Acero inoxidable para recipientes a presión y sus características de soldadura
El llamado acero inoxidable se refiere a agregar una cierta cantidad de cromo al acero, de manera que el acero se encuentra en un estado pasivado y tiene las características de no oxidarse. Para lograr este propósito, su contenido de cromo debe estar por encima del 12 por ciento. Para mejorar la pasivación del acero, a menudo se añaden al acero inoxidable elementos como el níquel y el molibdeno que pueden pasivar el acero. Generalmente conocido como acero inoxidable es en realidad un término general para el acero inoxidable y el acero resistente a los ácidos. El acero inoxidable no es necesariamente resistente a los ácidos, y el acero resistente a los ácidos generalmente tiene buenas propiedades inoxidables. El acero inoxidable se puede dividir en cuatro categorías según la estructura del acero, a saber, acero inoxidable austenítico, acero inoxidable ferrítico, acero inoxidable martensítico y acero inoxidable dúplex austenítico-ferrítico.
1. Acero inoxidable austenítico y sus características de soldadura
El acero inoxidable austenítico es el acero inoxidable más utilizado, y el tipo alto en Cr-Ni es el más común. En la actualidad, el acero inoxidable austenítico se puede dividir aproximadamente en tipo Cr18-Ni8, tipo Cr25-Ni20 y tipo Cr25-Ni35. El acero inoxidable austenítico tiene las siguientes características de soldadura:
① La soldadura de acero inoxidable austenítico agrietado en caliente tiene una conductividad térmica pequeña y un gran coeficiente de expansión lineal, por lo que durante el proceso de soldadura, el tiempo de residencia a alta temperatura de la junta soldada es más largo y la soldadura es fácil de formar un grano columnar grueso estructura. Si el contenido de elementos de impureza como azufre, fósforo, estaño, antimonio y niobio es alto, se formará un eutéctico de bajo punto de fusión entre los granos y se formarán fácilmente grietas de solidificación en la soldadura cuando la unión soldada se someta a altas esfuerzo de tracción. Las grietas de licuefacción se forman en la zona afectada por el calor, todas las cuales pertenecen a las grietas por calor de soldadura. La forma más efectiva de prevenir las grietas en caliente es reducir los elementos de impureza que son propensos a producir eutécticos de bajo punto de fusión en acero y consumibles de soldadura y hacer que el acero inoxidable austenítico de cromo-níquel contenga de 4 a 12 por ciento de estructura de ferrita.
② Corrosión intergranular De acuerdo con la teoría del agotamiento del cromo, la precipitación de carburo de cromo en la superficie intergranular, que resulta en el agotamiento del cromo en el límite de grano, es la causa principal de la corrosión intergranular. Por lo tanto, la elección de consumibles de soldadura con ultra bajo contenido de carbono o consumibles de soldadura que contengan elementos estabilizadores como el niobio y el titanio es la principal medida para prevenir la corrosión intergranular.
③ Agrietamiento por corrosión bajo tensión El agrietamiento por corrosión bajo tensión generalmente se manifiesta como una falla por fragilidad, y el proceso de daño lleva poco tiempo, por lo que el daño es grave. La causa principal del agrietamiento por corrosión bajo tensión del acero inoxidable austenítico es la tensión residual de la soldadura. El cambio de estructura de las uniones soldadas o la existencia de concentración de tensión, y la concentración del medio de corrosión local también son las razones que afectan el agrietamiento por corrosión bajo tensión.
④ Fragilización de la fase σ de las uniones soldadas La fase σ es un tipo de compuesto intermetálico duro y quebradizo, que se acumula principalmente en los límites de grano de los granos columnares. Tanto la fase como la fase δ pueden sufrir una transición de fase σ. Por ejemplo, cuando la soldadura tipo Cr25Ni20 se calienta a 800 grados ~ 900 grados, se producirá una fuerte transformación →δ. Para el acero inoxidable austenítico al cromo-níquel, especialmente el acero inoxidable al cromo-níquel-molibdeno, es probable que ocurra una transformación de fase δ→σ, principalmente porque los elementos de cromo y molibdeno tienen una transformación sigma obvia, cuando el contenido de ferrita δ en la soldadura excede el 12 por ciento. , la transformación de δ→σ es muy obvia, lo que resulta en una fragilización evidente del metal de soldadura, razón por la cual la capa superficial en la pared interna del reactor de hidrogenación de pared caliente controla el contenido de ferrita δ en un 3 a 10 por ciento. razón.
