El acero inoxidable austenítico está representado por el acero 18Cr-8Ni. En principio, el precalentamiento antes de soldar y el tratamiento térmico después de soldar son innecesarios. Generalmente tiene un buen rendimiento de soldadura. El acero inoxidable de alta aleación con alto contenido de níquel y molibdeno es propenso a sufrir grietas por alta temperatura durante la soldadura. Además, es probable que se produzca fragilización de fase. La ferrita generada bajo la acción de elementos generadores de ferrita provoca fragilización a baja temperatura, así como una reducción de la resistencia a la corrosión y del agrietamiento por corrosión bajo tensión. Después de la soldadura, las propiedades mecánicas de la unión soldada son generalmente buenas. Sin embargo, cuando hay carburo de cromo en el límite de grano de la zona afectada por el calor, se puede formar fácilmente una capa empobrecida en cromo. conducir fácilmente a la corrosión intergranular durante el uso. Para evitar problemas, se deben utilizar grados con bajo contenido de carbono (C≤0,03) o grados con titanio y niobio añadidos. Para prevenir grietas por alta temperatura en los metales de soldadura, generalmente se considera eficaz controlar la ferrita delta en la austenita. Generalmente se recomienda contener más de 5 delta de ferrita a temperatura ambiente. Para el acero cuyo objetivo principal es la resistencia a la corrosión, se deben seleccionar tipos de acero estables y con bajo contenido de carbono y se debe realizar un tratamiento térmico posterior a la soldadura adecuado; sin embargo, el acero cuyo objetivo principal es la resistencia estructural no debe estar sujeto al calor posterior a la soldadura; Tratamiento para evitar la precipitación de carburos y la fragilización en fase delta.
El acero inoxidable dúplex tiene una baja susceptibilidad a las grietas por soldadura. Sin embargo, el aumento del contenido de ferrita en la zona afectada por el calor aumentará la susceptibilidad a la corrosión intergranular, lo que puede conducir a una disminución de la resistencia a la corrosión y un deterioro de la tenacidad a baja temperatura.
Para el acero inoxidable endurecido por precipitación, existen problemas como el ablandamiento de la zona afectada por el calor de la soldadura.
Puntos clave para seleccionar varillas de soldadura de acero inoxidable austenítico:
El acero inoxidable se utiliza principalmente para resistencia a la corrosión, pero también se utiliza como acero resistente al calor y acero de baja temperatura. Por lo tanto, al soldar acero inoxidable, el rendimiento del electrodo debe ser consistente con el uso de acero inoxidable. Las varillas de soldadura de acero inoxidable deben seleccionarse en función del material base y las condiciones de trabajo (incluida la temperatura de trabajo y los medios de contacto, etc.). ).
1. En términos generales, las varillas de soldadura recubiertas se pueden seleccionar en función del material del material base. Puede elegir una varilla de soldadura revestida que tenga la misma o similar composición que el material base. Por ejemplo: A102 corresponde a 0cr 19ni 9; A137 corresponde a 1Cr18Ni9Ti.
2. Dado que el contenido de carbono tiene una gran influencia en la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, generalmente se seleccionan electrodos de acero inoxidable cuyo contenido de carbono del metal depositado no sea superior al del metal base. Por ejemplo, 316L debe elegir el electrodo A022.
3. El metal de soldadura del acero inoxidable austenítico debe garantizar sus propiedades mecánicas. Esto se puede verificar mediante la calificación del procedimiento de soldadura.
4. Para acero inoxidable resistente al calor (acero austenítico resistente al calor) que trabaja a altas temperaturas, la varilla de soldadura seleccionada debe cumplir principalmente con la resistencia al agrietamiento en caliente del metal de soldadura y el rendimiento a alta temperatura del mismo. unión soldada.
(1) Las varillas de soldadura de acero inoxidable austenítico-ferrítico se utilizan generalmente para acero austenítico resistente al calor con Cr/Ni≥1, como 1Cr18Ni9Ti, y el metal de soldadura contiene ferrita 2-5. Cuando el contenido de ferrita es demasiado bajo, la resistencia al agrietamiento del metal de soldadura es pobre; si es demasiado alto, se forma fácilmente una fase de fragilización σ y se producen grietas durante el uso prolongado o el tratamiento térmico a alta temperatura. Como A002, A102, A137.
