Keluli Tahan Karat untuk Kapal Tekanan dan Ciri-ciri Kimpalannya
Keluli tahan karat yang dipanggil merujuk kepada menambah sejumlah kromium pada keluli, supaya keluli berada dalam keadaan pasif dan mempunyai ciri-ciri tidak berkarat. Untuk mencapai tujuan ini, kandungan kromiumnya mestilah melebihi 12 peratus . Untuk meningkatkan pempasifan keluli, unsur-unsur seperti nikel dan molibdenum yang boleh memasifkan keluli sering ditambah kepada keluli tahan karat. Secara amnya dirujuk sebagai keluli tahan karat sebenarnya adalah istilah umum untuk keluli tahan karat dan keluli tahan asid. Keluli tahan karat tidak semestinya tahan asid, dan keluli tahan asid umumnya mempunyai sifat tahan karat yang baik. Keluli tahan karat boleh dibahagikan kepada empat kategori mengikut struktur keluli, iaitu keluli tahan karat austenit, keluli tahan karat ferit, keluli tahan karat martensit, dan keluli tahan karat dupleks austenitik-feritik.
1. Keluli tahan karat austenit dan ciri-ciri kimpalannya
Keluli tahan karat austenit adalah keluli tahan karat yang paling banyak digunakan, dan jenis Cr-Ni tinggi adalah yang paling biasa. Pada masa ini, keluli tahan karat austenit boleh dibahagikan secara kasar kepada jenis Cr18-Ni8, Cr25-jenis Ni20 dan Cr25-Ni35. Keluli tahan karat Austenit mempunyai ciri-ciri kimpalan berikut:
① Kimpalan keluli tahan karat austenit retak panas mempunyai kekonduksian haba yang kecil dan pekali pengembangan linear yang besar, jadi semasa proses kimpalan, masa tinggal suhu tinggi sambungan dikimpal lebih lama, dan kimpalan mudah untuk membentuk butiran kolumnar kasar struktur. Jika kandungan unsur kekotoran seperti sulfur, fosforus, timah, antimoni, dan niobium adalah tinggi, eutektik takat lebur yang rendah akan terbentuk di antara butiran, dan retakan pemejalan akan mudah terbentuk dalam kimpalan apabila sambungan yang dikimpal tertakluk kepada tinggi. tegasan tegangan. Retakan pencairan terbentuk di zon yang terjejas haba, yang semuanya tergolong dalam retak haba kimpalan. Cara yang paling berkesan untuk mengelakkan retakan panas adalah dengan mengurangkan unsur kekotoran yang terdedah untuk menghasilkan eutektik takat lebur rendah dalam keluli dan bahan habis kimpalan dan menjadikan keluli tahan karat austenit kromium-nikel mengandungi 4 peratus hingga 12 peratus struktur ferit.
② Hakisan antara butiran Menurut teori kekurangan kromium, pemendakan kromium karbida pada permukaan antara butiran, mengakibatkan penyusutan kromium dalam sempadan butiran adalah punca utama kakisan antara butiran. Oleh itu, memilih bahan habis kimpalan karbon ultra rendah atau bahan habis kimpalan yang mengandungi unsur penstabil seperti niobium dan titanium adalah langkah utama untuk mengelakkan kakisan antara butiran.
③ Retak kakisan tekanan Retak kakisan tegasan biasanya nyata sebagai kegagalan rapuh, dan proses kerosakan mengambil masa yang singkat, jadi kerosakan adalah serius. Punca utama keretakan kakisan tegasan keluli tahan karat austenit ialah tegasan baki kimpalan. Perubahan struktur sambungan dikimpal atau kewujudan kepekatan tegasan, dan kepekatan medium kakisan tempatan juga merupakan sebab yang mempengaruhi keretakan kakisan tegasan.
④ σ fasa embrittlement sendi dikimpal Fasa σ adalah sejenis sebatian antara logam rapuh dan keras, yang terutamanya berkumpul di sempadan butiran bijian kolumnar. Kedua-dua fasa dan fasa δ boleh menjalani peralihan fasa σ. Sebagai contoh, apabila kimpalan jenis Cr25Ni20 dipanaskan pada 800 darjah ~ 900 darjah, transformasi →δ yang kuat akan berlaku. Untuk keluli tahan karat austenit kromium-nikel, terutamanya keluli tahan karat kromium-nikel-molibdenum, transformasi fasa δ→σ cenderung berlaku, terutamanya kerana unsur kromium dan molibdenum mempunyai perubahan sigma yang jelas, apabila kandungan ferit δ dalam kimpalan melebihi Pada 12 peratus , penjelmaan δ→σ adalah sangat jelas, mengakibatkan kerosakkan yang jelas bagi logam kimpalan, itulah sebabnya lapisan permukaan pada dinding dalaman reaktor penghidrogenan dinding panas mengawal kandungan ferit δ pada 3 peratus hingga 10 peratus . sebab.