2. Acero inoxidable ferrítico y sus características de soldadura
El acero inoxidable ferrítico se divide en dos categorías: acero inoxidable ferrítico ordinario y acero inoxidable ferrítico ultrapuro. Entre ellos, el acero inoxidable ferrítico ordinario tiene el tipo Cr12 ~ Cr14, como 00Cr12, 0Cr13Al; tipo Cr16 ~ Cr18, como 1Cr17Mo; Cr25 ~ 30 tipo.
Debido al alto contenido de carbono y nitrógeno en el acero inoxidable ferrítico ordinario, es difícil de procesar y soldar, y la resistencia a la corrosión es difícil de garantizar, por lo que el uso es limitado. En el acero inoxidable ferrítico ultrapuro, el carbono y el nitrógeno del acero están estrictamente controlados. La cantidad total de nitrógeno generalmente se controla en tres niveles de 0.035 por ciento a 0.045 por ciento, 0.030 por ciento y 0,010 por ciento a 0,015 por ciento. Al mismo tiempo, se agregan los elementos de aleación necesarios para mejorar aún más la resistencia a la corrosión y el rendimiento integral del acero. En comparación con el acero inoxidable ferrítico común, el acero inoxidable ferrítico ultrapuro con alto contenido de cromo tiene buena resistencia a la corrosión uniforme, la corrosión por picaduras y la corrosión por tensión, y es ampliamente utilizado en equipos petroquímicos. El acero inoxidable ferrítico tiene las siguientes características de soldadura:
① Bajo la acción de la alta temperatura de soldadura, los granos en la zona afectada por el calor donde la temperatura de calentamiento supera los 1000 grados, especialmente en el área cercana a la costura, crecerán rápidamente. Incluso si se enfría rápidamente después de la soldadura, la fuerte disminución de la tenacidad y la alta tendencia a la corrosión intergranular.
② El acero ferrítico en sí tiene un mayor contenido de cromo, más elementos nocivos como el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, etc., una temperatura de transición frágil más alta y una mayor sensibilidad a la muesca. Por lo tanto, la fragilización posterior a la soldadura es más grave.
③ Cuando se calienta y se enfría lentamente a 400 grados ~ 600 grados durante mucho tiempo, se producirá fragilidad a 475 grados, lo que reducirá seriamente la dureza a temperatura ambiente. Después de calentar durante mucho tiempo a 550 °C ~ 820 °C, la fase σ se precipita fácilmente de la ferrita y su plasticidad y dureza también se reducen significativamente.
3. Acero inoxidable martensítico y sus características de soldadura
El acero inoxidable martensítico se puede dividir en acero inoxidable martensítico tipo Cr13, acero inoxidable martensítico con bajo contenido de carbono y acero inoxidable súper martensítico. El tipo Cr13 tiene un rendimiento anticorrosión general. A partir de acero inoxidable martensítico a base de Cr12-, debido a la adición de níquel, molibdeno, tungsteno, vanadio y otros elementos de aleación, no solo tiene cierta resistencia a la corrosión, sino que también tiene alta resistencia a altas temperaturas y resistencia a altas temperaturas. . Propiedades de oxidación.
Características de soldadura del acero inoxidable martensítico: la costura de soldadura de acero inoxidable martensítico tipo Cr13 y la zona afectada por el calor tienen una tendencia de endurecimiento particularmente grande, y la unión soldada puede obtener martensita dura y quebradiza en condiciones de enfriamiento por aire. Bajo la acción de la soldadura, es fácil que aparezcan grietas en frío por soldadura. Cuando la tasa de enfriamiento es pequeña, se formarán ferrita gruesa y carburos intergranulares en el área cercana a la costura y el metal de soldadura, lo que reducirá significativamente la plasticidad y dureza de la unión.
