Austeniitsed roostevabad terasedneil on tavaliselt toatemperatuuril puhtast austeniidist koosnev mikrostruktuur; mõned variandid sisaldavad aga vähesel määral ferriiti, mis aitab vältida kuumpragunemist. Tänu oma suurepärasele keevitatavusele kasutatakse austeniitset roostevaba terast laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu keemiline töötlemine ja surveanumate tootmine naftasektori jaoks. Sellegipoolest, kui keevitustoiminguid tehakse valesti, on austeniitse roostevaba teras vastuvõtlik erinevatele probleemidele, sealhulgas teradevahelisele korrosioonile, kuumpragudele, pingekorrosioonipragudele ja kehva keevistera moodustumisele.
Millised on austeniitse roostevaba terasega seotud keevitusprobleemid?
I. Teradevaheline korrosioon
a. Teradevahelise korrosiooni põhjused
Terade piiridel toimub teradevaheline korrosioon; seetõttu nimetatakse seda teradevaheliseks korrosiooniks. See on üks ohtlikumaid austeniitse roostevaba terase lagunemise vorme. Seda iseloomustab korrosioon, mis tungib piki tera piire sügavale metalli, mille tulemusena vähenevad nii metalli mehaanilised omadused kui ka korrosioonikindlus.
Kui austeniitset roostevaba terast hoitakse teatud aja jooksul temperatuurivahemikus 450–850 kraadi, sadestuvad kroomkarbiidid (Cr23C6) tera piiridel. Selle sadestamise jaoks vajalik kroom ammutatakse peamiselt terade pinnakihtidest; kui terade sisemuses olev kroom ei saa nende pinnakihtide täiendamiseks piisavalt kiiresti väljapoole difundeeruda, langeb kroomi sisaldus terade piiridel -eriti terade pinnakihtides-, luues "kroom{7}}vaese tsooni." Agressiivse söövitava keskkonna mõjul muutuvad need kroomi{9}}vaesestatud tsoonid terade piiridel vastuvõtlikuks rünnakutele, mille tulemuseks on teradevaheline korrosioon. Teradevahelisest korrosioonist mõjutatud roostevaba terase pinnal ei pruugi olla nähtavaid muutusi; pingele alludes puruneb see aga piki tera piire, mille tulemuseks on konstruktsioonitugevuse peaaegu täielik kaotus.
b. Meetmed teradevahelise korrosiooni vältimiseks
Valige ülimadala süsinikusisaldusega roostevabast terasest keevituselektroodid (C vähem kui 0,03%) või need, mis sisaldavad stabiliseerivaid elemente, nagu titaan või nioobium.
Kasutage "madala -soojussisendi-" keevitusparameetreid. Eesmärk on minimeerida ooteaega kriitilises temperatuurivahemikus (450–850 kraadi). See saavutatakse madalate keevitusvoolude, suure liikumiskiiruse, lühikese kaarepikkuse ja põikisuunaliste kudumisliigutuste vältimisega. Keevisõmblusele võib rakendada sundjahutusmeetodeid (nt kasutades vasest tugiplaate või vesijahutust), et kiirendada keevisliite jahutuskiirust ja vähendada kuumuse{9}}mõjutsooni (HAZ) suurust.
Mitmekäigulise -käiguga keevitamise korral tuleb vooludevahelist temperatuuri rangelt kontrollida; Eelmisel keevisõmblusel tuleks lasta jahtuda alla 60 kraadi enne järgmise käigu pealekandmist. Viimasena tuleks keevitada keevisõmblus komponendi sellel küljel, mis puutub kokku söövitava ainega. Tuleks läbi viia keevisõmbluse järeltöötlus: töödeldav detail kuumutatakse temperatuurini 1050–1150 kraadi, millele järgneb karastamine. See protsess põhjustab Cr23C6 sademete terade piiridel lahustumise uuesti terade sisemusse, taastades seeläbi ühtlase austeniitse mikrostruktuuri.
II. Kuum krakkimine
Kuuma pragunemise põhjused
Likviduse ja soliduse joonte vaheline suur temperatuurivahemik -mis tähendab laia temperatuurivahemikku tahkumisprotsessi ajal-viib madala -sulamistemperatuuri-temperatuuriga lisandite tugeva eraldumiseni, mis kipuvad koonduma terade piiridele. Lisaks põhjustab kõrge soojuspaisumise koefitsient märkimisväärseid pingeid jahutamise ja kokkutõmbumise ajal.
Meetmed kuuma pragunemise kontrollimiseks
Kontrollige keevismetalli mikrostruktuuri; ideaaljuhul peaks keevismetallil olema dupleksstruktuur, kusjuures ferriidisisaldus jääb 3–5% või alla selle. Seda seetõttu, et ferriit suudab lahustada märkimisväärses koguses kahjulikke lisandeid, nagu väävel (S) ja fosfor (P). Kontrollige keemilist koostist; nikli, süsiniku, väävli ja fosfori sisalduse vähendamine keevismetallis-samal ajal elementide, nagu kroom, molübdeen, räni ja mangaan, sisalduse suurendamine-võib tõhusalt minimeerida kuumpragude teket.
