Aço inoxidável austenítico nas características de soldagem: o processo de soldagem de tensão elástica, plástica e variáveis de tensão são muito grandes, mas raramente aparecem trincas a frio. Não há zona de endurecimento e grãos grossos na junta soldada, portanto a resistência à tração da solda é alta.
Principais problemas da soldagem de aço inoxidável austenítico: grande deformação na soldagem; Devido às suas características de contorno de grão e sensibilidade a alguns traços de impurezas (S, P), é fácil produzir trincas a quente.
Cinco problemas de soldagem e medidas de tratamento de aço inoxidável austenítico
01 A formação de carboneto de cromo reduz a resistência à corrosão intergranular de juntas soldadas
Corrosão intergranular: De acordo com a teoria pobre em cromo, o carboneto de cromo precipita nos limites dos grãos quando a solda e a zona afetada pelo calor são aquecidas até a zona de temperatura de sensibilização de 450-850 graus C, resultando em limites de grãos pobres em cromo que não são suficientes para resistir ao grau de corrosão.
(1) Para corrosão intergranular de solda e corrosão na zona de temperatura sensibilizada na malha, as seguintes medidas podem ser adotadas para limitar:
a. Reduza o teor de carbono do metal base e da solda e adicione elementos estabilizadores Ti, Nb e outros elementos ao metal base para formar preferencialmente MC para evitar a formação de Cr23C6.
b. A solda é formada em uma estrutura bifásica de austenita e uma pequena quantidade de ferrita. Quando há uma certa quantidade de ferrita na solda, o tamanho do grão pode ser refinado, a área do grão pode ser aumentada e a quantidade de precipitação de carboneto de cromo na área da unidade limite do grão pode ser reduzida.
O cromo tem alta solubilidade na ferrita, o Cr23C6 se forma preferencialmente na ferrita e não leva à deficiência de cromo no limite do grão da austenita. A ferrita, que caminha entre as austenitas, evita que a corrosão se espalhe para dentro ao longo dos limites dos grãos.
c. Controle o tempo de residência na faixa de temperatura sensibilizada. Ajuste o ciclo térmico de soldagem, reduza o tempo de residência de 600 ~ 1000 graus tanto quanto possível e escolha um método de soldagem com alta densidade de energia (como soldagem a arco de plasma e argônio).
Selecione menor energia da linha de soldagem, gás argônio na parte traseira da solda ou almofada de cobre para aumentar a velocidade de resfriamento da junta soldada, reduza o número de arcos e arcos para evitar aquecimento repetido e a superfície de contato da soldagem multicamadas com o meio corrosivo é soldado tanto quanto possível.
d. Após a soldagem, tratamento com solução sólida ou recozimento de estabilização (850 ~ 900 graus) após preservação do calor e resfriamento do ar, de modo que o carboneto seja totalmente precipitado e o cromo seja uma difusão acelerada).
(2) Corrosão por faca em juntas soldadas, por este motivo, podem ser tomadas as seguintes medidas preventivas:
Devido à forte capacidade de difusão do carbono, ele será polarizado no limite do grão para formar um estado supersaturado durante o processo de resfriamento, enquanto o Ti e o Nb permanecem no cristal devido à baixa capacidade de difusão. Quando a junta soldada é reaquecida na faixa de temperatura de sensibilização, o carbono sussaturado precipitará na forma de Cr23C6 entre os cristais.
a. Reduzir o teor de carbono. Para aço inoxidável contendo elementos estabilizadores, o teor de carbono não deve exceder 0,06 por cento.
b. Adote um processo de soldagem razoável. Selecione uma energia de linha de soldagem menor para reduzir o tempo de residência da área superaquecida em alta temperatura e preste atenção para evitar o efeito de "sensibilização à temperatura média" durante o processo de soldagem.
Ao soldar em ambos os lados, a solda em contato com o meio corrosivo deve ser finalmente soldada (esta é a razão pela qual é realizada a soldagem dentro e fora da soldagem de parede espessa de grande diâmetro), caso não possa ser implementada, a soldagem a especificação e o formato da solda devem ser ajustados, e a área superaquecida em contato com o meio corrosivo deve ser sensibilizada novamente, tanto quanto possível.
c. Tratamento térmico após soldagem. Solução sólida ou estabilização após soldagem.
02 Fissuração por corrosão sob tensão
As seguintes medidas podem ser tomadas para evitar fissuras por corrosão sob tensão:
a. Seleção correta de materiais e ajuste razoável da composição da solda. Aço inoxidável austenítico de cromo-níquel de alta pureza, aço inoxidável austenítico de alto silício cromo-níquel, aço inoxidável ferrítico-austenítico, aço inoxidável ferrítico de alto cromo, etc., têm boa resistência à corrosão sob tensão e boa resistência à corrosão sob tensão quando o metal de solda é uma estrutura de aço duplex austenita-ferrita.
b. Elimine ou reduza o estresse residual. A tensão superficial residual é reduzida por métodos mecânicos como polimento, jateamento e martelamento.
c. Projeto estrutural razoável. Para evitar grande concentração de estresse.