Después de que la soldadura y la zona afectada por el calor del acero inoxidable con bajo contenido de carbono y súper martensítico se enfrían, todos ellos se transforman en martensita con bajo contenido de carbono, pero no hay un fenómeno de endurecimiento evidente y tienen un buen rendimiento de soldadura.
Selección de consumibles de soldadura de acero inoxidable para recipientes a presión
1. Selección de consumibles de soldadura de acero inoxidable austenítico
El principio de selección de los consumibles de soldadura de acero inoxidable austenítico es garantizar que la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas del metal de soldadura sean básicamente equivalentes o superiores a las del metal base en condiciones de ausencia de grietas. fósforo. Para el acero inoxidable austenítico resistente a la corrosión, generalmente se desea que contenga una cierta cantidad de ferrita, que no solo puede garantizar una buena resistencia al agrietamiento, sino también una buena resistencia a la corrosión. Sin embargo, en algunos medios especiales, como el metal de soldadura de los equipos de urea, no se permite que exista ferrita, de lo contrario se reducirá su resistencia a la corrosión. Para aceros austeníticos resistentes al calor, se debe considerar el control del contenido de ferrita en el metal de soldadura. Para soldaduras de acero austenítico operadas a alta temperatura durante mucho tiempo, el contenido de ferrita en el metal de soldadura no debe exceder el 5 por ciento. Los lectores pueden estimar el contenido de ferrita correspondiente según el equivalente de cromo y el equivalente de níquel en el metal de soldadura según el diagrama de Schaeffler.
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2. Selección de consumibles de soldadura de acero inoxidable ferrítico
Existen básicamente tres tipos de consumibles de soldadura de acero inoxidable ferrítico: 1) consumibles de soldadura cuya composición básicamente coincide con el metal base; 2) consumibles de soldadura austenítica; 3) consumibles de soldadura de aleación a base de níquel, que rara vez se utilizan debido a sus altos precios.
Los consumibles de soldadura de acero inoxidable ferrítico pueden fabricarse con materiales equivalentes al metal base, pero cuando el grado de restricción es grande, es fácil que se produzcan grietas. El tratamiento térmico se puede utilizar después de la soldadura para restaurar la resistencia a la corrosión y mejorar la plasticidad de las juntas. El uso de consumibles de soldadura austeníticos puede evitar el precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura, pero para varios aceros que no contienen elementos estables, la sensibilización de la zona afectada por el calor aún existe, y los consumibles de soldadura austeníticos de cromo-níquel 309 y 310 son comúnmente usado. Para acero Cr17, también se pueden usar consumibles de soldadura 308. Los consumibles de soldadura con alto contenido de aleación son beneficiosos para mejorar la plasticidad de las uniones soldadas. El metal de soldadura austenítico o austenítico-ferrítico es básicamente tan fuerte como el metal base ferrítico, pero en algunos medios corrosivos, la resistencia a la corrosión de la soldadura puede ser muy diferente a la del metal base. Preste atención al elegir los materiales de soldadura.
3. Selección de consumibles de soldadura de acero inoxidable martensítico
En acero inoxidable, el acero inoxidable martensítico se puede ajustar mediante tratamiento térmico. Por lo tanto, para garantizar los requisitos de desempeño, especialmente para el acero inoxidable martensítico resistente al calor, la composición de la soldadura debe ser lo más cercana posible a la composición del metal base. Para evitar grietas en frío, también se pueden usar consumibles de soldadura austeníticos, y la resistencia de la soldadura en este momento debe ser menor que la del metal base.
Cuando la composición de la soldadura es similar a la del metal base, la soldadura y la zona afectada por el calor se endurecerán y se volverán quebradizas al mismo tiempo, y aparecerá una zona de reblandecimiento en la zona afectada por el calor. Para evitar el agrietamiento en frío, los componentes con un grosor de más de 3 mm a menudo deben precalentarse y, a menudo, se requiere un tratamiento térmico después de la soldadura para mejorar el rendimiento de la unión. Dado que el coeficiente de expansión térmica del metal de soldadura y el metal base son básicamente los mismos, es posible eliminar completamente la soldadura después del tratamiento térmico. estrés.