Valige sobiv elektroodi katte tüüp. Madala -vesinik--tüüpi kattega elektroodide kasutamine soodustab keevismetalli teralisust, vähendab lisandite eraldumist ja suurendab pragunemiskindlust. Seevastu happelisel -tüüpi kattega elektroodidel on tugevad oksüdeerivad omadused, mis põhjustab legeerelementide märkimisväärset-põlemist ja sellest tulenevalt pragunemiskindluse vähenemist; pealegi tekitavad need jämedaid-teralisi struktuure, muutes keevisõmbluse kuumapragule väga vastuvõtlikuks. Kasutage sobivaid keevitusparameetreid ja jahutuskiirusi. Kasutage "külma" keevitusparameetreid, -eelkõige madalat voolu ja suurt liikumiskiirust{10}}, et vältida keevisvanni ülekuumenemist ja hõlbustada kiiret jahutamist; see minimeerib segregatsiooni ja parandab pragunemiskindlust. Mitmekäigulise keevitamise korral kontrollige rangelt läbipääsudevahelist temperatuuri; veenduge, et eelnev keevisõmblus oleks jahtunud 60 kraadini enne järgmise randi paigaldamist.
III. Stress-korrosioonipragunemine
Stresskorrosiooni pragunemise põhjused
Pingekorrosioonipragunemine (SCC) on viivitusega pragunemine, mis tekib keevisliidetes, kui neile avaldatakse tõmbepinget konkreetses söövitavas keskkonnas. Austeniitsest roostevabast terasest keevisliidetes kujutab SCC endast eriti tõsist rikkeviisi, mis avaldub rabeda purunemisena, millega ei kaasne mis tahes makroskoopiline plastiline deformatsioon.
Meetmed pingekorrosiooni pragunemise vastu
Luua sobivad vormimis-, töötlemis- ja monteerimisprotseduurid, et minimeerida jahtumisest{0}}indutseeritud deformatsiooni nii palju kui võimalik; vältige sundmonteerimist; ja vältida erinevate pinnadefektide tekkimist monteerimisprotsessi käigus (kuna mitmesugused montaaži{1}}kriimustused ja kaarelöögid võivad olla SCC pragude tekkekohad ja võivad tekkida korrosioonisüvenditeks). Valige keevitustarvikud läbimõeldult. Keevismetall ja mitteväärismetall peaksid olema hästi sobitatud, et vältida soovimatute mikrostruktuuride,-nagu tera jämestumine või kõva, rabe martensiit, moodustumist. Kasutage sobivaid keevitusprotsesse. Veenduge, et keevisliin on hea morfoloogiaga, ilma defektideta, mis võiksid esile kutsuda pinge kontsentratsiooni või täkkeid (nt allalõiget); lisaks kasutage keevitusjääkpingete minimeerimiseks ratsionaalset keevitusjärjestust. Rakendage stressi leevendavaid{11}ravimeetodeid. Tavaliselt hõlmab see keevitusjärgset{13}kuumtöötlust, nagu täielik lõõmutamine või lõõmutamine; juhtudel, kui kuumtöötlemist on raske teostada, võib kasutada alternatiivseid meetodeid,-nagu näiteks keevisõmbluse järel{15}peenimine või haavelpuhastus{16}}.
IV. Kehv keevishelmeste moodustumine
a. Keevispärlite kehva moodustumise põhjused
Austeniitse roostevaba terase keevitamisel põhjustab legeerelementide kõrge sisaldus keevismetallis keevisvanni halva voolavuse, mis põhjustab sageli keevistera pinna kehva moodustumise. See väljendub eeskätt moodustumise halvenemisena juurekäigu tagaküljel ja kareda pinnaviimistlusena kübarakäigul. Kuigi pinna kehva moodustumise mõju keevisõmbluse jõudlusele ei ole eriti ilmne välistingimustes või kõrgel -temperatuuril, siis madala -temperatuuri tingimustes võivad sellistest defektidest põhjustatud pingekontsentratsioonid mõjutada keevisõmbluse toimivust madalal -temperatuuril sama märkimisväärselt kui sisemised keevisõmbluse vead.
b. Meetmed keevisterakeste halva moodustumise vastu
Keevitusrõngaste kehva moodustumise-probleeme ja teradevahelise korrosiooniga seotud probleeme kuumus-mõjutatud tsoonis (HAZ)- saab tõhusalt lahendada keevitusprotsesside optimeerimisega. Täpsemalt, gaasvolframkaarkeevituse (GTAW) kasutamine juurkäigu jaoks koos madala keevitussoojussisendi kasutamisega võimaldab tõhusalt kontrollida, mil määral HAZ puutub kokku sensibiliseerimistemperatuuri vahemikuga.
järeldus
Austeniit roostevaba teras on keemia- ja naftakeemiatööstuses laialdaselt kasutatav materjal; selle keevitamisel esineb aga nelja peamist tüüpi defekte,-nagu teradevaheline korrosioon ja kuumpragunemine,-mille algpõhjused on suuresti seotud temperatuuri reguleerimise, elementide eraldamise ja jääkpingega. Parimal juhul kahjustavad need probleemid keevisõmbluse morfoloogiat; halvimal juhul halvendavad need drastiliselt materjali jõudlust või põhjustavad isegi rabedaid purunemisi. Järelikult nõuavad tõhusad ennetus- ja kontrollistrateegiad kõikehõlmavat juhtimist mitmes etapis,-sealhulgas elektroodide valik, keevitusparameetrite optimeerimine ja keevisõmbluse järgne töötlemine-, kusjuures soojussisendi täpne juhtimine on kriitilise tähtsusega fookuspunkt.