Prehliadka
Trubica z nehrdzavejúcej ocele z nehrdzavejúcej ocele je materiál z nehrdzavejúcej ocele s dvojfázovou štruktúrou austenitu a feritu s typickým pomerom štruktúry 50% austenitu a 50% feritom. Táto štruktúra jej dodáva vysokú pevnosť, vysokú húževnatosť a vynikajúcu odolnosť proti korózii, najmä v prostredí korózie chloridu. Počas procesu zvárania však nesprávna prevádzka povedie k fázovej nerovnováhe, ktorá vážne ovplyvní mechanické vlastnosti a odolnosť proti korózii potrubia.
Príčiny fázovej nerovnováhy pri zváraní
Zvárací tepelný cyklus ovplyvní mikroštruktúru rodičovského materiálu a zváranej oblasti. Medzi hlavné príčiny patrí:
Príliš vysoký alebo príliš nízky vstup tepla;
Nesprávna rýchlosť zvárania;
Zlá kontrola teploty predhrievania a teploty medzivrstvy;
Príliš rýchla alebo príliš pomalá rýchlosť chladenia;
Nesprávny výber zváracích materiálov a tieniaceho plynu.
Vyššie uvedené faktory môžu spôsobiť, že fáza austenitu sa úplne nevytvorí alebo vyvoláva zrážanie škodlivých sekundárnych fáz (ako je σ fáza a χ fáza), čo spôsobí, že mikroštruktúra oblasti zvaru sa odchyľuje od ideálneho pomeru 50:50.
Riadenie tepelného vstupu je kľúčové opatrenie
Udržiavanie vhodného vstupu tepla je základným prostriedkom na zabránenie fázovej nerovnováhy. Všeobecne sa odporúča riadiť tepelný vstup medzi 0,5–2,5 kJ/mm. Ak je tepelný vstup príliš vysoký, podporí zrážanie σ fázy alebo iných krehkých fáz; Ak je tepelný vstup príliš nízky, zvarový kov sa môže ochladiť príliš rýchlo, austenitská fáza sa nedá úplne vyzrážať, pomer feritu sa zvyšuje a húževnatosť klesá.
Použitie viacvrstvového viacpriepustného zvárania a technológie úzkeho zvaru môže účinne znížiť tepelný vstup jedného priechodu a znížiť tvorbu nepriaznivých štruktúr.
Vyberte vhodnú metódu zvárania
Rôzne metódy zvárania majú významný vplyv na kontrolu štruktúry. Bežné metódy zvárania zahŕňajú:
Zváranie oblúkového volfrámu (GTAW/TIG): Vhodné na zváranie koreňov, regulovateľné tepelné vstupy, ktoré vedie k regulácii štruktúry;
Zváranie oblúka plynu (GMAW/MIG): Vhodné na vyplnenie a uzatváracie zvary a dobré štruktúry je možné získať primeraným nastavením parametrov;
Laserové zváranie a zváranie oblúka v plazme: Zóna ovplyvnená teplom je úzka a správne ovládanie môže znížiť odchýlku štruktúry.
Použitie zvárania pulzného oblúka môže dosiahnuť presnejšie reguláciu tepelného vstupu a podporovať tvorbu austenitovej fázy.
Správny výber zváračských materiálov
Zloženie materiálu plniva musí zabezpečiť, aby obsah austenitu vo zvaru mohol dosiahnuť cieľ. Zvyčajne sa používa zvárací drôt alebo elektróda s mierne vyšším obsahom niklu, ako je základný materiál. Napríklad výplňový materiál pre základný materiál UNS S32205 môže byť zvárací drôt ER2209, ktorý má obsah niklu 8,5%-9,5%, čo je vyšší ako základný materiál, na podporu regenerácie austenitu po zváraní.
Okrem toho by sa malo zabrániť obsahu fosforu, síry a iných nečistôt v materiáli plniva, aby sa znížila možnosť vytvorenia škodlivých inklúzií.
Kvalita ochrany plynu je rozhodujúca
Počas zvárania TIG alebo zvárania MIG zohrávajú pri kontrole mikroštruktúry dôležitú úlohu čistota a zloženie tieniaceho plynu dôležitú úlohu. Mal by sa zvoliť vysokohorský argón alebo argón/dusíkový zmiešaný plyn. Správne množstvo dusíka môže podporovať tvorbu austenitovej fázy a pomôcť zlepšiť rezistenciu na jamky. Zvyčajný plyn s pridaným 1-2% pridaným dusíkom má zvyčajne významný vplyv na optimalizáciu mikroštruktúry.
Počas zvárania sa musí vyhnúť infiltrácii vzduchu, aby sa zabránilo tvorbe oxidových medzivrstí alebo zón oxidu hraníc zŕn.
Rýchlosť chladenia by mala byť mierna
Príliš rýchle chladenie zabráni včasnému zrážaniu austenitu, čo bude mať za následok nadmerný ferit. Príliš pomaly ochladenie môže viesť k zrážkam σ fázy. Ideálnym spôsobom chladenia je prirodzené chladenie vo vzduchu, čím sa vyhýbajú nútenému chladiacemu vzduchu alebo ochladzovaniu vody.
V prípade silných stien môžu byť primerané prikrývky na reguláciu teploty alebo izolačné opatrenia po zváraní primerane použité, aby sa zabezpečilo, že chladiacu krivku je jemná a dostatočná transformácia mikroštruktúry je dostatočná.
Regulačná teplota
Pri zváraní viacerých priechodov je regulácia teploty medzivrstvy jedným z kľúčových krokov na zabránenie fázovej nerovnováhy. Všeobecne sa odporúča, aby teplota medzivrstvy nepresiahla 150 ° C. Nadmerná teplota medzivrstvy spôsobí akumuláciu tepla, zvýši rýchlosť difúzie hraníc zŕn a vyvolá zrážanie krehkých fáz. Použitie infračerveného teplomeru na monitorovanie teploty v reálnom čase môže zlepšiť ovládateľnosť procesu zvárania.
Tepelné spracovanie po zváraní a metalografické testovanie
V prípade duplexných oceľových trubíc na špeciálne účely, ako sú tie, ktoré sa používajú v kľúčových oblastiach, ako sú morské inžinierstvo a ropné a plynové vybavenie, sa odporúča vykonávať žíhanie po zváraní (zvyčajne pri 1050–1120 ° C) a potom sa rýchlo ochladí, aby sa obnovil ideálny pomer duplexnej štruktúry a rozpustil škodlivé zrážky.
Po zváraní by sa mal na kontrolu fázového pomeru oblasti zvaru použiť metalografický mikroskop alebo na kvantitatívnu analýzu by sa mal použiť fázový pomer alebo detektor feritu (napríklad magnetický indukčný prístroj), aby sa zabezpečilo, že obsah austenitu je medzi 35% a 65%
