Metoda varjenja martenzitnega nerjavnega jekla in dupleks nerjavnega jekla

1. Kaj sta martenzitno nerjavno jeklo in duplex nerjavno jeklo?

Mikrostruktura je pri sobni temperaturi martenzitna, njene mehanske lastnosti pa je mogoče prilagoditi s toplotno obdelavo. Laično povedano gre za vrsto kaljenega nerjavečega jekla. Razredi jekel, ki pripadajo martenzitnemu nerjavnemu jeklu, vključujejo 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13, 3Cr13Mo, 1Cr17Ni2, 2Cr13Ni2, 9Cr18, 9Cr18MoV itd.

2. Običajno uporabljene metode varjenja

Varjenje Martenzitno nerjavno jeklo lahko varimo z različnimi metodami obločnega varjenja. Trenutno je obločno varjenje z elektrodo še vedno glavna metoda, vendar lahko uporaba varjenja v zaščitnem plinu z ogljikovim dioksidom ali mešanega varjenja z argonom in ogljikovim dioksidom v zaščitnem plinu močno zmanjša vsebnost vodika v zvaru in s tem zmanjša občutljivost zvara na hladno pokanje.

3. Skupni materiali za varjenje

(1) Cr13 elektrode in žice iz martenzitnega nerjavečega jekla

Običajno, ko ima zvar visoke zahteve glede trdnosti, lahko uporaba martenzitne elektrode in žice iz nerjavečega jekla Cr13 naredi kemično sestavo zvara podobne tisti iz osnovne kovine, vendar je zvar bolj nagnjen k hladnim razpokam.

Varnostni ukrepi:

a. Pred varjenjem je potrebno predhodno segrevanje, temperatura predgretja pa ne sme preseči 450 °C, da preprečimo krhkost pri 475 °C. Po varjenju se izvede toplotna obdelava. Toplotna obdelava po varjenju je, da se ohladi na 150-200 ° C, pusti toplo 2 uri, da se vsi deli avstenita pretvorijo v martenzit, nato pa takoj izvedemo visokotemperaturno kaljenje, segrevanje na 730-790 ° C , nato pa je čas zadrževanja vsakih 1 mm debeline plošče 10 minut, vendar ne manj kot 2 uri, in končno zračno hlajen.

b. Da bi preprečili razpoke, mora biti vsebnost S in P v elektrodah in žicah manjša od 0.015%, vsebnost Si pa ne večja od 0.3%. Povečanje vsebnosti Si spodbuja nastanek grobega primarnega ferita, kar povzroči zmanjšanje plastičnosti spoja. Vsebnost ogljika mora biti na splošno nižja od vsebnosti navadne kovine, kar lahko zmanjša kaljivost.

(2) Cr-Ni avstenitne elektrode in žice iz nerjavečega jekla

Kr-Ni avstenitna jeklena varjena kovina ima dobro plastičnost, ki lahko razbremeni napetost, ki nastane med martenzitno transformacijo v območju toplotnega vpliva. Poleg tega ima zvar Cr-Ni avstenitnega nerjavečega jekla visoko topnost za vodik, kar lahko zmanjša difuzijo vodika iz kovine zvara v območje toplotnega vpliva in učinkovito prepreči hladne razpoke, zato predgretje ni potrebno. Vendar je trdnost zvara nizka in je ni mogoče izboljšati s toplotno obdelavo po varjenju.