2. Keluli tahan karat ferit dan ciri-ciri kimpalannya
Keluli tahan karat ferit dibahagikan kepada dua kategori: keluli tahan karat ferit biasa dan keluli tahan karat ferit ultra tulen. Antaranya, keluli tahan karat ferit biasa mempunyai jenis Cr12 ~ Cr14, seperti 00Cr12, 0Cr13Al; Cr16 ~ Cr18 jenis, seperti 1Cr17Mo; Cr25 ~ 30 jenis.
Oleh kerana kandungan karbon dan nitrogen yang tinggi dalam keluli tahan karat ferit biasa, sukar untuk diproses dan dikimpal, dan rintangan kakisan sukar untuk dijamin, jadi penggunaannya terhad. Dalam keluli tahan karat ferit ultra tulen, karbon dan nitrogen dalam keluli dikawal ketat. Jumlah nitrogen secara amnya dikawal pada tiga tahap 0.035 peratus kepada 0.045 peratus , 0.030 peratus dan 0.010 peratus hingga 0.015 peratus . Pada masa yang sama, unsur pengaloian yang diperlukan ditambah untuk meningkatkan lagi rintangan kakisan dan prestasi komprehensif keluli. Berbanding dengan keluli tahan karat ferit biasa, keluli tahan karat ferit kromium tinggi ultra tulen mempunyai rintangan yang baik terhadap kakisan seragam, kakisan pitting dan kakisan tegasan, dan digunakan secara meluas dalam peralatan petrokimia. Keluli tahan karat feritik mempunyai ciri-ciri kimpalan berikut:
① Di bawah tindakan suhu kimpalan yang tinggi, butiran di zon terjejas haba di mana suhu pemanasan mencapai melebihi 1000 darjah, terutamanya di kawasan jahitan berhampiran, akan tumbuh dengan cepat. Walaupun ia disejukkan dengan cepat selepas kimpalan, penurunan mendadak dalam keliatan dan Kecenderungan tinggi kepada kakisan antara butiran.
② Keluli ferit itu sendiri mempunyai kandungan kromium yang lebih tinggi, unsur yang lebih berbahaya seperti karbon, nitrogen, oksigen, dll., suhu peralihan rapuh yang lebih tinggi, dan kepekaan takuk yang lebih kuat. Oleh itu, embrittlement selepas kimpalan adalah lebih serius.
③ Apabila dipanaskan dan disejukkan perlahan-lahan pada 400 darjah ~ 600 darjah untuk masa yang lama, kemerosotan pada 475 darjah akan berlaku, yang akan mengurangkan keliatan pada suhu bilik dengan serius. Selepas pemanasan untuk masa yang lama pada 550 darjah C ~ 820 darjah C, fasa σ mudah dimendakan daripada ferit, dan keplastikan dan keliatannya juga berkurangan dengan ketara.
3. Keluli tahan karat martensit dan ciri-ciri kimpalannya
Keluli tahan karat martensit boleh dibahagikan kepada keluli tahan karat martensit jenis Cr13, keluli tahan karat martensit karbon rendah dan keluli tahan karat super martensit. Jenis Cr13 mempunyai prestasi anti-karat umum. Daripada keluli tahan karat martensit berasaskan Cr12-, disebabkan penambahan nikel, molibdenum, tungsten, vanadium dan unsur pengaloian lain, ia bukan sahaja mempunyai rintangan kakisan tertentu, tetapi juga mempunyai kekuatan suhu tinggi yang tinggi dan rintangan suhu tinggi . Sifat pengoksidaan.
Ciri-ciri kimpalan keluli tahan karat martensit: Kelim kimpalan keluli tahan karat martensit jenis Cr13 dan zon terjejas haba mempunyai kecenderungan pengerasan yang sangat besar, dan sambungan yang dikimpal boleh memperoleh martensit yang keras dan rapuh di bawah keadaan penyejukan udara. Di bawah tindakan kimpalan, ia adalah mudah untuk muncul kimpalan retak sejuk. Apabila kadar penyejukan adalah kecil, ferit kasar dan karbida intergranular akan terbentuk di kawasan jahitan berhampiran dan logam kimpalan, yang akan mengurangkan keplastikan dan keliatan sendi dengan ketara.
Selepas kimpalan dan zon terjejas haba keluli tahan karat karbon rendah dan super martensit disejukkan, semuanya diubah menjadi martensit karbon rendah, tetapi tidak ada fenomena pengerasan yang jelas, dan mereka mempunyai prestasi kimpalan yang baik.
