Szukaj
Dupleksowa rurka ze stali nierdzewnej jest materiałem ze stali nierdzewnej o podwójnej strukturze austenitu i ferrytu, z typowym stosunkiem struktury 50% austenitu i 50% ferrytu. Ta struktura nadaje mu wysoką wytrzymałość, wysoką wytrzymałość i doskonałą odporność na korozję, szczególnie w środowisku korozji naprężenia chlorkowego. Jednak podczas procesu spawania niewłaściwe działanie doprowadzi do nierównowagi fazowej, co poważnie wpłynie na właściwości mechaniczne i odporność na korozję rury.
Przyczyny nierównowagi fazowej w spawaniu
Cykl ciepła spawalniczego wpłynie na mikrostrukturę materiału macierzystego i obszar spoiny. Główne przyczyny obejmują:
Zbyt wysokie lub zbyt niskie wejście cieplne;
Niewłaściwa prędkość spawania;
Słaba kontrola temperatury podgrzewania i temperatury międzywarstwowej;
Zbyt szybka lub zbyt wolna prędkość chłodzenia;
Nieprawidłowy wybór materiałów spawalniczych i gazu osłonowego.
Powyższe czynniki mogą powodować, że faza austenitu nie utworzy się w pełni lub indukować wytrącanie szkodliwych faz wtórnych (takich jak faza σ i faza χ), powodując odchylenie mikrostruktury obszaru spoiny od idealnego stosunku 50:50.
Kluczowe sterowanie wejściem ciepła jest kluczową miarą
Utrzymanie odpowiedniego wprowadzania ciepła jest podstawowym sposobem zapobiegania brakowi równowagi fazowej. Zasadniczo zaleca się kontrolowanie wejścia ciepła między 0,5–2,5 kJ/mm. Jeśli wejście ciepła jest zbyt wysokie, będzie promować wytrącanie fazy σ lub innych kruchej fazy; Jeśli wejście ciepła jest zbyt niskie, metal spoiny może chłodzić zbyt szybko, fazę austenitu nie można w pełni wytrącić, współczynnik ferrytu wzrasta, a wytrzymałość maleje.
Wykorzystanie wielowarstwowego spawania wielopasowego i wąskiej technologii spoiny może skutecznie zmniejszyć wejście cieplne pojedynczego przejścia i zmniejszyć tworzenie niekorzystnych struktur.
Wybierz odpowiednią metodę spawania
Różne metody spawania mają znaczący wpływ na kontrolę struktury. Wspólne metody spawania obejmują:
Spawanie łuku wolframu gazowego (GTAW/TIG): Nadaje się do spawania korzeni, kontrolowane wejście cieplne, które sprzyja regulacji struktury;
Spawanie łuku metalu gazowego (GMAW/MIG): odpowiednie do napełniania i ograniczenia spoin oraz dobrych struktur można uzyskać, odpowiednio dostosowując parametry;
Spawanie laserowe i spawanie łukowe plazmy: strefa dotknięta ciepłem jest wąska, a właściwa kontrola może zmniejszyć odchylenie konstrukcji.
Zastosowanie spawania łukowego pulsacyjnego może osiągnąć bardziej precyzyjną kontrolę wejściową ciepła i promować tworzenie fazy austenitowej.
Prawidłowy wybór materiałów spawalniczych
Skład materiału wypełniającego musi zapewnić, że zawartość austenitu w spoinie może dotrzeć do celu. Zwykle stosuje się przewód spawalniczy lub elektroda o nieco wyższej zawartości niklu niż materiał podstawowy. Na przykład materiałem wypełniającym dla materiału podstawowego UNS S32205 może być drut spawalniczy ER2209, który ma zawartość niklu 8,5%-9,5%, która jest wyższa niż materiał podstawowy, promujący regenerację austenitu po spawaniu.
Ponadto należy unikać zawartości zanieczyszczenia fosforu, siarki i innych zanieczyszczeń w materiale wypełniającym, aby zmniejszyć możliwość utworzenia szkodliwych wtrąceń.
Jakość ekranowania gazu jest kluczowa
Podczas spawania TIG lub spawania MIG czystość i skład gazu osłonnego odgrywają ważną rolę w kontroli mikrostruktury. Należy wybrać argon o wysokiej czystości lub argon/azot mieszany. Właściwa ilość azotu może sprzyjać tworzeniu się fazy austenitu i pomóc w poprawie odporności na wżery. Zwykle mieszany gaz z 1-2% dodanym azotem ma znaczący wpływ na optymalizację mikrostruktury.
Podczas spawania należy unikać infiltracji powietrza, aby zapobiec tworzeniu się międzywarstwowych tlenków lub stref tlenku granicy ziarna.
Szybkość chłodzenia powinna być umiarkowana
Zbyt szybkie chłodzenie zapobiegnie wytrącaniu się austenitu w czasie, co powoduje nadmierne ferryt. Zbyt powoli chłodzenie może prowadzić do wytrącania fazy σ. Idealną metodą chłodzenia jest naturalne chłodzenie w powietrzu, unikając przymusowego chłodzenia powietrza lub chłodzenia wody.
W przypadku rur grubościennych koce kontroli temperatury lub pomiary izolacji po spawaniu można odpowiednio stosować, aby upewnić się, że krzywa chłodzenia jest delikatna, a transformacja mikrostruktury jest wystarczająca.
Kontrolować temperaturę międzywarstwową
W spawaniu wieloprzebiegowym kontrola temperatury międzywarstwowej jest jednym z kluczowych etapów zapobiegania brakowi równowagi fazowej. Zasadniczo zaleca się, aby temperatura międzywarstwowa nie przekraczała 150 ° C. Nadmierna temperatura międzywarstwowej spowoduje akumulację ciepła, zwiększy szybkość dyfuzji granicznej ziarna i indukować wytrącanie kruchej fazy. Używanie termometru podczerwieni do monitorowania temperatury w czasie rzeczywistym może poprawić kontrolę procesu spawania.
Po spowtrowaniu obróbki cieplnej i badań metalograficznych
W przypadku dupleksowych rur stalowych do specjalnych celów, takich jak te stosowane w kluczowych obszarach, takich jak inżynieria morska oraz sprzęt naftowy i gazowy, zaleca się wykonywanie wyżarzania roztworu (ogólnie w temperaturze 1050–1120 ° C), a następnie szybkie chłodzenie, aby przywrócić idealny stosunek struktury dupleksowej i rozłączanie szkodliwych osadów.
Po spawaniu należy zastosować mikroskop metalograficzny do sprawdzenia stosunku fazowego obszaru spoiny lub detektora zawartości ferrytu (takiego jak magnetyczny instrument indukcyjny) należy użyć do analizy ilościowej, aby upewnić się, że zawartość austenitu wynosi od 35% do 65%. . .