En algunas aplicaciones especiales en las que se puede requerir soldadura de todos los metales austeníticos, se pueden utilizar electrodos como A402 y A407.
(2) Cromo/níquel
5. Para acero inoxidable resistente a la corrosión que trabaja en diversos medios corrosivos, las varillas de soldadura deben seleccionarse de acuerdo con el medio y la temperatura de trabajo, y su corrosión. Se debe garantizar la resistencia a la corrosión (ensayo de comportamiento a la corrosión de uniones soldadas).
(1) Para medios corrosivos con temperaturas de funcionamiento superiores a 300 °C, se deben utilizar varillas de soldadura que contengan elementos estabilizadores de Ti o Nb o acero inoxidable con contenido ultra bajo de carbono. Como A137 o A002.
(2) Para medios que contienen ácido sulfúrico diluido o ácido clorhídrico, a menudo se utilizan electrodos de acero inoxidable que contienen molibdeno o cobre molibdeno, como A032 y A052.
(3) Los electrodos de acero inoxidable que no contienen titanio ni niobio se pueden utilizar en equipos débilmente corrosivos o solo para evitar la contaminación por corrosión.
Para garantizar la resistencia a la corrosión bajo tensión del metal de soldadura, se utilizan materiales de soldadura de superaleación, es decir, el contenido de elementos de aleación resistentes a la corrosión (Cr, Mo, Ni, etc.). ) más alto que el material original. Por ejemplo, los materiales de soldadura 00Cr18Ni12Mo2 (como el A022) se utilizan para soldar piezas soldadas de 00Cr19Ni10.
6. Para el acero inoxidable austenítico que trabaja a baja temperatura, se debe garantizar la tenacidad al impacto a baja temperatura de la junta soldada a la temperatura de funcionamiento, por lo que se utilizan electrodos austeníticos puros. Por ejemplo A402 y A407.
7. También se pueden seleccionar electrodos de aleación a base de níquel. Por ejemplo, utilice materiales de soldadura a base de níquel con Mo hasta 9 para soldar acero inoxidable súper austenítico Mo6.
8. Selección del tipo de recubrimiento en la varilla de soldadura:
(1) Dado que el metal de soldadura del acero austenítico dúplex contiene una cierta cantidad de ferrita, tiene buena plasticidad y tenacidad. Desde la perspectiva de la resistencia al agrietamiento del metal de soldadura, la diferencia entre los electrodos con revestimiento alcalino y los electrodos con revestimiento de titanio-calcio no es tan significativa como la de los electrodos de acero al carbono. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, los electrodos con código de tipo de recubrimiento 17 o 16 (como A102A, A102, A132, etc.) se utilizan ampliamente en términos de rendimiento del proceso de soldadura.
(2) Solo cuando la rigidez estructural es muy alta o la resistencia al agrietamiento del metal de soldadura es pobre (como algunos aceros inoxidables al cromo martensítico y acero inoxidable austenítico puro al cromo-níquel, etc.), alcalino Se considerarán electrodos de acero inoxidable recubiertos (como A107, A407, etc.) con código de recubrimiento 15.
En resumen, la soldadura de acero inoxidable austenítico tiene sus características únicas, y la selección de electrodos de acero inoxidable austenítico es particularmente destacable. Sólo de esta manera se pueden realizar diferentes métodos de soldadura y varillas de soldadura de diferentes materiales, y las varillas de soldadura de acero inoxidable deben seleccionarse de acuerdo con el material base y las condiciones de trabajo (incluida la temperatura de trabajo y el medio de contacto, etc.). ).Sólo así se puede conseguir la calidad de soldadura esperada.
Análisis de defectos del acero inoxidable austenítico y medidas preventivas
(1) Es probable que se produzcan grietas en caliente
El acero inoxidable austenítico es más propenso a sufrir grietas en caliente durante la soldadura proceso, incluidas grietas longitudinales y transversales en soldaduras, grietas en cráter, grietas de raíz en soldaduras de imprimación y grietas entre capas en soldaduras multicapa, etc. , especialmente para acero inoxidable austenítico con alto contenido de níquel.