4. Pogoste težave pri varjenju

(1) varjenje hladne razpoke

Zaradi visoke vsebnosti kroma v martenzitnem nerjavnem jeklu je njegova kaljivost močno izboljšana. Ne glede na prvotno stanje pred varjenjem bo varjenje vedno ustvarilo martenzitno strukturo v območju blizu šiva. Ko se nagnjenost kaljenju poveča, je spoj tudi bolj občutljiv na hladne razpoke, zlasti v prisotnosti vodika, martenzitno nerjavno jeklo pa bo povzročilo tudi bolj nevarne zapoznele razpoke, ki jih povzroči vodik.

ukrep:

1) Hitrost hlajenja je mogoče upočasniti z uporabo varilnega toka z veliko linično energijo in velikim varilnim tokom;

2) Za različne vrste jekla je temperatura med plastmi različna, na splošno ni nižja od temperature predgretja;

3) Po varjenju počasi ohladite na 150-200 °C in izvedite toplotno obdelavo po varjenju, da odpravite preostalo varilno napetost, odstranite razpršen vodik v spoju ter izboljšate strukturo in zmogljivost spoja.

(2) Krhkost toplotno prizadetega območja

Martenzitno nerjavno jeklo, zlasti martenzitno nerjavno jeklo z višjimi elementi, ki tvorijo ferit, je bolj nagnjeno k rasti zrn. Ko je hitrost hlajenja majhna, se v območju toplotnega vpliva varjenja zlahka proizvedejo grobi ferit in karbidi; ko je hitrost ohlajanja visoka, se bo toplotno prizadeta cona strdila in tvorila grobi martenzit. Te grobe strukture zmanjšajo plastičnost in žilavost zvarjene toplotno prizadete cone martenzitnega nerjavnega jekla in povzročijo krhkost.

ukrep:

1) Nadzor razumne stopnje hlajenja;

2) Premišljeno izberite temperaturo predgretja in temperatura predgretja ne sme preseči 450 °C, sicer lahko spoji postanejo krhki pri 475 °C, če so dolgo časa izpostavljeni visokim temperaturam;

3) Razumna izbira varilnih materialov za prilagoditev sestave zvara, da se čim bolj izognete nastajanju grobega ferita v zvaru.

5. Postopek varjenja

1) Predgretje pred varjenjem

Predgrevanje pred varjenjem je glavni tehnološki ukrep za preprečevanje hladnih razpok. Ko je masni delež C 0.1 % ~ 0.2 %, je temperatura predgretja 200 ~ 260 ° C in se lahko predhodno segreje na 400 ~ 450 ° C za visoko togost zvarov.

2) Hlajenje po varjenju

Po varjenju se zvar ne sme popuščati neposredno pri temperaturi varjenja, ker se avstenit med postopkom varjenja morda ne bo popolnoma transformiral. Če takoj po varjenju zvišate temperaturo in jo popustite, se bodo karbidi izločali vzdolž meje zrn avstenita in pretvorba avstenita v perlit povzroči grobozrnato strukturo, ki resno zmanjša žilavost. Zato je treba zvar pred popuščanjem ohladiti, tako da se avstenit v zvaru in na toplotno prizadetem območju v bistvu razgradi. Za zvarje z nizko togostjo se lahko ohladi na sobno temperaturo in nato popušča; za zvarje z veliko debelino je potreben bolj zapleten postopek; po varjenju ohladite na 100-150 °C, hranite na toplem 0.5-1 uro in nato segrejte na temperaturo popuščanja.

3) Toplotna obdelava po varjenju

Namen je zmanjšati trdoto zvara in toplotno prizadetega območja, izboljšati plastičnost in žilavost ter hkrati zmanjšati preostalo napetost pri varjenju. Toplotno obdelavo po varjenju delimo na popuščanje in popolno žarjenje. Temperatura kaljenja je 650-750 ° C, držite 1 uro in ohladite na zraku; če je treba zvar po varjenju strojno obdelati, da bi dosegli najnižjo trdoto, se lahko uporabi popolno žarjenje. Temperatura žarjenja je 830-880 ° C, ohranjanje toplote pa 2 uri. Nato ohladite na zraku.