Pemilihan Bahan Habis Kimpalan Keluli Tahan Karat untuk Kapal Tekanan
1. Pemilihan bahan kimpalan keluli tahan karat austenit
Prinsip pemilihan bahan kimpalan keluli tahan karat austenit adalah untuk memastikan rintangan kakisan dan sifat mekanikal logam kimpalan pada asasnya bersamaan atau lebih tinggi daripada logam asas dalam keadaan tiada retak. perlawanan. Untuk keluli tahan karat austenit yang tahan kakisan, secara amnya dikehendaki mengandungi sejumlah ferit, yang bukan sahaja dapat memastikan rintangan retak yang baik, tetapi juga mempunyai rintangan kakisan yang baik. Walau bagaimanapun, dalam beberapa media khas, seperti logam kimpalan peralatan urea, ferit tidak dibenarkan wujud, jika tidak, rintangan kakisannya akan berkurangan. Untuk keluli austenit tahan haba, kawalan kandungan ferit dalam logam kimpalan perlu dipertimbangkan. Untuk kimpalan keluli austenit yang dikendalikan pada suhu tinggi untuk masa yang lama, kandungan ferit dalam logam kimpalan tidak boleh melebihi 5 peratus . Pembaca boleh menganggarkan kandungan ferit yang sepadan mengikut setara kromium dan setara nikel dalam logam kimpalan mengikut rajah Schaeffler.
gambar
2. Pemilihan bahan kimpalan keluli tahan karat ferit
Pada asasnya terdapat tiga jenis bahan habis kimpalan keluli tahan karat ferit: 1) bahan habis kimpalan yang komposisinya pada asasnya sepadan dengan logam asas; 2) bahan habis pakai kimpalan austenit; 3) bahan kimpalan aloi berasaskan nikel, yang jarang digunakan kerana harganya yang tinggi.
Bahan habis pakai kimpalan keluli tahan karat ferit boleh dibuat daripada bahan yang setara dengan logam asas, tetapi apabila tahap kekangan adalah besar, keretakan mudah berlaku. Rawatan haba boleh digunakan selepas kimpalan untuk memulihkan rintangan kakisan dan meningkatkan keplastikan sendi. Penggunaan bahan habis pakai kimpalan austenit boleh mengelakkan rawatan haba prapemanasan dan selepas kimpalan, tetapi untuk pelbagai keluli yang tidak mengandungi unsur stabil, pemekaan zon terjejas haba masih wujud, dan bahan habis pakai kimpalan austenit kromium-nikel 309 dan 310 lazimnya. digunakan. Untuk keluli Cr17, 308 bahan habis kimpalan juga boleh digunakan. Bahan habis pakai kimpalan dengan kandungan aloi yang tinggi bermanfaat untuk meningkatkan keplastikan sambungan yang dikimpal. Logam kimpalan austenit atau austenit-feritik pada asasnya adalah sekuat logam asas ferit, tetapi dalam sesetengah media menghakis, rintangan kakisan kimpalan mungkin sangat berbeza daripada logam asas. Beri perhatian apabila memilih bahan kimpalan.
3. Pemilihan bahan kimpalan keluli tahan karat martensit
Dalam keluli tahan karat, keluli tahan karat martensit boleh dilaraskan dengan rawatan haba. Oleh itu, untuk memastikan keperluan prestasi, terutamanya untuk keluli tahan karat martensit tahan haba, komposisi kimpalan hendaklah sedekat mungkin dengan komposisi logam asas. Untuk mengelakkan keretakan sejuk, bahan habis kimpalan austenit juga boleh digunakan, dan kekuatan kimpalan pada masa ini mestilah lebih rendah daripada logam asas.
Apabila komposisi kimpalan adalah serupa dengan logam asas, kimpalan dan zon terjejas haba akan mengeras dan menjadi rapuh pada masa yang sama, dan zon melembutkan suhu akan muncul di zon terjejas haba. Untuk mengelakkan keretakan sejuk, komponen dengan ketebalan lebih daripada 3mm selalunya perlu dipanaskan terlebih dahulu, dan rawatan haba selalunya diperlukan selepas mengimpal untuk meningkatkan prestasi sendi. Oleh kerana pekali pengembangan haba logam kimpalan dan logam asas pada asasnya adalah sama, adalah mungkin untuk menghapuskan sepenuhnya kimpalan selepas rawatan haba. tekanan.
gambar
Apabila bahan kerja tidak dibenarkan dipanaskan atau dipanaskan, jahitan kimpalan austenit boleh dipilih. Oleh kerana jahitan kimpalan mempunyai keplastikan dan keliatan yang tinggi, ia boleh melegakan tekanan kimpalan dan boleh melarutkan lebih banyak hidrogen, sekali gus mengurangkan tekanan sendi. Kecenderungan keretakan sejuk, tetapi sambungan dengan bahan yang tidak sekata, disebabkan oleh pekali pengembangan haba yang berbeza, boleh menjana tegasan ricih dalam zon gabungan di bawah persekitaran kerja suhu edaran, mengakibatkan kegagalan sendi.
