اختيار القطب الكهربائي المناسب للحام الفولاذ المقاوم للصدأ: دليل كامل

قضبان اللحام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ضرورية لربط الفولاذ المقاوم للتآكل أو الفولاذ المقاوم للحرارة الذي يحتوي على أكثر من 10.51 تيرابايت 3 تيرابايت كروم وأقل من 501 تيرابايت 3 تيرابايت نيكل. يعد اختيار قضبان اللحام المناسبة أمرًا بالغ الأهمية ويجب أن يعتمد على درجة الفولاذ المقاوم للصدأ المحددة وظروف التشغيل، بما في ذلك درجة الحرارة والعوامل البيئية.

بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة الذي يعمل في درجات حرارة مرتفعة، ينصب التركيز الأساسي على ضمان مقاومة تشقق اللحام والحفاظ على أداء الوصلة الملحومة في درجات الحرارة العالية. في حالة أنواع الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للحرارة مثل 10Cr18Ni9Ti وCr17Ni13، حيث تتجاوز نسبة الكروم إلى النيكل 1، يوصى عادةً باستخدام قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفريتية. بالنسبة لأنواع الفولاذ الأوستنيتي المستقر المقاوم للحرارة مثل Cr16Ni25Mo6 و Cr15Ni25W4Ti2، حيث تكون نسبة الكروم إلى النيكل أقل من 1، من الضروري مطابقة تركيبة معدن اللحام مع المعدن الأساسي مع زيادة عناصر مثل الموليبدينوم والتنجستن والمنجنيز لتعزيز مقاومة التشقق.

عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للتآكل والمعرض لمختلف الوسائط المسببة للتآكل، يجب أن يكون اختيار القضبان مصممًا وفقًا للبيئة المحددة ودرجة حرارة التشغيل. بالنسبة للتطبيقات التي تزيد درجة حرارتها عن 300 درجة مئوية في البيئات شديدة التآكل، يفضل استخدام قضبان اللحام التي تحتوي على عناصر تثبيت مثل التيتانيوم أو النيوبيوم، أو قضبان الفولاذ المقاوم للصدأ منخفضة الكربون للغاية. في البيئات التي تحتوي على حمض الكبريتيك أو حمض الهيدروكلوريك المخفف، عادةً ما يتم اختيار قضبان تحتوي على الموليبدينوم أو مزيج من الموليبدينوم والنحاس. بالنسبة للمعدات التي تعمل في درجات حرارة محيطة في ظروف تآكل معتدلة أو حيث تكون الوقاية من الصدأ هي الشاغل الرئيسي، غالبًا ما تكون قضبان اللحام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بدون تيتانيوم أو نيوبيوم كافية.

عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالكروم، مثل الفولاذ المارتنسيتي 12Cr13 أو الفولاذ الحديدي 10Cr17Ti، كثيرًا ما يتم استخدام قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المصنوع من الكروم والنيكل لتحسين ليونة الوصلة الملحومة. يساعد هذا الاختيار على تخفيف احتمالية حدوث كسور هشة في هذه الدرجات.

من المهم أن نلاحظ أن عملية اللحام ومدخلات الحرارة والمعالجة الحرارية بعد اللحام تلعب أيضًا أدوارًا حاسمة في تحقيق خصائص الوصلة المثلى. استشر دائمًا أحدث معايير اللحام وتوصيات الشركة المصنعة لتطبيقات محددة، وفكر في إجراء اختبارات تأهيل إجراءات اللحام للمكونات الحرجة لضمان تحقيق الخواص الميكانيكية المطلوبة ومقاومة التآكل.

قضيب لحام الفولاذ المقاوم للصدأ رقم الموديل

وفقًا لأحكام GB/T983-2012 "قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ"، يتم تقسيم رقم طراز قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ على أساس التركيب الكيميائي للمعدن المترسب ونوع الطلاء وموضع اللحام ونوع تيار اللحام.

طريقة تجميع رقم الطراز هي كما يلي:

أ) يُرمز للجزء الأول بالحرف "هـ" للدلالة على قضيب اللحام.

ب) الجزء الثاني هو الرقم الذي يلي الحرف "E"، ويشير إلى تصنيف التركيب الكيميائي للمعدن المودع. ويشير الحرف "L" إلى محتوى أقل من الكربون، ويشير الحرف "H" إلى محتوى أعلى من الكربون. إذا كانت هناك اشتراطات خاصة أخرى للتركيب الكيميائي، فيتم تمثيلها برمز العنصر الموضوع بعد الرقم.

ج) الجزء الثالث هو الرقم الأول بعد الواصلة "-"، ويشير إلى موضع اللحام، كما هو موضح في الجدول 2.