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Cuando no se permite precalentar o tratar térmicamente la pieza de trabajo, se puede seleccionar la costura de soldadura austenítica. Debido a que la costura de soldadura tiene una gran plasticidad y tenacidad, puede relajar la tensión de soldadura y disolver más hidrógeno, reduciendo así la tensión de la unión. Tendencia al agrietamiento en frío, pero las uniones con materiales desiguales, debido a los diferentes coeficientes de expansión térmica, pueden generar tensión de corte en la zona de fusión bajo el ambiente de trabajo de temperatura circulante, lo que resulta en la falla de la unión.
Para el acero martensítico simple tipo Cr13, cuando no se utiliza la soldadura con estructura austenítica, no hay mucho espacio para el ajuste de la composición de la soldadura, que generalmente es la misma que la matriz del metal base, pero las impurezas nocivas como S, P y Si debe ser limitado. Si puede promover la formación de martensita gruesa en soldaduras de acero martensítico Cr13. Reducir el contenido de C es beneficioso para reducir la templabilidad, y la existencia de una pequeña cantidad de elementos como Ti, N o Al en la soldadura también puede refinar los granos y reducir la templabilidad.
Para el acero resistente al calor martensítico a base de Cr12- aleado de múltiples componentes, el propósito principal es la resistencia al calor, y los consumibles de soldadura austeníticos generalmente no se usan, y se espera que la composición de la soldadura esté cerca del metal base. Al ajustar la composición, se debe asegurar que la soldadura no presente una fase de ferrita, porque es muy perjudicial para el rendimiento, porque los principales componentes del acero termorresistente martensítico a base de Cr13-son en su mayoría elementos de ferrita ( como Mo, Nb, W, V, etc.), para que toda la estructura sea martensítica uniforme, se debe equilibrar con elementos austeníticos, es decir, debe haber elementos apropiados como C, Ni, Mn, y N.
El acero inoxidable martensítico tiene una tendencia muy alta al agrietamiento en frío, por lo que es necesario mantener estrictamente el bajo contenido de hidrógeno, incluso el hidrógeno ultrabajo, y se debe prestar atención a esto al seleccionar los materiales de soldadura.
Puntos clave de la soldadura de acero inoxidable para recipientes a presión
1. Puntos clave de la soldadura de acero inoxidable austenítico
En general, los aceros inoxidables austeníticos tienen una excelente soldabilidad. Casi todos los métodos de soldadura por fusión se pueden utilizar para soldar acero inoxidable austenítico, y las propiedades termofísicas y las características de la microestructura del acero inoxidable austenítico determinan los puntos clave de su proceso de soldadura.
① Debido a la pequeña conductividad térmica y al gran coeficiente de expansión térmica del acero inoxidable austenítico, es fácil producir grandes deformaciones y tensiones de soldadura durante la soldadura, por lo que se debe seleccionar el método de soldadura con energía de soldadura concentrada tanto como sea posible.
② Debido a la pequeña conductividad térmica del acero inoxidable austenítico, puede obtener una mayor profundidad de penetración que el acero de baja aleación bajo la misma corriente. Al mismo tiempo, debido a su alta resistividad, para evitar el enrojecimiento del electrodo durante la soldadura por arco, la corriente de soldadura es menor que la de los electrodos de acero al carbono o acero de baja aleación del mismo diámetro.
③ Especificaciones de soldadura. Por lo general, no use una gran cantidad de energía de entrada para soldar. Para la soldadura por arco con electrodo, es recomendable utilizar electrodos de pequeño diámetro para una soldadura rápida de varias pasadas. Para soldaduras de alta demanda, incluso vierta agua fría para acelerar el enfriamiento. Para acero inoxidable austenítico puro y acero inoxidable súper austenítico, debido a la sensibilidad al agrietamiento térmico Si es grande, la energía de la línea de soldadura debe controlarse estrictamente para evitar el crecimiento grave de granos de soldadura y la aparición de grietas en caliente.
④ Para mejorar la resistencia al agrietamiento térmico y la resistencia a la corrosión de la soldadura, se debe prestar especial atención a la limpieza del área de soldadura durante la soldadura para evitar que elementos dañinos penetren en la soldadura.