Untuk keluli martensit jenis Cr13 mudah, apabila kimpalan dengan struktur austenit tidak digunakan, tidak banyak ruang untuk pelarasan komposisi kimpalan, yang secara amnya sama dengan matriks logam asas, tetapi kekotoran berbahaya seperti S, P dan Si mesti terhad. Si boleh menggalakkan pembentukan martensit kasar dalam kimpalan keluli martensit Cr13. Mengurangkan kandungan C adalah berfaedah untuk mengurangkan kebolehkerasan, dan kewujudan sejumlah kecil unsur seperti Ti, N atau Al dalam kimpalan juga boleh menapis bijirin dan mengurangkan kebolehkerasan.
Untuk keluli kekuatan haba martensit berasaskan berbilang komponen berali Cr12-, tujuan utama ialah rintangan haba, dan bahan guna kimpalan austenit biasanya tidak digunakan dan komposisi kimpalan dijangka hampir dengan logam asas. Apabila melaraskan komposisi, ia mesti dipastikan bahawa kimpalan tidak kelihatan sebagai fasa ferit, kerana ia sangat berbahaya kepada prestasi, kerana komponen utama keluli kekuatan haba martensit berasaskan Cr13-kebanyakannya adalah unsur ferit ( seperti Mo, Nb, W, V, dll.), untuk memastikan keseluruhan struktur adalah martensit seragam, ia mesti diseimbangkan dengan unsur austenit, iaitu perlu ada unsur yang sesuai seperti C, Ni, Mn, dan N.
Keluli tahan karat martensit mempunyai kecenderungan yang sangat tinggi kepada keretakan sejuk, jadi perlu mengekalkan hidrogen rendah, walaupun hidrogen ultra-rendah, dan ini mesti diberi perhatian apabila memilih bahan kimpalan.
Perkara Utama Kimpalan Keluli Tahan Karat untuk Kapal Tekanan
1. Perkara utama kimpalan keluli tahan karat austenit
Secara umum, keluli tahan karat austenit mempunyai kebolehkimpalan yang sangat baik. Hampir semua kaedah kimpalan gabungan boleh digunakan untuk mengimpal keluli tahan karat austenitik, dan sifat termofizik dan ciri struktur mikro keluli tahan karat austenitik menentukan perkara utama proses kimpalannya.
① Disebabkan oleh kekonduksian terma yang kecil dan pekali pengembangan haba yang besar bagi keluli tahan karat austenit, ia adalah mudah untuk menghasilkan ubah bentuk besar dan tegasan kimpalan semasa mengimpal, jadi kaedah kimpalan dengan tenaga kimpalan pekat harus dipilih sebanyak mungkin.
② Oleh kerana kekonduksian haba yang kecil bagi keluli tahan karat austenit, ia boleh memperoleh kedalaman penembusan yang lebih besar daripada keluli aloi rendah di bawah arus yang sama. Pada masa yang sama, disebabkan kerintangan yang tinggi, untuk mengelakkan kemerahan elektrod semasa kimpalan arka, arus kimpalan adalah lebih kecil daripada keluli karbon atau elektrod keluli aloi rendah dengan diameter yang sama.
③ Spesifikasi kimpalan. Secara amnya tidak menggunakan tenaga input yang besar untuk mengimpal. Untuk kimpalan arka elektrod, adalah dinasihatkan untuk menggunakan elektrod berdiameter kecil untuk kimpalan berbilang laluan pantas. Untuk kimpalan permintaan tinggi, tuangkan air sejuk untuk mempercepatkan penyejukan. Untuk keluli tahan karat austenit tulen dan keluli tahan karat super austenit, disebabkan oleh kepekaan retak haba Jika ia besar, tenaga talian kimpalan harus dikawal dengan ketat untuk mengelakkan pertumbuhan serius bijirin kimpalan dan berlakunya retakan panas kimpalan.
④ Untuk meningkatkan rintangan keretakan haba dan rintangan kakisan kimpalan, perhatian khusus harus diberikan kepada kebersihan kawasan kimpalan semasa mengimpal untuk mengelakkan unsur berbahaya daripada menembusi kimpalan.
