Просмотры:67 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2024-12-10 Происхождение:Работает
Дуплексная нержавеющая сталь состоит из двух фаз: аустенита и феррита. Когда соотношение двух фаз составляет около 50%, дуплексная нержавеющая сталь сочетает в себе превосходную вязкость и свариваемость аустенитной нержавеющей стали с более высокой прочностью и устойчивостью к хлоридной коррозии ферритной нержавеющей стали, что делает ее обладательницей преимуществ как аустенитной, так и ферритной нержавеющей стали. сталь.
Дуплексная нержавеющая сталь 2205 производится шведской компанией AvestaPolarit. Коммерческий класс — 2205CodePlusTow. Он включен в A240 и A480 ASTM и ASME. Номер UNS: S32205. Он принадлежит ко второму поколению дуплексной нержавеющей стали. 2205CodePlusTow отличается от той же дуплексной нержавеющей стали 2205 с номером UNS S31803. Он повышает нижний предел содержания азота и проходит тест на осаждение вредных металлических фаз. 2205CodePlusTow обладает более высокой прочностью, коррозионной стойкостью и металлургической стабильностью после сварки. В сварном соединении легко получить сбалансированную двухфазную структуру. Высокое содержание азота более эффективно препятствует выделению вредных металлических фаз, что очень полезно для сварки.
Контроль дуплексной сварки нержавеющей стали и осмотр после сварки являются ключевыми шагами для обеспечения качества и производительности сварки. Что касается контроля сварки, необходимо строго контролировать параметры сварки, такие как скорость сварки, ток и напряжение, чтобы обеспечить стабильность сварочного процесса и качество сварного шва. При этом выбор правильного метода сварки и сварочных материалов также имеет решающее значение, так как они напрямую влияют на прочность и коррозионную стойкость сварного соединения.
Дуплексная нержавеющая сталь 2205 обладает хорошей свариваемостью, а чувствительность к холодным и горячим трещинам при сварке относительно невелика. Обычно перед сваркой не проводится предварительный нагрев и после сварки не проводится термическая обработка. Из-за высокого содержания азота склонность к однофазной ферритизации зоны термического влияния относительно невелика. При разумном выборе сварочного материала и правильном контроле энергии сварочной линии сварное соединение имеет хорошие комплексные характеристики.
Чувствительность к горячим трещинам намного меньше, чем у аустенитной нержавеющей стали. Это связано с тем, что содержание никеля невелико, и очень мало примесей, которые легко образуют легкоплавкие эвтектики, и трудно получить легкоплавкие жидкие пленки. Кроме того, нет опасности быстрого роста зерен при высоких температурах.
Основной проблемой дуплексной сварки нержавеющей стали является не сварной шов, а зона термического влияния. Поскольку под действием сварочного теплового цикла зона термического влияния находится в быстроохлаждающемся неравновесном состоянии, и после охлаждения всегда сохраняется больше феррита, тем самым увеличивается склонность к коррозии и чувствительность к водородному растрескиванию (охрупчиванию). ).
Дуплексная нержавеющая сталь содержит около 50% феррита, а также имеет хрупкость при температуре 475 ℃, но она не так чувствительна, как ферритная нержавеющая сталь.
В процессе сварки дуплексной нержавеющей стали под действием термического цикла организация металла шва и зоны термического влияния претерпевает ряд изменений. При высокой температуре металлографическая структура всех дуплексных нержавеющих сталей состоит из феррита, а в процессе охлаждения выделяется аустенит. На количество выделений аустенита влияют многие факторы.
Механические свойства и коррозионная стойкость сварных соединений дуплексной нержавеющей стали зависят от того, смогут ли сварные соединения сохранять соответствующее соотношение фаз. Поэтому сварка ведется вокруг того, чтобы обеспечить ее дуплексную организацию. Когда количество феррита и аустенита приближается к 50% каждого, характеристики улучшаются и приближаются к характеристикам основного материала. Изменение этого соотношения приведет к снижению коррозионной стойкости и механических свойств сварных соединений дуплексных нержавеющих сталей. Оптимальное значение содержания феррита в дуплексной нержавеющей стали 2205 составляет 45%. Слишком низкое содержание феррита (<25%) приведет к снижению прочности и стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением; слишком высокое содержание феррита (>75%) также ухудшает коррозионную стойкость и снижает ударную вязкость.
На баланс феррита и аустенита в сварном соединении влияют содержание в стали легирующих элементов, а также присадочного металла, сварочный термический цикл и защитный газ.