الجدول 2 رمز موضع اللحام 2

المتفجرات موضع اللحام مبين في GB/T16672، حيث PA= لحام مسطح، PB= لحام بزاوية مسطحة، PD= لحام بزاوية ارتفاع، PF= لحام رأسي علوي، PG= لحام رأسي سفلي

د) الجزء الرابع هو الرقم الأخير الذي يشير إلى نوع الطلاء ونوع التيار، كما هو موضح في الجدول 3.

الجدول 3 رموز نوع الطلاء

مثال على النموذج

فيما يلي أمثلة على نماذج الأقطاب الكهربائية الكاملة في هذه المواصفة القياسية:

E 308-1 6

• E - يشير إلى أن نوع الطلاء هو الروتيل، وهو مناسب للحام بالتيار المتردد/التناوب
• 308 - كود التصنيف للتركيب الكيميائي للمعدن المودع
• 1 - الإشارة إلى موضع اللحام
• 6 - قضيب اللحام الإرشادي

مجموعة مختارة من قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والمارتنسيتي والحديدي الشائع

فيما يلي بعض الاختيارات المحددة من المواد الأوستنيتية والمارتنسيتية و الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي قضبان اللحام:

1. اختيار قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (انظر الجدول 1)

ولضمان احتفاظ معدن اللحام من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ بنفس مقاومة التآكل والخصائص الأخرى التي يتمتع بها المعدن الأساسي، فإن المحتوى الكربوني لـ يجب ألا تكون قضبان اللحام المصنوعة من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ أعلى من المعدن الأساسي.

الجدول 1 اختيار قضبان اللحام من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الشائع الاستخدام

2. اختيار قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي (انظر الجدول 2)

هناك نوعان من القضبان المستخدمة في لحام الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ: فولاذ الكروم المقاوم للصدأ قضبان اللحام وقضبان اللحام المصنوعة من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ المصنوعة من الكروم والنيكل.

الجدول 2 اختيار أقطاب الفولاذ المرتنزيتي غير القابل للصدأ الشائعة

3. اختيار قضبان اللحام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي (انظر الجدول 3)

بسبب الصلابة المنخفضة للمعدن المترسب من الفريت مواد اللحامبالإضافة إلى صعوبة الانتقال الفعال لعناصر تشكيل الفريت المضافة مثل Al وTi في حوض اللحام، لا يتم استخدام قضبان اللحام الفريتي على نطاق واسع.

الجدول 3 اختيار قضبان اللحام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الحديدي

جدول اختيار قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

خصائص اللحام واختيار القطب الكهربائي للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

خصائص اللحام واختيار القطب الكهربائي للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

يشتهر الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ بقابليته الاستثنائية للحام وتطبيقاته الصناعية واسعة الانتشار. وعلى الرغم من أنه لا يتطلب بشكل عام عمليات لحام متخصصة، إلا أن فهم خصائصه الفريدة أمر بالغ الأهمية لتحقيق أفضل النتائج. تقدم هذه الورقة البحثية تحليلاً شاملاً لعيوب اللحام المحتملة في الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، بما في ذلك التشقق الساخن، والتآكل بين الخلايا الحبيبية، والتشقق الإجهادي والتآكل الإجهادي، وأشكال مختلفة من تقصف مفاصل اللحام (درجات الحرارة المنخفضة، ومرحلة سيجما، والكسر الهش لخط الانصهار). علاوة على ذلك، يقدم استراتيجيات وقاية عملية لكل من هذه المشكلات.

من خلال توليفة من المبادئ النظرية والرؤى العملية، تتعمق هذه الدراسة في تعقيدات اختيار القطب الكهربائي للحام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ. وتستكشف كيف تؤثر تركيبة المواد وظروف الخدمة ومتطلبات التطبيق المحددة على اختيار المواد الاستهلاكية للحام. تؤكد الورقة البحثية على أن تحقيق جودة اللحام الفائقة يتوقف على التآزر بين معلمات العملية المناسبة والاختيار الحكيم للإلكترود.

لقد أصبح الفولاذ المقاوم للصدأ مادة لا غنى عنها في الصناعات عالية الأداء مثل صناعة الطيران والبتروكيماويات والمعالجة الكيميائية المتقدمة وتوليد الطاقة النووية. وعادةً ما يعتمد تصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ على التركيب الكيميائي (الكروم مقابل النيكل والكروم) أو البنية المجهرية (الفولاذ الحديدي والمارتنسيتي والأوستنيتي والأوستنيتي-الفريتي المزدوج). من بين هذه الأنواع، يبرز الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، الذي يشار إليه غالبًا باسم الفولاذ المقاوم للصدأ 18-8 نظرًا لمحتواه النموذجي من الكروم والنيكل، لمقاومته الفائقة للتآكل.