⑤ Keluli tahan karat austenit biasanya tidak memerlukan pemanasan awal semasa mengimpal. Untuk mengelakkan pertumbuhan bijirin dan pemendakan karbida dalam jahitan kimpalan dan zon terjejas haba, dan memastikan keplastikan, keliatan dan rintangan kakisan sambungan dikimpal, suhu interlayer yang lebih rendah harus dikawal, secara amnya tidak melebihi 150 darjah .
2. mata kimpalan keluli tahan karat ferit
Keluli tahan karat ferit mempunyai lebih banyak unsur pembentuk ferit, unsur pembentuk austenit yang agak kurang, dan bahan mempunyai kecenderungan yang kurang untuk mengeras dan retak sejuk. Di bawah tindakan mengimpal kitaran haba keluli tahan karat ferit, bijirin dalam zon terjejas haba tumbuh dengan jelas, dan keliatan dan keplastikan sendi berkurangan dengan mendadak. Tahap pertumbuhan bijirin dalam zon terjejas haba bergantung kepada suhu maksimum yang dicapai semasa mengimpal dan masa pegangannya. Oleh itu, apabila mengimpal keluli tahan karat ferit, tenaga garis kecil harus digunakan sebanyak mungkin, iaitu kaedah kepekatan tenaga, seperti TIG semasa kecil, kimpalan manual dengan elektrod diameter kecil, dll. Pada masa yang sama, mengukur seperti alur jurang sempit, kelajuan kimpalan tinggi dan kimpalan berbilang lapisan harus diguna pakai seberapa banyak yang mungkin, dan suhu antara lapisan harus dikawal dengan ketat.
Disebabkan oleh kesan kitaran haba kimpalan, keluli tahan karat ferit secara amnya tersensitisasi dalam zon suhu tinggi zon terjejas haba, dan kakisan antara butiran berlaku dalam beberapa media. Selepas kimpalan, ia disepuhlindapkan pada 700 ~ 850 darjah untuk menghomogenkan kromium dan memulihkan rintangan kakisannya.
Keluli tahan karat ferit kromium tinggi biasa boleh dikimpal dengan kimpalan arka elektrod, kimpalan terlindung gas, kimpalan arka terendam dan kaedah kimpalan lain. Disebabkan oleh keplastikan rendah yang melekat pada keluli kromium tinggi, serta pertumbuhan bijian dalam zon yang terjejas haba dan pengumpulan karbida dan nitrida pada sempadan bijian yang disebabkan oleh kitaran haba kimpalan, keplastikan dan keliatan sambungan yang dikimpal adalah sangat rendah. Keretakan mungkin berlaku apabila bahan habis kimpalan dengan komposisi kimia yang serupa dengan logam asas digunakan dan tahap kekangan adalah besar. Untuk mengelakkan keretakan dan meningkatkan keplastikan sendi dan rintangan kakisan, mengambil kimpalan arka elektrod sebagai contoh, langkah teknologi berikut boleh diambil.
① Panaskan pada kira-kira 100 ~ 150 darjah untuk mengimpal bahan dalam keadaan sukar. Semakin tinggi kandungan kromium, semakin tinggi suhu prapemanasan sepatutnya.
② Kimpalan dengan tenaga input yang kecil dan tanpa hayunan. Semasa kimpalan berbilang lapisan, suhu antara lapisan hendaklah dikawal tidak lebih tinggi daripada 150 darjah, dan kimpalan berterusan tidak boleh digunakan untuk mengurangkan kesan embrittlement suhu tinggi dan 475 darjah embrittlement.
③ Selepas kimpalan, penyepuhlindapan pada 750 ~ 800 darjah boleh memulihkan rintangan kakisan dan meningkatkan keplastikan sendi disebabkan oleh spheroidisasi karbida dan pengedaran seragam kromium. Selepas penyepuhlindapan, ia hendaklah disejukkan dengan cepat untuk mengelakkan berlakunya fasa σ dan kerapuhan pada 475 darjah .
3. Mata kimpalan keluli tahan karat martensit
Untuk keluli tahan karat martensit jenis Cr13, apabila menggunakan elektrod daripada bahan yang sama untuk kimpalan, untuk mengurangkan sensitiviti keretakan sejuk dan memastikan keplastikan dan keliatan sambungan yang dikimpal, elektrod hidrogen rendah harus dipilih dan langkah-langkah berikut hendaklah diambil pada masa yang sama:
① Panaskan. Suhu prapemanasan meningkat dengan peningkatan kandungan karbon keluli, secara amnya dalam julat 100 darjah hingga 350 darjah .