03 Trinca a quente de soldagem (trinca de cristalização de solda, trinca de liquefação de zona afetada pelo calor)
A sensibilidade à fissuração térmica depende principalmente da composição química, estrutura e propriedades do material. O Ni é fácil de formar um composto de baixo ponto de fusão ou eutético com impurezas como S e P, e a segregação de boro e silício promoverá a produção de trincas a quente.
A solda é fácil de formar uma forte estrutura cristalina colunar grossa direcional, que conduz à segregação de impurezas e elementos nocivos. Assim, forma-se um filme líquido intergranular contínuo e aumenta a sensibilidade da fissura térmica. Se a soldagem não for aquecida uniformemente, é fácil formar uma grande tensão de tração e promover a geração de trincas a quente na soldagem.
Medidas preventivas:
a. Controle rigorosamente o conteúdo de impurezas prejudiciais S e P.
b. Ajuste a estrutura do metal de solda. A solda tem boa resistência a trincas. A fase δ na solda pode refinar o grão, eliminar a diretividade da austenita monofásica, reduzir a segregação de impurezas prejudiciais no limite do grão, e a fase δ pode dissolver mais S e P, reduzir a energia da interface e organizar o formação de filme líquido intergranular.
c. Ajuste a composição da liga do metal de solda. A sensibilidade à trinca térmica pode ser reduzida aumentando adequadamente o teor de Mn, C e N no aço austenítico monofásico e adicionando uma pequena quantidade de oligoelementos como cério, ferro, tântalo (que podem refinar a estrutura da solda e purificar o grão limite).
d. Medidas de processo. Minimize o superaquecimento da poça fundida para evitar a formação de cristais colunares espessos e adote energia de linha pequena e solda de seção transversal pequena. Por exemplo, o aço austenítico 25-20 é propenso a trincas de liquefação. Ao limitar estritamente o teor de impurezas e o tamanho do grão do material de base, pode-se adotar um método de soldagem de alta densidade de energia, energia de linha pequena e melhorar a velocidade de resfriamento da junta.
04 Fragilização de juntas soldadas
O aço de resistência térmica deve garantir a plasticidade das juntas soldadas para evitar fragilização por alta temperatura; O aço para baixas temperaturas requer boa tenacidade a baixas temperaturas para evitar fraturas frágeis em baixas temperaturas das juntas soldadas.
05 Grande deformação de soldagem
Devido à baixa condutividade térmica e ao grande coeficiente de expansão, a deformação da soldagem é grande e o acessório pode ser usado para evitar deformação. Seleção de métodos de soldagem e materiais de soldagem para aço inoxidável austenítico:
O aço inoxidável austenítico pode ser soldado por soldagem a arco de tungstênio e argônio (TIG), soldagem a arco de argônio fundido (MIG), soldagem a arco de plasma e argônio (PAW) e soldagem a arco submerso (SAW).
Devido ao seu baixo ponto de fusão, pequena condutividade térmica e grande resistividade, a corrente de soldagem do aço inoxidável austenítico é pequena. Solda estreita e passagem de solda estreita devem ser usadas para reduzir o tempo de residência em alta temperatura, evitar a precipitação de carboneto, reduzir a tensão de contração da solda e reduzir a sensibilidade à trinca térmica.
A composição do material de soldagem, especialmente os elementos de liga de Cr e Ni, é superior ao material de base. Materiais de soldagem contendo uma pequena quantidade (4 ~ 12 por cento) de ferrita são usados para garantir uma boa resistência à fissuração (fissuração a frio, fissuração a quente, fissuração por corrosão sob tensão) da solda.
Quando a fase ferrita não é permitida ou impossível de existir na solda, o material de soldagem deve ser selecionado com Mo, Mn e outros elementos de liga.
C, S, P, Si, Nb no material de soldagem devem ser os mais baixos possíveis, Nb na solda de austenita pura causará rachaduras de solidificação, mas uma pequena quantidade de ferrita na solda pode ser efetivamente evitada.
Estruturas de soldagem que precisam ser estabilizadas ou aliviadas de tensão após a soldagem são geralmente materiais soldados contendo Nb. A soldagem por arco submerso é usada para soldar placas médias. A perda de queima de Cr e Ni pode ser complementada pela transição de elementos de liga em fluxo e fio.
Devido à grande profundidade de penetração, deve-se prestar atenção à prevenção da ocorrência de trincas a quente no centro da solda e à redução da resistência à corrosão da zona afetada pelo calor. Deve-se prestar atenção à escolha de um fio mais fino e com menor energia de linha de soldagem, e o fio precisa ter baixo teor de Si, S e P.
O teor de ferrita na solda de aço inoxidável resistente ao calor não deve ser superior a 5%. Para aço inoxidável austenítico com teor de Cr e Ni superior a 20 por cento, fio com alto teor de Mn (6-8 por cento) deve ser selecionado e fluxo alcalino ou neutro deve ser selecionado para evitar que Si seja adicionado à solda para melhorar sua fissuração. resistência.
O fluxo especial para aço inoxidável austenítico aumenta muito pouco o Si, o que pode fazer a transição da liga para a solda e compensar a perda por queima dos elementos de liga para atender aos requisitos de desempenho da solda e composição química.