على الرغم من أن الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ قد يكون له قوة خضوع أقل مقارنةً ببعض الدرجات الأخرى، إلا أنه يعوض ذلك بالليونة الممتازة والمتانة الاستثنائية وقابلية اللحام الفائقة. هذه الخصائص تجعله المادة المفضلة للمكونات الحرجة في معدات المعالجة الكيميائية وأوعية الضغط والتطبيقات الصناعية المختلفة حيث تكون سلامة المواد أمرًا بالغ الأهمية.

على الرغم من مزاياه العديدة، فإن لحام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ يتطلب دراسة متأنية. يمكن أن تؤدي تقنيات اللحام غير السليمة أو اختيار معدن الحشو غير المناسب إلى عيوب مختلفة تضر بأداء المادة. قد تشمل هذه العيوب التحسس، أو عدم توازن محتوى الفريت أو تكوين الطور بين المعادن، وكلها يمكن أن تؤثر بشكل ضار على مقاومة التآكل أو الخواص الميكانيكية أو عمر الخدمة للهيكل الملحوم.

من خلال معالجة هذه التحديات من خلال التصميم المستنير للعمليات واختيار المواد، يمكن للمهندسين ومحترفي اللحام الاستفادة الكاملة من قدرات الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، مما يضمن أداءً قويًا وموثوقًا في البيئات الصناعية الصعبة.

خصائص لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

(ط) يكون عرضة للتشقق الساخن.

التكسير الساخن هو عيب يمكن أن يحدث بسهولة عند لحام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، بما في ذلك شقوق اللحام الطولية والعرضية, الضربة القوسية الشقوق، والشقوق الجذرية للشوط الأول، والشقوق البينية في اللحام متعدد الطبقات. وينطبق هذا الأمر بشكل خاص على الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ عالي النيكل.

1. أسباب التشقق الساخن

(1) يتميز الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ بفاصل زمني كبير بين الطور السائل والصلب، مما يؤدي إلى وقت تبلور أطول واتجاه بلوري قوي للطور الواحد الأوستينيتمما يؤدي إلى فصل خطير للشوائب.

(2) لها معامل توصيل حراري صغير ومعامل تمدد خطي كبير، مما يؤدي إلى إجهادات داخلية كبيرة في اللحام (عادةً إجهادات الشد في اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة).

(3) يمكن لعناصر مثل C، S، P، P، Ni في الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ أن تشكل سائل انصهار منخفض الانصهار في حوض اللحام. على سبيل المثال، تبلغ درجة انصهار Ni3S2 المكونة من S والنيكل درجة انصهار 645 درجة مئوية، في حين أن درجة انصهار سهل الانصهار Ni-Ni3S2 تبلغ 625 درجة مئوية فقط.

2. التدابير الوقائية

(1) استخدام لحام مزدوج الهيكل. احرص على أن يكون معدن اللحام ذو هيكل مزدوج أوستنيتي وحديدي. يمكن أن يؤدي التحكم في محتوى الفريت أقل من 3-5% إلى تعطيل اتجاه الأوستينيت البلورات العمودية وصقل الحبيبات. أيضًا، يمكن للفريت أن يذيب شوائب أكثر من الأوستينيت، مما يقلل من انفصال الأوتينات منخفضة الانصهار عند حدود حبيبات الأوستينيت.

(2) عملية اللحام التدابير. يجب اختيار أقطاب كهربائية مطلية بالقلويات عالية الجودة قدر الإمكان، إلى جانب استخدام طاقة خط صغير، وتيارات صغيرة، ولحام سريع غير متذبذب. عند التشطيب، حاول ملء الحفرة واستخدام الأرجون اللحام بالقوس الكهربائي للتشغيل الأول لتقليل إجهاد اللحام وتشقق الحفرة.

(3) التحكم في التركيب الكيميائي. الحد بشكل صارم من محتوى الشوائب مثل S، P في اللحام للحد من الانصهار المنخفض الانصهار.

(II) التآكل بين الخلايا الحبيبية

ويحدث التآكل بين الحبيبات بين الحبيبات مما يتسبب في فقدان قوة الترابط بين الحبيبات مع اختفاء القوة بالكامل تقريبًا. عند تعرضها للإجهاد، تتكسر على طول حدود الحبيبات.

1. الأسباب

وفقًا لنظرية استنزاف الكروم، عندما يتم تسخين اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة إلى درجة حرارة التحسس من 450-850 ℃ (منطقة درجة الحرارة الخطرة)، ينتشر الكربون، الذي يكون مفرط التشبع، إلى حدود حبيبات الأوستينيت بسبب نصف القطر الذري الأكبر للكروم وسرعة الانتشار الأبطأ. ويشكل Cr23C6 مع مركب الكروم عند حدود الحبيبات مما ينتج عنه حدود حبيبات مستنفدة من الكروم، وهي غير كافية لمقاومة التآكل.