1. Razones
(1) El acero inoxidable austenítico tiene una gran distancia entre las líneas de líquido y sólido, un tiempo de cristalización prolongado y una fuerte dirección de cristalización de austenita monofásica, por lo que hay impurezas. La segregación es relativamente grave.
(2) La conductividad térmica es pequeña y el coeficiente de expansión lineal es grande, lo que producirá una gran tensión de soldadura interna (generalmente la tensión de tracción de la soldadura y la zona afectada por el calor).
(3) Componentes en acero inoxidable austenítico, como carbono, azufre, fósforo, níquel, etc. , se formarán cristales de bajo punto de fusión en el baño fundido. Por ejemplo, el punto de fusión del Ni3S2 formado por S y Ni es de 645°C, mientras que el punto de fusión del cristal de Ni-Ni3S2*** es de solo 625°C.
2. Medidas preventivas
(1) El metal de soldadura con estructura de doble fase debe ser austenita y ferrita en la medida de lo posible, y el contenido de ferrita debe controlarse entre 3 y 5. A continuación, esto puede alterar la dirección de los cristales columnares de austenita y refinar los granos. Además, la ferrita puede disolver más impurezas que la austenita, reduciendo así la segregación de cristales de bajo punto de fusión en los límites de los granos de austenita.
(2) Medidas del proceso de soldadura: durante el proceso de soldadura, utilice electrodos con revestimiento alcalino de alta calidad, energía de línea pequeña, corriente pequeña, soldadura rápida y sin oscilaciones, llene el cráter del arco al final tanto como sea posible. como sea posible y utilizar imprimación para soldadura por arco de argón puede reducir la tensión de soldadura y reducir el agrietamiento del cráter del arco.
(3) Controlar la composición química y limitar estrictamente el contenido de S, P y otras impurezas en la soldadura para reducir los cristales de bajo punto de fusión.
(2) Corrosión intergranular
La corrosión se produce entre granos, lo que resulta en una pérdida de fuerza de unión entre los granos y una pérdida casi completa de resistencia. Cuando se le aplica tensión, se fracturará a lo largo de los límites de los granos.
1. Razón
De acuerdo con la teoría de la deficiencia de cromo, cuando la soldadura y la zona afectada por el calor se calientan a la temperatura de sensibilización (zona de temperatura peligrosa) de 450 ~ 850 °C, el carbono sobresaturado El radio atómico del Cr es grande y la velocidad de difusión es lenta. Se difunde hasta el límite del grano de austenita y forma Cr23C6 con el compuesto de cromo en el límite del grano, lo que resulta en un límite de grano deficiente en cromo, que es insuficiente para la corrosión. resistencia.
2. Medidas preventivas
(1) Se utilizan materiales de soldadura de acero inoxidable con bajo contenido de carbono o ultra bajo carbono (W(C)≤0,03) para controlar el contenido de carbono. Por ejemplo, A002.
(2) Agregue estabilizadores al acero y a los materiales de soldadura. Agregue elementos como Ti y Nb que tienen una mayor afinidad por el C que el Cr, que pueden combinarse con el C para formar carburos estables, evitando así los límites de grano de austenita. .Deficiencia de cromo.
El acero inoxidable y los materiales de soldadura de uso común contienen Ti y Nb, como acero 1Cr18Ni9Ti, acero 18Ni12Mo2Ti, electrodo E347-15, alambre de soldadura H0Cr19Ni9Ti, etc.
(3) Cierta cantidad de elementos formadores de ferrita, como cromo, silicio, aluminio, molibdeno, etc. El alambre o electrodo de soldadura se funde en la soldadura en una estructura bidireccional, lo que hace que la soldadura forme una estructura de doble fase de austenita y ferrita. Dado que la velocidad de difusión del Cr en la ferrita es más rápida que la velocidad de difusión en la austenita, el Cr se difunde hacia los límites de los granos de la ferrita más rápidamente, lo que reduce la deficiencia de cromo en los límites de los granos de la austenita. En términos generales, el contenido de ferrita en el metal de soldadura se controla entre 5 y 10. Si hay demasiada ferrita, la soldadura se volverá quebradiza.