② Selepas dipanaskan. Untuk sambungan dikimpal dengan kandungan karbon tinggi atau kekangan tinggi, langkah selepas pemanasan hendaklah diambil selepas mengimpal untuk mengelakkan retak akibat hidrogen kimpalan.
③ Rawatan haba selepas kimpalan. Untuk meningkatkan keplastikan, keliatan dan rintangan kakisan sambungan dikimpal, suhu rawatan haba selepas kimpalan biasanya 650 darjah C ~ 750 darjah C, dan masa pegangan dikira sebagai 1j / 25mm.
Untuk keluli tahan karat martensit super dan rendah karbon, langkah pemanasan awal biasanya tidak diperlukan. Apabila tahap kekangan besar atau kandungan hidrogen dalam kimpalan tinggi, langkah prapemanasan dan selepas pemanasan diambil. Suhu prapemanasan biasanya 100 darjah C ~ 150 darjah C, suhu rawatan haba selepas kimpalan ialah 590 ~ 620 darjah. Untuk keluli martensit dengan kandungan karbon yang lebih tinggi. Atau apabila pra-kimpalan prapemanasan dan rawatan haba selepas kimpalan sukar untuk dilaksanakan, dan sambungan sangat terkawal, bahan habis kimpalan austenit juga boleh digunakan dalam kejuruteraan untuk meningkatkan keplastikan dan keliatan sambungan yang dikimpal dan mengelakkan keretakan. Tetapi pada masa ini, apabila logam kimpalan adalah austenit atau berasaskan austenit, ia sebenarnya adalah perlawanan kekuatan rendah berbanding dengan kekuatan logam asas, dan logam kimpalan dan logam asas berbeza dalam komposisi kimia, struktur metalografi, haba Sifat fizikal dan mekanikal adalah sangat berbeza, dan tegasan baki kimpalan tidak dapat dielakkan, yang boleh menyebabkan kakisan tegasan atau kerosakan rayapan suhu tinggi.
Kimpalan keluli tahan karat dupleks
1. Jenis keluli tahan karat dupleks
Keluli tahan karat dupleks mempunyai struktur dupleks austenit ditambah ferit, dan kandungan dua struktur fasa
Pada asasnya sama, jadi ia mempunyai ciri-ciri keluli tahan karat austenit dan keluli tahan karat ferit. Kekuatan hasil boleh mencapai 400Mpa ~ 550MPa, iaitu dua kali ganda daripada keluli tahan karat austenit biasa. Berbanding dengan keluli tahan karat ferit, keluli tahan karat dupleks mempunyai keliatan yang tinggi, suhu peralihan rapuh yang rendah, rintangan kakisan intergranular yang bertambah baik dengan ketara dan prestasi kimpalan; pada masa yang sama, ia mengekalkan beberapa ciri keluli tahan karat ferit, seperti kerapuhan 475 darjah, kekonduksian terma tinggi, pekali kecil pengembangan linear, superplasticity dan kemagnetan. Berbanding dengan keluli tahan karat austenit, kekuatan keluli tahan karat dupleks adalah tinggi, terutamanya kekuatan hasil bertambah baik dengan ketara, dan prestasi rintangan kakisan pitting, rintangan kakisan tegasan, dan rintangan keletihan kakisan juga bertambah baik dengan ketara.
Keluli tahan karat dupleks dikelaskan mengikut komposisi kimianya, dan boleh dibahagikan kepada empat jenis: jenis Cr18, Cr23 (tidak termasuk Mo), jenis Cr22 dan jenis Cr25. Untuk keluli tahan karat dupleks Cr25, ia boleh dibahagikan kepada jenis biasa dan keluli tahan karat super dupleks, antaranya jenis Cr22 dan jenis Cr25 telah digunakan secara meluas dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Kebanyakan keluli tahan karat dupleks yang digunakan di negara saya dihasilkan di Sweden, dan gred khusus ialah: 3RE60 (jenis Cr18), SAF2304 (jenis Cr23), SAF2205 (jenis Cr22), SAF2507 (jenis Cr25).
2. Ciri-ciri kimpalan keluli tahan karat dupleks
① Keluli tahan karat dupleks mempunyai kebolehkimpalan yang baik. Ia tidak mudah untuk mengoyakkan zon terjejas haba semasa mengimpal seperti keluli tahan karat ferit, dan juga tidak mudah untuk menghasilkan rekahan panas kimpalan seperti keluli tahan karat austenit. Walau bagaimanapun, kerana ia mempunyai sejumlah besar ferit, Apabila ketegaran tinggi atau kandungan hidrogen kimpalan tinggi, retakan penyejukan hidrogen mungkin berlaku, jadi sangat penting untuk mengawal sumber hidrogen dengan ketat.