2. التدابير الوقائية

(1) التحكم في محتوى الكربون

استخدم مواد لحام الفولاذ المقاوم للصدأ منخفضة الكربون أو منخفضة الكربون للغاية (W(C) ≤ 0.03%) مثل A002.

(2) إضافة المثبتات

يمكن لإضافة عناصر مثل Ti وNb إلى الفولاذ ومواد اللحام، والتي لها تقارب أقوى مع C من Cr، أن تتحد مع C لتكوين كربيدات مستقرة، وبالتالي منع استنفاد الكروم عند حدود الحبوب الأوستنيتي. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ ومواد اللحام الشائعة على Ti، Nb، مثل الفولاذ 1Cr18Ni9Ti، 1Cr18Ni12MO2Ti، وأقطاب E347-15، وأسلاك اللحام H0Cr19Ni9Ti، إلخ.

(3) استخدام الهيكل المزدوج

من خلال إدخال كمية معينة من العناصر المكونة للفريت مثل Cr و Si و Al و Mo من أسلاك اللحام أو الأقطاب الكهربائية في اللحام، يتم تشكيل بنية مزدوجة من الأوستينيت + الفريت في اللحام. نظرًا لأن الكروم ينتشر في الفريت أسرع من الأوستينيت، فإن الكروم ينتشر نحو حدود الحبيبات في الفريت بسرعة أكبر، مما يقلل من استنفاد الكروم عند حدود حبيبات الأوستينيت. يتم التحكم في محتوى الفريت في معدن اللحام بشكل عام ليكون 5% إلى 10%. إذا كان هناك الكثير من الفريت، سيصبح اللحام هشًا.

(4) التبريد السريع

نظرًا لأن الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ لا يخضع للتصلب، فإن معدل تبريد وصلة اللحام يمكن زيادتها أثناء عملية اللحام، على سبيل المثال، عن طريق وضع وسادة نحاسية تحت قطعة العمل أو تبريدها مباشرةً بالماء.

في اللحام، يمكن استخدام التيارات الصغيرة، وسرعات اللحام العالية، وأقواس اللحام القصيرة، واللحام متعدد الممرات لتقليل وقت مكوث وصلة اللحام في منطقة درجة الحرارة الخطرة، وتجنب تكوين مناطق مستنفدة من الكروم.

(5) إجراء المعالجة بالمحلول أو المعالجة الحرارية المتجانسة

بعد اللحام، قم بتسخين وصلة اللحام إلى 1050-1100 درجة مئوية لإذابة الكربيدات مرة أخرى في الأوستينيت، ثم قم بتبريدها بسرعة لتشكيل بنية أوستنيتي أحادية الطور مستقرة.

بدلاً من ذلك، قم بإجراء المعالجة الحرارية المتجانسة، مع الحفاظ على درجة الحرارة عند 850-900 ℃ لمدة ساعتين. في هذا الوقت، ينتشر الكروم الموجود داخل حبيبات الأوستينيت إلى حدود الحبيبات ويصل محتوى الكروم عند حدود الحبيبات إلى أكثر من 12% مرة أخرى، وبالتالي منع التآكل بين الخلايا الحبيبية.

(ثالثًا) التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي

إن التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي هو شكل من أشكال التآكل المدمر الذي يحدث في المعادن تحت تأثير الإجهاد والوسائط المسببة للتآكل معاً. ووفقًا لأمثلة على فشل التآكل الإجهادي في معدات ومكونات الفولاذ المقاوم للصدأ والبحوث التجريبية، يمكن افتراض أنه تحت العمل المشترك لبعض إجهاد الشد الساكن ووسائط كهروكيميائية محددة في درجات حرارة معينة، قد يظهر التآكل الإجهادي على الفولاذ المقاوم للصدأ الموجود.

تتمثل إحدى الخصائص الرئيسية للتآكل الإجهادي في أن الوسائط والمواد المسببة للتآكل تُظهر انتقائية. تتضمن الوسائط التي من المحتمل أن تسبب التآكل الإجهادي في الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ في المقام الأول حمض الهيدروكلوريك والوسائط المحتوية على الكلوريد، بالإضافة إلى حمض الكبريتيك وحمض النيتريك والهيدروكسيدات (القلويات) ومياه البحر والبخار ومحلول H2S ومحلول H2S ومحلول NaHCO3+NH3+NaCl المركز وغيرها.

1. الأسباب

التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي هو ظاهرة التشقق المتأخر الذي يحدث عندما تتعرض الوصلة الملحومة لإجهاد الشد في بيئة تآكل محددة. يعد التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي في وصلة اللحام من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ أحد أنماط الفشل الخطيرة، ويظهر على هيئة فشل هش دون تشوه بلاستيكي.