(4) Enfriamiento rápido Dado que el acero inoxidable austenítico no se endurece, durante el proceso de soldadura, podemos intentar aumentar la velocidad de enfriamiento de la unión soldada, como usando almohadillas de cobre o enfriando directamente la unión soldada con agua. Durante el proceso de soldadura, se pueden utilizar medidas como baja corriente, alta velocidad de soldadura, arco corto y soldadura de múltiples pasadas para acortar el tiempo de residencia de la junta soldada en la zona de temperatura peligrosa para evitar la formación de áreas empobrecidas de cromo.
(5) Después del tratamiento con solución sólida o la soldadura con tratamiento térmico de homogeneización, la junta soldada se calienta a 1050 ~ 1100 °C para redisolver los carburos en austenita y luego se enfría rápidamente para formar una austenita monofásica estable. estructura corporal. Además, el tratamiento térmico de homogeneización también se puede realizar a 850 ~ 900 °C durante 2 horas. En este momento, el Cr en los granos de austenita se difunde hacia los límites de los granos, y el contenido de Cr en los límites de los granos vuelve a alcanzar más de 12, y no se producirá corrosión intergranular.
(3) Fisuración por corrosión bajo tensión
Daño por corrosión del metal bajo la acción combinada de tensión y medios corrosivos. Con base en casos de fisuración por corrosión bajo tensión y estudios experimentales de equipos y componentes de acero inoxidable, se puede considerar que a una determinada temperatura, bajo la acción combinada de una determinada tensión de tracción estática y un medio electroquímico específico, es probable que todos los aceros inoxidables existentes produzcan corrosión por tensión. Una de las características más importantes de la corrosión bajo tensión es la selectividad de los medios de corrosión y las combinaciones de materiales. La corrosión por tensión del acero inoxidable austenítico es causada principalmente por ácido clorhídrico y cloruro que contiene iones cloruro, así como por ácido sulfúrico, ácido nítrico, hidróxido (álcali), agua de mar, vapor, solución acuosa de H2S, solución acuosa concentrada de NaHCO3 NH3 NaCl y otros medios.
1. Razones
El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) es un fenómeno de agrietamiento retardado de uniones soldadas bajo tensión de tracción en un ambiente corrosivo específico. El agrietamiento por corrosión bajo tensión de uniones soldadas de acero inoxidable austenítico es un modo de falla grave de las uniones soldadas, que se manifiesta como falla frágil sin deformación plástica.
2. Medidas preventivas
(1) Formule razonablemente el proceso de moldeo y el proceso de ensamblaje para reducir la deformación por trabajo en frío tanto como sea posible, evitar el ensamblaje forzado y prevenir diversas cicatrices (varios tipos). ) durante el proceso de ensamblaje Las cicatrices de ensamblaje y las marcas de quemaduras por arco se convertirán en la fuente de grietas SCC y causarán fácilmente picaduras de corrosión.
(2) La selección razonable de materiales de soldadura debe combinar bien con el metal base y no. producir estructuras indeseables, como engrosamiento del grano, martensita dura y quebradiza, etc.
(3) Utilice procesos de soldadura adecuados para garantizar que las soldaduras estén bien formadas y no tengan defectos como concentración de tensión o corrosión por picaduras. Y adopte una secuencia de soldadura razonable, como socavar para reducir el nivel de tensión residual de la soldadura, por ejemplo, evite las soldaduras cruzadas, cambie las ranuras en forma de Y por ranuras en forma de X, reduzca adecuadamente el ángulo de la ranura, use pases de soldadura cortos, use. energía de línea pequeña, etc.
(4) Tratamiento térmico posterior a la soldadura para aliviar la tensión, como recocido completo o recocido posterior a la soldadura cuando el tratamiento térmico es difícil, se utiliza martillado posterior a la soldadura o granallado;
(5) Medidas de gestión de producción: controlar las impurezas en el medio, como O2, N2, H2O en medio de amoníaco líquido, H2S en gas licuado de petróleo, O2, Fe3, Cr6 en solución de cloruro, anticorrosión. tratamiento, como recubrimiento, revestimiento o protección catódica, agregando inhibidores de corrosión
Fragilidad de las uniones soldadas
Después de que la soldadura de acero inoxidable austenítico se calienta a alta temperatura durante un período de tiempo, la resistencia al impacto disminuirá. Este fenómeno se llama frágil.