② Untuk memastikan ciri-ciri keluli dwi fasa, memastikan bahagian austenit dan ferit dalam struktur sambungan dikimpal adalah bersesuaian adalah kunci untuk mengimpal keluli jenis ini. Apabila kadar penyejukan sambungan selepas kimpalan perlahan, perubahan fasa sekunder δ→ adalah agak mencukupi, jadi struktur dupleks dengan nisbah fasa yang agak sesuai boleh diperolehi pada suhu bilik, yang memerlukan input haba kimpalan besar yang sesuai semasa mengimpal. . Jika tidak, jika kadar penyejukan selepas kimpalan adalah pantas, fasa ferit δ akan meningkat, mengakibatkan penurunan serius dalam keplastikan, keliatan dan rintangan kakisan sendi.
3. Pemilihan bahan kimpalan keluli tahan karat dupleks
Bahan habis pakai kimpalan untuk keluli tahan karat dupleks, yang dicirikan bahawa struktur kimpalan adalah struktur dupleks yang dikuasai oleh austenit, dan kandungan unsur-unsur tahan kakisan utama (kromium, molibdenum, dll.) adalah bersamaan dengan logam asas, dengan itu. memastikan rintangan kakisan yang sama seperti jantina logam asas. Untuk memastikan kandungan austenit dalam kimpalan, kandungan nikel dan nitrogen biasanya meningkat, iaitu, setara nikel meningkat kira-kira 2 peratus hingga 4 peratus. Dalam bahan asas keluli tahan karat dupleks, secara amnya terdapat sejumlah kandungan nitrogen, dan sejumlah kandungan nitrogen juga dijangka dalam bahan habis kimpalan, tetapi secara amnya ia tidak boleh terlalu tinggi, jika tidak, liang-liang akan berlaku. Dengan cara ini, kandungan nikel yang tinggi telah menjadi perbezaan utama antara bahan kimpalan dan logam asas.
Mengikut keperluan rintangan kakisan dan keliatan sendi yang berbeza, pilih elektrod yang sepadan dengan komposisi kimia logam asas, seperti kimpalan keluli tahan karat dupleks Cr22, anda boleh memilih elektrod Cr22Ni9Mo3, seperti elektrod E2209. Apabila elektrod berasid digunakan, penyingkiran sanga adalah baik dan bentuk kimpalan cantik, tetapi keliatan impak adalah rendah. Apabila logam kimpalan diperlukan untuk mempunyai keliatan impak tinggi dan kimpalan semua kedudukan diperlukan, elektrod alkali harus digunakan. Elektrod asas biasanya digunakan apabila sokongan akar dikimpal. Apabila terdapat keperluan khas untuk rintangan kakisan logam kimpalan, elektrod asas dengan komponen keluli super dupleks juga harus digunakan.
Untuk dawai kimpalan terlindung gas pepejal, sambil memastikan bahawa logam kimpalan mempunyai rintangan kakisan dan sifat mekanikal yang baik, perhatian juga harus diberikan kepada prestasi proses kimpalannya. Untuk wayar berteras fluks, apabila bentuk kimpalan dikehendaki cantik, rutil atau titanium Untuk wayar berteras fluks jenis kalsium, apabila keliatan hentaman yang lebih tinggi diperlukan atau mengimpal dalam keadaan kekangan yang lebih besar, wayar berteras fluks dengan kealkalian yang lebih tinggi harus digunakan.
Untuk kimpalan arka terendam, adalah dinasihatkan untuk menggunakan wayar kimpalan dengan diameter yang lebih kecil untuk merealisasikan kimpalan berbilang lapisan dan berbilang laluan di bawah spesifikasi kimpalan bersaiz kecil dan sederhana, untuk mengelakkan kerosakan pada zon terjejas haba kimpalan dan logam kimpalan. , dan gunakan fluks alkali yang sepadan.
4. Mata kimpalan keluli tahan karat dupleks
① Kawalan proses haba kimpalan Tenaga haba kimpalan, suhu interlayer, pemanasan awal dan ketebalan bahan semuanya akan menjejaskan kadar penyejukan semasa mengimpal, sekali gus menjejaskan struktur dan prestasi zon kimpalan dan terjejas haba. Kadar penyejukan yang terlalu cepat atau terlalu perlahan akan menjejaskan keliatan dan rintangan kakisan sambungan kimpalan keluli dupleks. Apabila kadar penyejukan terlalu cepat, ia akan menyebabkan kandungan fasa yang berlebihan dan meningkatkan kerpasan Cr2N. Jika kadar penyejukan terlalu perlahan, butiran kristal akan menjadi kasar dengan teruk, malah beberapa sebatian antara logam rapuh, seperti fasa σ, mungkin akan dimendakan. Jadual 1 menyenaraikan beberapa tenaga talian kimpalan yang disyorkan dan julat suhu interpass. Apabila memilih tenaga talian, ketebalan bahan tertentu juga harus dipertimbangkan. Had atas tenaga talian dalam jadual sesuai untuk plat tebal, dan had bawah sesuai untuk plat nipis. Apabila mengimpal keluli dupleks dengan 25 peratus ω(Cr) dan keluli tahan karat super dengan kandungan aloi yang tinggi, untuk mendapatkan sifat logam kimpalan yang terbaik, adalah disyorkan bahawa suhu interpass maksimum dikawal pada 100 darjah . Apabila rawatan haba diperlukan selepas kimpalan, suhu interpass mungkin tidak terhad.