2. التدابير الوقائية

(1) إجراءات المعالجة والتجميع العقلاني

تقليل التشوه البارد إلى أدنى حد ممكن، وتجنب التجميع القسري، ومنع أشكال التلف المختلفة (بما في ذلك التجميع وحروق القوس الكهربائي) أثناء التجميع التي يمكن أن تعمل كمصادر تشقق SCC وتسبب التآكل الحاد.

(2) الاختيار الرشيد لمواد اللحام

التأكد من وجود تطابق جيد بين درز اللحام والمادة الأساسية، ومنع أي تراكيب معاكسة مثل خشونة الحبيبات وقساوة وهشاشة مارتينسايت.

(3) تقنية اللحام المناسبة

تأكد من أن درز اللحام جيد التشكيل ولا ينتج عنه أي تركيز إجهادي أو عيوب تنقر، مثل التقويض. اعتماد تسلسل لحام معقول لتقليل مستوى إجهاد اللحام المتبقي. على سبيل المثال، تجنب الوصلات المتقاطعة، وتغيير الأخاديد على شكل Y إلى أخاديد على شكل X، وتقليل زاوية الأخدود بشكل مناسب، واستخدام مسارات لحام قصيرة، واستخدام طاقة خطية منخفضة.

(4) علاج تخفيف التوتر

تنفيذ المعالجة الحرارية بعد اللحام، مثل المعالجة الحرارية الكاملة التلدين أو التلدين لتخفيف الضغط. استخدم الطرق بالمطرقة بعد اللحام أو الطرقة التقشير عندما تكون المعالجة الحرارية صعبة التنفيذ.

(5) تدابير إدارة الإنتاج

السيطرة على الشوائب في الوسائط، مثل O2 وN2 وH2O في الأمونيا السائلة، وH2S في غاز البترول المسال، وO2 وF2+، وFe3+، وC6+ في محاليل الكلوريد، إلخ. تنفيذ تدابير مكافحة التآكل، مثل الطلاء أو التبطين أو الحماية الكاثودية وإضافة مثبطات التآكل.

(رابعاً) تقصف مفاصل اللحام

بعد تسخين اللحامات المصنوعة من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ في درجات حرارة عالية لفترة معينة، يحدث انخفاض في صلابة الصدمات، والمعروف باسم التقصف.

1. تقصف معدن اللحام في درجات الحرارة المنخفضة (475 درجة مئوية تقصف)

(1) الأسباب

سيواجه هيكل اللحامات المزدوجة التي تحتوي على كمية كبيرة من طور الفريت (أكثر من 15% ~ 20%) انخفاضًا كبيرًا في اللدونة والمتانة بعد التسخين عند 350 ~ 500 درجة مئوية. وبما أن معدل التقصف يكون الأسرع عند 475 درجة مئوية، فإن هذا يسمى التقصف عند 475 درجة مئوية.

بالنسبة لمفاصل اللحام المصنوعة من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، لا تكون مقاومة التآكل أو مقاومة الأكسدة هي الأداء الأكثر أهمية دائمًا. عند استخدامها في درجات حرارة منخفضة، تصبح اللدونة والمتانة لمعدن اللحام من الخصائص الرئيسية.

لتلبية متطلبات الصلابة في درجات الحرارة المنخفضة، عادةً ما يكون هيكل الأوستينيت الواحد مرغوبًا في هيكل اللحام لتجنب وجود δ الفريت. يؤدي وجود δ الفريت دائمًا إلى تفاقم الصلابة في درجات الحرارة المنخفضة، وكلما زاد احتوائه على الفريت كلما زادت حدة التقصف.

(2) التدابير الوقائية

① مع ضمان مقاومة التشقق ومقاومة معدن اللحام للتآكل، يجب التحكم في مرحلة الفريت عند مستوى أقل، حوالي 5%.

② يمكن التخلص من اللحامات التي تعرضت للتقصف عند درجة حرارة 475 درجة مئوية عن طريق التبريد عند درجة حرارة 900 درجة مئوية.

2. σ مرحلة التقصف الطوري لمفصل اللحام

(1) الأسباب

عند استخدام وصلات اللحام المصنوعة من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ لفترة طويلة في نطاق درجة حرارة 375 ~ 875 درجة مئوية، يتم إنتاج مركب بيني معدني من الحديد والكروم يعرف باسم الطور σ. تكون المرحلة σ صلبة وهشة (HRC> 68).

ويؤدي ترسيب الطور σ إلى انخفاض حاد في صلابة اللحام في الصدمات، وهي ظاهرة تُعرف باسم التقصف الطوري σ. يظهر الطور σ بشكل عام فقط في اللحامات ذات الهيكل المزدوج؛ عندما تتجاوز درجة حرارة التشغيل 800 ~ 850 درجة مئوية، فإن الطور σ سوف يترسب أيضًا في اللحامات الأوستينيت أحادية الطور.