1. Fragilización del metal de soldadura a baja temperatura (fragilidad a 475 °C)
(1) Motivo
Después de calentar a 350 ~ 500 °C, ferrita La plasticidad y tenacidad de la estructura de soldadura de doble fase con un gran contenido de volumen (más de 15 ~ 20) se reducirán significativamente. Debido a que la velocidad de fragilización es más rápida a 475 ℃, se llama fragilización de 475 ℃. Para las uniones soldadas de acero inoxidable austenítico, la resistencia a la corrosión o la resistencia a la oxidación no siempre son las propiedades más críticas. Cuando se utiliza a bajas temperaturas, la tenacidad plástica del metal de soldadura se convierte en una propiedad clave. Para cumplir con los requisitos de tenacidad a baja temperatura, la estructura de soldadura generalmente espera obtener una estructura de austenita única para evitar la existencia de ferrita delta. La presencia de ferrita delta siempre empeora la tenacidad a bajas temperaturas, y cuanto mayor es el contenido, más grave es esta fragilización.
(2) Medidas de prevención y control
① Con la premisa de garantizar la resistencia al agrietamiento y la resistencia a la corrosión del metal de soldadura, la ferrita debe controlarse a un nivel bajo, aproximadamente 5 .
②El enfriamiento a 900 ℃ puede eliminar la fragilidad de la soldadura a 475 ℃.
2. Fragilidad de la fase σ de las uniones soldadas
(1) Razones
Cuando las uniones soldadas de acero inoxidable austenítico se utilizan durante mucho tiempo en el rango de temperatura de 375 ~ 875 ℃, se produce un compuesto intermetálico de FeCr llamado fase σ. La fase σ es dura y quebradiza (HRC gt68). La precipitación de la fase σ provoca una fuerte disminución en la tenacidad al impacto de la soldadura, lo que se denomina fragilización de la fase σ. Generalmente, la fase σ solo aparece en soldaduras con estructuras de dos fases; cuando la temperatura de servicio supera los 800 ~ 850 °C, la fase σ también precipitará en soldaduras austeníticas monofásicas.
(2) Medidas preventivas
① Limite el contenido de ferrita en el metal de soldadura (menos de 15, utilice materiales de soldadura de superaleación, es decir, materiales de soldadura con alto contenido de níquel, y estrictamente); controlar Cr, Mo, Ti, Nb y otros elementos.
(2) Utilice especificaciones pequeñas para reducir el tiempo de residencia del metal de soldadura a altas temperaturas.
③ Realice un tratamiento con solución sólida en la fase σ precipitada si las condiciones lo permiten, de modo que la fase σ pueda disolverse en austenita.
④ Calienta la junta soldada a 1000 ~ 1050 ℃ y luego enfríala rápidamente. La fase σ generalmente no ocurre en el acero 1Cr18Ni9Ti.
3. La línea de fusión es muy frágil.
(1) Razón
Cuando el acero inoxidable austenítico se utiliza a alta temperatura durante mucho tiempo, una pequeña cantidad de granos fuera de la línea de fusión sufrirán una fractura frágil.
(2) Medidas de prevención y control
Añadir Mo al acero puede mejorar la resistencia del acero a la fractura frágil a altas temperaturas.
A través del análisis anterior, sólo seleccionando racionalmente las medidas del proceso de soldadura o los materiales de soldadura anteriores se pueden evitar los defectos de soldadura anteriores. El acero inoxidable austenítico tiene una excelente soldabilidad y casi todos los métodos de soldadura se pueden utilizar para soldar acero inoxidable austenítico. Entre los diversos métodos de soldadura, la soldadura por arco con electrodos tiene la ventaja de adaptarse a diversas posiciones y diferentes espesores de placa, y se utiliza ampliamente.
Puedes modificarlo según el artículo anterior.