4) Izbira varilne palice

Elektrode za varjenje martenzitnega nerjavnega jekla so razdeljene v dve kategoriji: kromove elektrode iz nerjavnega jekla in krom-nikljeve avstenitne elektrode iz nerjavnega jekla. Običajno uporabljene elektrode iz kromovega nerjavečega jekla so E1-13-16 (G202) in E1-13-15 (G207); običajno uporabljene krom-nikljeve avstenitne elektrode iz nerjavečega jekla so E0-19-10-16 (A102), E0-19-10-15 (A107), E0-18-12Mo2-16 (A202), E0-18-12Mo2-15 (A207) itd.

Varjenje duplex nerjavnega jekla

1. Varljivost duplex nerjavnega jekla

Varljivost duplex nerjavno jeklo združuje prednosti avstenitnega jekla in feritnega jekla ter zmanjšuje njune pomanjkljivosti.

(1) Občutljivost na vroče razpoke je veliko manjša kot pri avstenitnem jeklu;

(2) Občutljivost na hladne razpoke je veliko manjša kot pri splošnem nizkolegiranem jeklu visoke trdnosti;

(3) Ko se toplotno prizadeto območje ohladi, se vedno zadrži več ferita, s čimer se poveča nagnjenost k koroziji in dovzetnost za razpoke, ki jih povzroči vodik (krhkost);

(4) Dvostranski zvarjeni spoji iz nerjavečega jekla lahko povzročijo krhkost faze δ. δ faza je intermetalna spojina Cr in Fe. Njegova temperatura tvorbe se giblje od 600 do 1000 ° C. Različne vrste jekla imajo različne temperature za tvorbo δ faze;

(5) Duplex nerjavno jeklo vsebuje 50 % ferita, ki je prav tako krhko pri 475 °C, vendar ni tako občutljivo kot feritno nerjavno jeklo;

2. Izbira metode varjenja

TIG varjenje je prva izbira za dupleksno varjenje jekla, ki mu sledi obločno elektrodno varjenje. Pri uporabi obločnega varjenja pod praškom je treba dovod toplote in temperaturo vmesnega sloja strogo nadzorovati, izogibati pa se je treba velikim stopnjam redčenja.

Obvestilo:

Pri TIG varjenju je priporočljivo, da zaščitnemu plinu dodate 1-2 % dušika (če N preseže 2 %, bo povečala nagnjenost k poram in oblok je nestabilen), da zvar absorbira dušik (da preprečite površina zvara zaradi difuzijske izgube dušika), kar je ugodno za stabilizacijo avstenitne faze v zvarnem spoju.

3. Izbira varilnega materiala

Varilni dodatki z višjimi elementi, ki tvorijo avstenit (Ni, N itd.), so izbrani tako, da spodbujajo transformacijo ferita v avstenit v zvaru.

Jeklo 2205 večinoma uporablja varilno palico ali žico 22.8.3L, jeklo 2507 pa večinoma uporablja varilno žico 25.10.4L ali varilno palico 25.10.4R.

4. Varilne točke

(1) Nadzor toplotnega procesa pri varjenju. Varilna toplotna energija, temperatura vmesnega sloja, predgretje in debelina materiala bodo vplivali na hitrost ohlajanja med varjenjem, s čimer bodo vplivali na strukturo in delovanje zvara in območja, ki je izpostavljeno toploti. Da bi dosegli najboljše lastnosti kovine zvara, je priporočljivo, da je najvišja temperatura med prehodi nadzorovana na 100 °C. Kadar je po varjenju potrebna toplotna obdelava, temperatura vmesnega prehoda ne sme biti omejena.

(2) Toplotna obdelava po varjenju Najbolje je, da ne toplotno obdelano duplex nerjaveče jeklo po varjenju. Kadar je po varjenju potrebna toplotna obdelava, je uporabljena metoda toplotne obdelave kaljenje v vodi. Pri toplotni obdelavi naj bo segrevanje čim hitrejše, čas zadrževanja na temperaturi toplotne obdelave pa je od 5 do 30 minut, kar naj zadošča za vzpostavitev faznega ravnovesja. Oksidacija kovin je med toplotno obdelavo zelo resna, zato je treba razmisliti o zaščiti inertnega plina.