(2) التدابير الوقائية

① الحد من محتوى الفريت في معدن اللحام (أقل من 15%)؛ استخدام مواد اللحام بالسبائك الفائقة، أي مواد اللحام عالية النيكل، والتحكم الصارم في محتوى الكروم والمو الميثيل والنيكل والنيكل والعناصر الأخرى.

② استخدام مواصفات صغيرة لتقليل وقت مكوث معدن اللحام في درجات الحرارة العالية.

③ بالنسبة للطور σ المترسب بالفعل، قم بإجراء معالجة بالمحلول عندما تسمح الظروف، لإذابة الطور σ إلى أوستينيت.

④ تسخين وصلة اللحام إلى 1000 ~ 1050 درجة مئوية ثم تبريدها بسرعة. لا يحدث الطور σ بشكل عام في الفولاذ 1Cr18Ni9Ti.

3. الكسر الهش في خط الانصهار

(1) الأسباب

عند استخدام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ في درجات حرارة عالية لفترة طويلة، يمكن أن يحدث كسر هش على طول خط الاندماج.

(2) التدابير الوقائية

يمكن أن تؤدي إضافة المونيوم إلى الفولاذ إلى تحسين قدرة الفولاذ على مقاومة الكسر الهش في درجات الحرارة العالية.

من التحليل أعلاه، يمكن ملاحظة أن الاختيار الصحيح لتدابير عملية اللحام أو مواد اللحام يمكن أن يمنع حدوث ما سبق عيوب اللحام. يمتاز الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ بقابلية لحام ممتازة، وتقريبًا كل طرق اللحام يمكن استخدامها في لحام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ.

من بين طرق اللحام المختلفة، اللحام المحمي قوس معدني يُستخدم اللحام (SMAW) على نطاق واسع نظرًا لقدرته على التكيف مع مختلف المواضع وسماكات الألواح المختلفة. بعد ذلك، دعونا نحلل مبادئ وطرق اختيار قضبان لحام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ لأغراض مختلفة.

النقاط الرئيسية لاختيار قضبان اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أساسي لمقاومة التآكل، ولكنه يُستخدم أيضًا في الفولاذ المقاوم للحرارة والفولاذ منخفض الحرارة.

ولذلك، عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب أن يتطابق أداء قضيب اللحام مع الاستخدام المقصود للفولاذ المقاوم للصدأ. يجب أن يعتمد اختيار قضبان اللحام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ على المعدن الأساسي وظروف العمل، بما في ذلك درجة حرارة التشغيل ووسائط التلامس.

جدول مختلف درجات الفولاذ المقاوم للصدأ وأنواع وأرقام قضبان اللحام المقابلة لها.

(ط) النقطة الأساسية الأولى

بشكل عام، يمكن أن يشير اختيار قضبان اللحام إلى مادة المعدن الأساسي، واختيار قضبان اللحام التي لها نفس تركيبة المعدن الأساسي أو تركيبة مشابهة لها. على سبيل المثال، A102 يتوافق A102 مع 0Cr18Ni9، A137 يتوافق مع 1Cr18Ni9Ti.

(ثانياً) النقطة الرئيسية الثانية

ونظرًا لأن محتوى الكربون يؤثر بشكل كبير على مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل، يوصى عمومًا باختيار قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ حيث يحتوي المعدن المترسب على كمية أقل من الكربون من المعدن الأساسي. على سبيل المثال، يجب اختيار قضيب لحام A022 لـ 316L.

(ثالثاً) النقطة الرئيسية الثالثة

يجب أن يضمن معدن اللحام من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ الخواص الميكانيكية. ويمكن التحقق من ذلك من خلال تقييم عملية اللحام.

(رابعاً) النقطة الرئيسية الرابعة (الصلب الأوستنيتي المقاوم للحرارة)

بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة (الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للحرارة) المستخدم في درجات الحرارة العالية، يجب أن تفي قضبان اللحام المختارة في المقام الأول بمقاومة التشقق الحراري لمعدن اللحام والأداء في درجات الحرارة العالية للمفصل الملحوم.