⑤ El acero inoxidable austenítico generalmente no requiere precalentamiento durante la soldadura. Para evitar el crecimiento de granos y la precipitación de carburos en la costura de soldadura y la zona afectada por el calor, y garantizar la plasticidad, tenacidad y resistencia a la corrosión de la junta soldada, se debe controlar una temperatura intermedia más baja, que generalmente no exceda los 150 grados.
2. Puntos de soldadura de acero inoxidable ferrítico
El acero inoxidable ferrítico tiene relativamente más elementos formadores de ferrita, relativamente menos elementos formadores de austenita, y el material tiene menos tendencia a endurecerse y agrietarse en frío. Bajo la acción del ciclo térmico de soldadura del acero inoxidable ferrítico, los granos en la zona afectada por el calor crecen de forma evidente y la dureza y plasticidad de la junta disminuyen considerablemente. El grado de crecimiento del grano en la zona afectada por el calor depende de la temperatura máxima alcanzada durante la soldadura y su tiempo de mantenimiento. Por lo tanto, al soldar acero inoxidable ferrítico, se debe utilizar en la medida de lo posible una energía de línea pequeña, es decir, un método de concentración de energía, como TIG de corriente pequeña, soldadura manual con electrodos de diámetro pequeño, etc. como la ranura de espacio estrecho, la alta velocidad de soldadura y la soldadura multicapa deben adoptarse tanto como sea posible, y la temperatura entre capas debe controlarse estrictamente.
Debido al efecto del ciclo térmico de soldadura, generalmente el acero inoxidable ferrítico se sensibiliza en la zona de alta temperatura de la zona afectada por el calor y se produce corrosión intergranular en algunos medios. Después de la soldadura, se recoce a 700~850 grados para homogeneizar el cromo y restaurar su resistencia a la corrosión.
El acero inoxidable ferrítico común con alto contenido de cromo se puede soldar mediante soldadura por arco con electrodo, soldadura con protección de gas, soldadura por arco sumergido y otros métodos de soldadura. Debido a la baja plasticidad inherente del acero con alto contenido de cromo, así como al crecimiento de grano en la zona afectada por el calor y la acumulación de carburos y nitruros en los límites de grano causados por los ciclos térmicos de soldadura, la plasticidad y tenacidad de las uniones soldadas son muy altas. bajo. Es probable que se produzcan grietas cuando se utilizan consumibles de soldadura con una composición química similar a la del metal base y el grado de restricción es grande. Para prevenir grietas y mejorar la plasticidad de las juntas y la resistencia a la corrosión, tomando como ejemplo la soldadura por arco con electrodo, se pueden tomar las siguientes medidas tecnológicas.
① Precaliente a unos 100 ~ 150 grados para soldar el material en un estado resistente. Cuanto mayor sea el contenido de cromo, mayor debe ser la temperatura de precalentamiento.
② Soldadura con poca energía de entrada y sin balanceo. Durante la soldadura multicapa, la temperatura entre capas debe controlarse para que no supere los 150 grados, y la soldadura continua no debe usarse para reducir los efectos de la fragilización por alta temperatura y la fragilización por 475 grados.
③ Después de la soldadura, el recocido a 750 ~ 800 grados puede restaurar la resistencia a la corrosión y mejorar la plasticidad de la junta debido a la esferoidización de los carburos y la distribución uniforme del cromo. Después del recocido, debe enfriarse rápidamente para evitar la aparición de fase σ y fragilidad a 475 grados.
3. Puntos de soldadura de acero inoxidable martensítico
Para acero inoxidable martensítico tipo Cr13, cuando se utilizan electrodos del mismo material para soldar, con el fin de reducir la sensibilidad de las grietas en frío y asegurar la plasticidad y tenacidad de las uniones soldadas, se deben seleccionar electrodos de bajo hidrógeno y se deben tomar las siguientes medidas tomado al mismo tiempo:
① Precalentar. La temperatura de precalentamiento aumenta con el aumento del contenido de carbono del acero, generalmente en el rango de 100 a 350 grados.
② Después de calentar. Para uniones soldadas con alto contenido de carbono o alta restricción, se deben tomar medidas de calentamiento posterior después de soldar para evitar grietas inducidas por hidrógeno de soldadura.