② Rawatan haba selepas kimpalan Adalah lebih baik untuk tidak memanaskan keluli tahan karat dupleks selepas dikimpal, tetapi apabila kandungan fasa dalam keadaan dikimpal melebihi keperluan atau apabila fasa berbahaya, seperti fasa σ, dimendakkan, pasca- rawatan haba kimpalan boleh digunakan untuk menambah baik. Kaedah rawatan haba yang digunakan ialah pelindapkejutan air. Semasa rawatan haba, pemanasan harus secepat mungkin, dan masa penahanan pada suhu rawatan haba ialah 5 ~ 30min, yang sepatutnya mencukupi untuk memulihkan keseimbangan fasa. Pengoksidaan logam adalah sangat serius semasa rawatan haba, dan perlindungan gas lengai harus dipertimbangkan. Bagi keluli dwi fasa dengan 22 peratus ω (Cr), rawatan haba hendaklah dijalankan pada suhu 1050 darjah C ~ 1100 darjah C, manakala keluli dwi fasa dan keluli dwi fasa super dengan 25 peratus ω (Cr ) memerlukan rawatan haba pada suhu 1070 darjah C ~ 1120 darjah C Menjalankan rawatan haba.
Contoh kimpalan bekas tekanan keluli tahan karat
Tangki kilat dengan diameter 800mm dan ketebalan dinding 10mm diperbuat daripada 0Cr18Ni9.
menggambarkan:
① Diameter silinder ialah 800mm, dan pengimpal boleh menggerudi ke dalam silinder untuk mengimpal. Oleh itu, jahitan membujur dan bulat silinder dikimpal pada kedua-dua belah dengan kimpalan arka elektrod.
② Tiada lubang pada peralatan ini, jadi kimpalan penutup hanya boleh dikimpal dari luar. Untuk memastikan kualiti kimpalan, kimpalan TIG digunakan sebagai sandaran. Walau bagaimanapun, logam belakang akan teroksida semasa kimpalan argon argon keluli tahan karat. Pada masa dahulu, hanya kaedah mengisi argon di belakang boleh digunakan untuk perlindungan. tidak baik. Untuk menyelesaikan kesukaran proses ini, Bahagian Kimpalan Syarikat Minyak & Lemak Nippon membangun dan mengeluarkan dawai kimpalan TIG keluli tahan karat pelindung belakang, yang merupakan dawai kimpalan dengan salutan khas, dan salutan (iaitu salutan ) akan menembusi ke dalam kolam lebur selepas lebur Di bahagian belakang, lapisan pelindung yang padat terbentuk, yang bersamaan dengan peranan salutan elektrod. Penggunaan wayar kimpalan ini betul-betul sama dengan dawai kimpalan TIG biasa, dan salutan tidak akan menjejaskan arka depan dan bentuk kolam lebur, yang mengurangkan kos kimpalan kimpalan argon argon keluli tahan karat. Dalam peralatan ini, jika perlindungan argon belakang digunakan, sisa argon adalah serius, jadi wayar kimpalan pelindung diri digunakan.
③ Untuk kimpalan fillet antara paip penyambung dan bebibir kimpalan rata, dan antara paip penyambung dan cangkerang, memandangkan bentuk dan keadaan kimpalan kimpalan di bahagian ini, kimpalan arka elektrod biasanya digunakan. Jika diameter paip penyambung terlalu kecil, untuk mengurangkan kesukaran mengimpal, kimpalan TIG juga boleh digunakan.
④ Kimpalan fillet antara sokongan dan cangkerang ialah kimpalan tanpa tekanan, dan kimpalan terlindung gas digunakan (gas pelindung adalah CO2 tulen), yang mempunyai kecekapan tinggi dan bentuk kimpalan yang baik. TFW-308L ialah gred boleh guna kimpalan dan model guna guna kimpalannya ialah E308LT1-1 (AWS A5.22).