1. بالنسبة للصلب الأوستنيتي المقاوم للحرارة مع Cr/Ni≥1، مثل 1Cr18Ni9Ti، يتم اعتماد قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفريتي بشكل عام، ومن المناسب أن يكون محتوى الفريت في معدن اللحام 2-5%. إذا كان محتوى الفريت منخفضًا جدًا، تكون مقاومة التشقق في معدن اللحام ضعيفة؛ وإذا كان مرتفعًا جدًا، يمكن أن يشكل بسهولة مرحلة سيجما هشة أثناء الاستخدام طويل الأمد في درجات حرارة عالية أو المعالجة الحرارية، مما يسبب تشققات. على سبيل المثال، A002، A102، A137. في بعض حالات التطبيق المحددة، إذا كان معدن اللحام الأوستنيتي بالكامل مطلوبًا، يمكن للمرء اختيار قضبان اللحام A402، A407، إلخ.
2. بالنسبة للصلب الأوستنيتي المستقر المقاوم للحرارة مع Cr/Ni <1، مثل Cr16Ni25Mo6، مع ضمان أن يكون معدن اللحام مشابه كيميائيًا تقريبًا لمعدن القاعدة، يجب زيادة محتوى Mo وW وW والمنغنيز وعناصر أخرى في معدن اللحام للحفاظ على القوة الحرارية وتحسين مقاومة التشقق. على سبيل المثال، باستخدام A502، A507.

(خامساً) النقطة الرئيسية الخامسة (الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للتآكل)

بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للتآكل الذي يعمل في مختلف الوسائط المسببة للتآكل، يجب اختيار قضبان اللحام وفقًا للوسط ودرجة حرارة التشغيل، مع ضمان مقاومتها للتآكل (إجراء اختبارات أداء التآكل على الوصلات الملحومة).

1. بالنسبة للوسط ذي التآكل القوي في درجات حرارة تشغيل أعلى من 300 ℃، من الضروري استخدام قضبان لحام من الفولاذ المقاوم للصدأ مع عناصر تثبيت مثل Ti أو Nb أو قضبان لحام من الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الكربون للغاية، مثل A137 أو A002.
2. بالنسبة للوسائط التي تحتوي على حمض الكبريتيك المخفف أو حمض الهيدروكلوريك، عادةً ما يتم اختيار قضبان اللحام التي تحتوي على المنيوم أو كل من المنيوم والنحاس، مثل A032، A052.
3. بالنسبة للعمل مع التآكل الضعيف أو المعدات فقط لتجنب التلوث بالصدأ، يمكن استخدام قضبان لحام من الفولاذ المقاوم للصدأ بدون Ti أو Nb. لضمان مقاومة التآكل الإجهادي لمعدن اللحام للإجهاد، يجب استخدام مواد اللحام المصنوعة من السبائك الفائقة، أي محتوى عناصر السبائك (Cr، Ni، إلخ) في معدن اللحام يجب أن يكون أعلى من المعدن الأساسي. على سبيل المثال، استخدام مواد لحام من نوع 00Cr18Ni12Mo2 (مثل A022) للحام أجزاء 00Cr19Ni10.

(سادساً) النقطة الرئيسية السادسة

بالنسبة للفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ الأوستنيتي الذي يعمل في ظروف درجات الحرارة المنخفضة، يجب ضمان صلابة الصدمات في درجات الحرارة المنخفضة عند درجة حرارة تشغيل الوصلة الملحومة، وبالتالي يتم استخدام قضبان اللحام الأوستنيتي النقية مثل A402، A407.

(سابعاً) النقطة الرئيسية السابعة

النيكل لحام السبائك يمكن أيضًا اختيار القضبان، مثل استخدام مادة لحام أساسها النيكل مع 9% Mo للحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق من نوع Mo6.

(ثامناً) النقطة الرئيسية الثامنة: اختيار أنواع تدفق قضبان اللحام

1. نظرًا لأن معدن اللحام من الفولاذ الأوستنيتي المزدوج يحتوي بطبيعته على كمية معينة من الفريت، والتي توفر مرونة وصلابة جيدة، فإن الفرق بين قضبان اللحام ذات التدفق الأساسي وقضبان اللحام ذات التدفق من نوع التيتانيوم والكالسيوم من حيث مقاومة التشقق ليس كبيرًا كما هو الحال مع قضبان اللحام من الفولاذ الكربوني. ومن ثم، في التطبيقات العملية، يتم إيلاء المزيد من الاهتمام لأداء عملية اللحام في الغالب باستخدام قضبان لحام برموز من نوع التدفق 17 أو 16 (مثل A102A، A102، A132، إلخ).
2. فقط عندما تكون صلابة الهيكل عالية أو يكون اللحام صدع معدني مقاومة ضعيفة (مثل بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي الكروم المارتنسيتي، والفولاذ المقاوم للصدأ ذو البنية الأوستنيتي النقية المصنوع من الكروم والنيكل، إلخ) يجب أن يفكر المرء في اختيار قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ذات التدفق الأساسي برمز 15 (مثل A107، A407، إلخ).