③ Tratamiento térmico posterior a la soldadura. Para mejorar la plasticidad, la tenacidad y la resistencia a la corrosión de las juntas soldadas, la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura es generalmente de 650 °C ~ 750 °C, y el tiempo de retención se calcula en 1 h / 25 mm.
Para el acero inoxidable martensítico súper y bajo en carbono, generalmente no se requieren medidas de precalentamiento. Cuando el grado de restricción es grande o el contenido de hidrógeno en la soldadura es alto, se toman medidas de precalentamiento y postcalentamiento. La temperatura de precalentamiento es generalmente de 100 grados C ~ 150 grados C, la temperatura del tratamiento térmico posterior a la soldadura es de 590 ~ 620 grados. Para aceros martensíticos con mayor contenido de carbono. O cuando el precalentamiento previo a la soldadura y el tratamiento térmico posterior a la soldadura son difíciles de implementar y las uniones están muy restringidas, los consumibles de soldadura austeníticos también se pueden usar en ingeniería para mejorar la plasticidad y la tenacidad de las uniones soldadas y evitar grietas. Pero en este momento, cuando el metal de soldadura es austenítico o basado en austenita, en realidad es una coincidencia de baja resistencia en comparación con la resistencia del metal base, y el metal de soldadura y el metal base son diferentes en composición química, estructura metalográfica, térmica Las propiedades físicas y mecánicas son muy diferentes, y la tensión residual de la soldadura es inevitable, lo que puede causar fácilmente corrosión por tensión o daño por fluencia a alta temperatura.
Soldadura de acero inoxidable dúplex
1. Tipos de acero inoxidable dúplex
El acero inoxidable dúplex tiene una estructura dúplex de austenita más ferrita, y el contenido de las estructuras de dos fases
Básicamente lo mismo, por lo que tiene las características del acero inoxidable austenítico y el acero inoxidable ferrítico. El límite elástico puede alcanzar 400Mpa ~ 550MPa, que es el doble del acero inoxidable austenítico ordinario. En comparación con el acero inoxidable ferrítico, el acero inoxidable dúplex tiene alta tenacidad, baja temperatura de transición frágil, resistencia a la corrosión intergranular y rendimiento de soldadura significativamente mejorados; al mismo tiempo, conserva algunas características del acero inoxidable ferrítico, como fragilidad de 475 grados, alta conductividad térmica, pequeño coeficiente de expansión lineal, superplasticidad y magnetismo. En comparación con el acero inoxidable austenítico, la resistencia del acero inoxidable dúplex es alta, especialmente el límite elástico mejora significativamente, y el rendimiento de la resistencia a la corrosión por picaduras, la resistencia a la corrosión por tensión y la resistencia a la fatiga por corrosión también mejoran significativamente.
El acero inoxidable dúplex se clasifica según su composición química y se puede dividir en cuatro tipos: tipo Cr18, Cr23 (excluyendo Mo), tipo Cr22 y tipo Cr25. Para el acero inoxidable dúplex Cr25, se puede dividir en acero inoxidable tipo común y súper dúplex, entre los cuales el tipo Cr22 y el tipo Cr25 han sido ampliamente utilizados en los últimos años. La mayoría de los aceros inoxidables dúplex utilizados en mi país se producen en Suecia y los grados específicos son: 3RE60 (tipo Cr18), SAF2304 (tipo Cr23), SAF2205 (tipo Cr22), SAF2507 (tipo Cr25).
2. Características de soldadura del acero inoxidable dúplex
① El acero inoxidable dúplex tiene buena soldabilidad. No es fácil fragilizar la zona afectada por el calor durante la soldadura como el acero inoxidable ferrítico, ni es fácil producir grietas en caliente por soldadura como el acero inoxidable austenítico. Sin embargo, debido a que tiene una gran cantidad de ferrita, cuando la rigidez es alta o el contenido de hidrógeno de la soldadura es alto, pueden ocurrir grietas por enfriamiento de hidrógeno, por lo que es muy importante controlar estrictamente la fuente de hidrógeno.