Согласно исследованиям и большому количеству испытаний, большое значение имеет содержание азота в основном металле. Азот играет важную роль в обеспечении образования достаточного количества аустенита в металле шва и зоне термического влияния после сварки. Азот, как и никель, является элементом, который образует и расширяет аустенит, но способность азота намного выше, чем у никеля. При высоких температурах способность азота стабилизировать аустенит также выше, чем у никеля, что может предотвратить появление однофазного феррита после сварки и предотвратить выделение вредных металлических фаз.
За счет воздействия термического цикла сварки, когда состав автогенной сварки или присадочного металла такой же, как и у основного металла, количество феррита в металле шва резко увеличивается и появляется даже чистая ферритная структура. Чтобы подавить чрезмерное увеличение феррита в сварном шве, тенденция сварки дуплексной нержавеющей стали заключается в использовании металла шва с преобладанием аустенита. Обычно применяются два подхода: увеличение содержания никеля или добавление азота в сварочный материал. Обычно содержание никеля на 2–4% выше, чем в исходном материале. Например, содержание никеля в присадочном металле 2205 достигает 8–10%. Использование азотсодержащих наполнителей предпочтительнее, чем наполнителей, которые только увеличивают содержание никеля. Оба элемента могут увеличить долю аустенитной фазы и стабилизировать ее, но добавление азота может не только задержать выделение интерметаллических фаз, но и улучшить прочность и коррозионную стойкость металла сварного шва.
В настоящее время материалы наполнителей обычно основаны на повышении содержания никеля и последующем добавлении азота, эквивалентного содержанию исходного материала.
Для дуплексной нержавеющей стали 2205 используется сварочная проволока Sandvik22.8.3.L (ER2209) для дуговой сварки вольфрамовым инертным газом, а сварочный стержень Avesta2205AC/DC используется для дуговой сварки в соответствии с требованиями к сварочным материалам. Эти характеристики дуплексной нержавеющей стали 2205 и сварочных материалов в легирующих элементах обеспечивают определенный диапазон выбора параметров сварочного процесса, а именно энергии сварочной линии, что очень выгодно для сварки.
Самая большая особенность дуплексной сварки нержавеющей стали заключается в том, что термический цикл сварки влияет на структуру сварного соединения. Фазовый переход будет происходить как в сварном шве, так и в зоне термического влияния, что оказывает большое влияние на работоспособность сварного соединения. Поэтому выгодна многослойная и многопроходная сварка. Последующие сварные швы оказывают влияние термообработки на предыдущие сварные швы. Феррит в металле сварного шва далее преобразуется в аустенит, становясь двухфазной структурой, в которой преобладает аустенит; соответственно увеличивается и аустенитная фаза в зоне термического влияния, прилегающей к сварному шву, что позволяет измельчать ферритные зерна, уменьшать выделение карбидов и нитридов из зерен и границ зерен, тем самым значительно улучшая структуру и эксплуатационные характеристики всего сварного соединения. .
Параметры сварочного процесса, а именно энергия сварочной линии, также играют ключевую роль в балансе дуплексной конструкции. Поскольку дуплексная нержавеющая сталь при высокой температуре на 100% состоит из феррита, если энергия линии слишком мала, зона термического влияния быстро остывает, аустенит не успевает осаждаться, а избыток феррита будет сохраняться переохлажденным при комнатной температуре. Если энергия линии слишком велика, а скорость охлаждения слишком медленная, хотя можно получить достаточное количество аустенита, это также приведет к росту ферритного зерна в зоне термического влияния и выделению вредных металлических фаз, таких как σ-фаза, вызывая охрупчивание соединений. .
Чтобы избежать вышеуказанной ситуации, лучшей мерой является контроль энергии сварочной линии и температуры промежуточного слоя, а также использование присадочного металла.
При сварке вольфрамом в инертном газе к аргону можно добавить 2% азота, чтобы предотвратить потерю азота на поверхности сварного шва из-за диффузии, что помогает сбалансировать феррит и аустенит.
В процессе сварки обычно следует указывать диапазон энергии сварочной линии и максимальную температуру промежуточного слоя. Обычно рекомендуется, чтобы энергия линии составляла 110–215 кДж/мм, а температура между слоями поддерживалась ниже 150 ℃.
Предварительный нагрев обычно не требуется. Если перед сваркой заготовка влажная или ее температура ниже 5 ℃, ее следует предварительно нагреть. Встречаются также случаи с большими ограничениями и особенно толстостенными конструкциями. Полезен предварительный нагрев до 100℃. Более подробную информацию о предварительном нагреве следует уточнить. Пламя ацетилена не должно напрямую касаться поверхности материала, при этом не должно возникать горячих точек.