احتياطات استخدام قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

1. يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوع من الكروم بعض المقاومة للتآكل (تجاه الأحماض المؤكسدة والأحماض العضوية والتآكل الغازي)، ومقاومة للحرارة ومقاومة للتآكل. ويُستخدم عادةً في مواد محطات الطاقة والمصانع الكيميائية والصناعات النفطية. يُعد لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوع من الكروم صعبًا نسبيًا؛ يجب الانتباه إلى عملية اللحام وظروف المعالجة الحرارية واختيار قضبان اللحام المناسبة.
2. يُظهِر الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوع من الكروم 13 تصلبًا كبيرًا بعد اللحام ويكون عرضة للتشقق. إذا تم إجراء اللحام باستخدام نفس النوع من قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الكروم (G202، G207)، يجب تسخينها مسبقًا فوق 300 ℃ وتبريدها ببطء إلى حوالي 700 ℃ بعد اللحام. إذا كانت قطعة العمل لا يمكن أن تخضع للمعالجة الحرارية بعد اللحام، فيجب اختيار قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوعة من الكروم والنيكل (A107، A207).
3. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ Chromium 17، يمكن تحسين مقاومة التآكل وقابلية اللحام بإضافة عناصر مستقرة مثل Ti وNb وMo، إلخ. إنه أسهل في اللحام من الفولاذ المقاوم للصدأ الكروم 13. في حالة اللحام بنفس النوع من قضبان اللحام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الكروم (G302، G307)، يلزم إجراء تسخين مسبق فوق 200 ℃ وتلطيف ما بعد اللحام عند حوالي 800 ℃. إذا كانت المعالجة الحرارية بعد اللحام غير ممكنة، فيجب اختيار قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوعة من الكروم والنيكل (A107، A207).
4. تتميز قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوعة من الكروم والنيكل بمقاومة جيدة للتآكل ومقاومة الأكسدة، وتستخدم على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية وصناعة الأسمدة وصناعة النفط وتصنيع المعدات الطبية.
5. أثناء لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوع من الكروم والنيكل، يترسب الكربون بسبب التسخين المتكرر، مما يقلل من مقاومته للتآكل وخصائصه الميكانيكية.
6. تحتوي قضبان لحام الفولاذ المقاوم للصدأ المصنوعة من الكروم والنيكل على كل من نوع التيتانيوم والكالسيوم ونوع منخفض الهيدروجين. يمكن استخدام نوع التيتانيوم-الكالسيوم لكل من التيار المتردد والتيار المستمر، ولكن عند اللحام بالتيار المتردد، يكون اختراق الانصهار ضحلًا ويميل إلى الاحمرار، لذلك يفضل استخدام مصدر طاقة التيار المستمر. يمكن استخدام القضبان التي يبلغ قطرها 4.0 وأقل في جميع مواضع اللحام، وتلك التي يبلغ قطرها 5.0 وما فوق في اللحام المسطح واللحام بالشرائح.
7. يجب أن تظل قضبان اللحام جافة عند الاستخدام. يجب تجفيف نوع التيتانيوم والكالسيوم عند درجة حرارة 150 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة، بينما يجب تجفيف النوع منخفض الهيدروجين عند درجة حرارة 200-250 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة (يجب تجنب التجفيف المتكرر، وإلا فقد يتشقق طلاء القضيب ويتقشر). يجب الحفاظ على طلاء قضيب اللحام خاليًا من الزيت والملوثات الأخرى لتجنب زيادة محتوى الكربون في اللحام والتأثير على جودة اللحام.
8. ولمنع التآكل بين الخلايا الحبيبية بسبب التسخين، يجب ألا يكون تيار اللحام عاليًا جدًا؛ يجب أن يكون أقل من 20% تقريبًا من لحام الفولاذ الكربوني القضبان. يجب ألا يكون طول القوس طويلًا جدًا، كما أن التبريد السريع بين الطبقات ضروري مع تفضيل مسارات اللحام الضيقة.
9. يتطلب لحام الفولاذ غير المتشابه اختيار قضبان اللحام بعناية لتجنب التشقق الحراري أو ترسيب طور سيجما الذي يؤدي إلى الهشاشة بعد المعالجة الحرارية في درجات الحرارة العالية. يجب أن يتبع الاختيار المعيار الخاص باختيار قضبان اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ غير المتماثل، ويجب اعتماد عمليات اللحام المناسبة.

الخاتمة

يتميز لحام الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ بخصائصه الفريدة، واختيار قضبان اللحام للفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ مهم بشكل خاص. من خلال الخبرة العملية طويلة الأجل، ثبت أن استخدام التدابير المذكورة أعلاه يمكن أن يحقق طرق لحام مختلفة لمواد مختلفة وقضبان لحام مختلفة لمواد مختلفة.

يجب أن يعتمد اختيار قضبان اللحام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ على المعدن الأساسي وظروف العمل، بما في ذلك درجة حرارة التشغيل ووسائط التلامس. وهذا الأمر له أهمية إرشادية كبيرة بالنسبة لنا، حيث إنه من خلال ذلك فقط يمكننا تحقيق جودة اللحام.