② Para asegurar las características del acero bifásico, asegurar que la proporción de austenita y ferrita en la estructura de la unión soldada sea la adecuada es la clave para soldar este tipo de acero. Cuando la tasa de enfriamiento de la junta después de la soldadura es lenta, el cambio de fase secundario de δ→ es relativamente suficiente, por lo que se puede obtener una estructura dúplex con una relación de fase relativamente adecuada a temperatura ambiente, lo que requiere una entrada de calor de soldadura grande y adecuada durante la soldadura. . De lo contrario, si la tasa de enfriamiento después de la soldadura es rápida, la fase de ferrita δ aumentará, lo que resultará en una disminución importante de la plasticidad, tenacidad y resistencia a la corrosión de la unión.
3. Selección de consumibles de soldadura de acero inoxidable dúplex
Consumibles de soldadura para aceros inoxidables dúplex, que se caracterizan porque la estructura de soldadura es una estructura dúplex dominada por austenita, y el contenido de los principales elementos resistentes a la corrosión (cromo, molibdeno, etc.) es equivalente al del metal base, por lo que asegurando la misma resistencia a la corrosión que el sexo del metal base. Para asegurar el contenido de austenita en la soldadura, se suele aumentar el contenido de níquel y nitrógeno, es decir, se aumenta el equivalente de níquel entre un 2 y un 4 por ciento aproximadamente. En el material base de acero inoxidable dúplex, generalmente hay una cierta cantidad de contenido de nitrógeno, y también se espera una cierta cantidad de contenido de nitrógeno en los consumibles de soldadura, pero generalmente no debe ser demasiado alto, de lo contrario se producirán poros. De esta forma, el alto contenido de níquel se ha convertido en una gran diferencia entre el material de soldadura y el metal base.
De acuerdo con los diferentes requisitos de resistencia a la corrosión y dureza de las juntas, elija el electrodo que coincida con la composición química del metal base, como soldar acero inoxidable dúplex Cr22, puede elegir el electrodo Cr22Ni9Mo3, como el electrodo E2209. Cuando se utilizan electrodos ácidos, la eliminación de escoria es buena y la forma de la soldadura es hermosa, pero la resistencia al impacto es baja. Cuando se requiere que el metal de soldadura tenga una alta resistencia al impacto y se requiere soldadura en todas las posiciones, se deben usar electrodos alcalinos. Los electrodos básicos generalmente se usan cuando se suelda el respaldo de la raíz. Cuando existen requisitos especiales para la resistencia a la corrosión del metal de soldadura, también deben usarse electrodos básicos con componentes de acero súper dúplex.
Para el alambre de soldadura con protección de gas sólido, mientras se asegura que el metal de soldadura tenga buena resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas, también se debe prestar atención al rendimiento del proceso de soldadura. Para alambre con núcleo fundente, cuando se requiere que la forma de la soldadura sea hermosa, rutilo o titanio. Para alambre con núcleo fundente de tipo calcio, cuando se requiere mayor tenacidad al impacto o cuando se suelda en condiciones de mayor restricción, se debe usar un alambre con núcleo fundente con mayor alcalinidad. ser usado.
Para la soldadura por arco sumergido, es recomendable utilizar alambre de soldadura con un diámetro más pequeño para realizar soldaduras multicapa y multipaso bajo especificaciones de soldadura pequeñas y medianas, para evitar la fragilización de la zona afectada por el calor de soldadura y el metal de soldadura. , y use el flujo alcalino correspondiente.
4. Puntos de soldadura de acero inoxidable dúplex
① Control del proceso térmico de soldadura La energía térmica de soldadura, la temperatura de la capa intermedia, el precalentamiento y el grosor del material afectarán la tasa de enfriamiento durante la soldadura, lo que afectará la estructura y el rendimiento de la soldadura y la zona afectada por el calor. Una velocidad de enfriamiento demasiado rápida o demasiado lenta afectará la tenacidad y la resistencia a la corrosión de las uniones soldadas de acero dúplex. Cuando la velocidad de enfriamiento es demasiado rápida, causará un contenido de fase excesivo y aumentará la precipitación de Cr2N. Si la velocidad de enfriamiento es demasiado lenta, los granos de cristal se engrosarán severamente e incluso algunos compuestos intermetálicos quebradizos, como la fase σ, pueden precipitar. La Tabla 1 enumera algunas energías de línea de soldadura recomendadas y rangos de temperatura entre pasadas. Al seleccionar la energía de línea, también se debe considerar el grosor específico del material. El límite superior de la línea de energía en la tabla es adecuado para placas gruesas y el límite inferior es adecuado para placas delgadas. Al soldar acero dúplex con 25 por ciento de ω(Cr) y acero súper inoxidable con alto contenido de aleación, para obtener las mejores propiedades del metal de soldadura, se recomienda controlar la temperatura máxima entre pases a 100 grados. Cuando se requiere tratamiento térmico después de la soldadura, la temperatura entre pasadas puede no estar limitada.
