(1) Controllo del processo termico di saldatura L'energia termica di saldatura, la temperatura dell'intercalare, il preriscaldamento e lo spessore del materiale influiranno tutti sulla velocità di raffreddamento durante la saldatura, influenzando così la struttura e le prestazioni della zona di saldatura e termicamente alterata. Per ottenere le migliori proprietà del metallo saldato, si consiglia di controllare la temperatura massima di interpass a 100°C. Quando è richiesto il trattamento termico dopo la saldatura, la temperatura di interpass potrebbe non essere limitata.

(2) Trattamento termico post-saldatura È meglio non farlo acciaio inossidabile duplex trattato termicamente dopo la saldatura. Quando è richiesto il trattamento termico dopo la saldatura, il metodo di trattamento termico utilizzato è la tempra in acqua. Durante il trattamento termico, il riscaldamento dovrebbe essere il più rapido possibile e il tempo di mantenimento alla temperatura del trattamento termico è compreso tra 5 e 30 minuti, il che dovrebbe essere sufficiente per ripristinare l'equilibrio di fase. L'ossidazione del metallo è molto grave durante il trattamento termico e dovrebbe essere considerata la protezione con gas inerte.