② Tratamiento térmico posterior a la soldadura Es mejor no tratar térmicamente el acero inoxidable dúplex después de la soldadura, pero cuando el contenido de la fase en estado soldado excede el requisito o cuando se precipitan fases dañinas, como la fase σ, El tratamiento térmico de soldadura se puede utilizar para mejorar. El método de tratamiento térmico utilizado es el enfriamiento rápido con agua. Durante el tratamiento térmico, el calentamiento debe ser lo más rápido posible y el tiempo de mantenimiento a la temperatura del tratamiento térmico es de 5 a 30 minutos, lo que debería ser suficiente para restablecer el equilibrio de las fases. La oxidación del metal es muy grave durante el tratamiento térmico y se debe considerar la protección con gas inerte. Para el acero de doble fase con 22 por ciento de ω (Cr), el tratamiento térmico debe llevarse a cabo a una temperatura de 1050 grados C ~ 1100 grados C, mientras que el acero de doble fase y el acero súper de doble fase con 25 por ciento de ω (Cr ) requieren tratamiento térmico a la temperatura de 1070 grados C ~ 1120 grados C Realice el tratamiento térmico.
Ejemplo de soldadura de recipiente a presión de acero inoxidable
El tanque de expansión con un diámetro de 800 mm y un espesor de pared de 10 mm está hecho de 0Cr18Ni9.
ilustrar:
① El diámetro del cilindro es de 800 mm y el soldador puede perforar el cilindro para soldarlo. Por lo tanto, las costuras longitudinales y circulares del cilindro están soldadas en ambos lados mediante soldadura por arco con electrodo.
② No hay orificio en este equipo, por lo que la soldadura de cierre solo se puede soldar desde el exterior. Para garantizar la calidad de la soldadura, se utiliza la soldadura TIG como respaldo. Sin embargo, el metal posterior se oxidará durante la soldadura por arco de argón del acero inoxidable. En el pasado, solo se podía usar como protección el método de llenado de argón en la parte posterior. no es bueno. Para resolver esta dificultad del proceso, la división de soldadura de Nippon Oil & Fat Company desarrolló y fabricó un alambre de soldadura TIG de acero inoxidable con autoprotección posterior, que es un alambre de soldadura con un recubrimiento especial, y el recubrimiento (es decir, el recubrimiento ) penetrará en el baño de fusión después de derretirse. En la parte posterior, se forma una capa protectora densa, que es equivalente al papel del revestimiento del electrodo. El uso de este alambre de soldadura es exactamente el mismo que el del alambre de soldadura TIG ordinario, y el recubrimiento no afectará el arco frontal ni la forma del baño fundido, lo que reduce en gran medida el costo de soldadura de la soldadura por arco de argón de acero inoxidable. En este equipo, si se utiliza la protección trasera de argón, el desperdicio de argón es grave, por lo que se utiliza el alambre de soldadura autoprotegido.
③ Para las soldaduras de filete entre el tubo de conexión y la brida de soldadura plana, y entre el tubo de conexión y la carcasa, en vista de la forma y las condiciones de soldadura de las soldaduras en esta parte, generalmente se usa la soldadura por arco con electrodo. Si el diámetro de la tubería de conexión es demasiado pequeño, para reducir la dificultad de la soldadura, también se puede utilizar la soldadura TIG.
④ La soldadura de filete entre el soporte y la carcasa es una soldadura que no soporta presión y se usa soldadura con protección de gas (el gas de protección es CO2 puro), que tiene una alta eficiencia y una buena forma de soldadura. TFW-308L es el grado de consumible de soldadura y su modelo de consumible de soldadura es E308LT1-1 (AWS A5.22).
