Soldadura de acero inoxidable austenítico 18Cr: Problemas y medidas de prevención | MachineMFG

Soldadura de acero inoxidable austenítico 18Cr: Problemas y medidas de prevención

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El acero inoxidable austenítico tiene buena resistencia a la corrosión porque contiene mucho cromo y puede formar una densa película de óxido.

Cuando contiene Cr18% y Ni8%, puede obtenerse una estructura austenítica única. Por lo tanto, el acero inoxidable austenítico tiene buena resistencia a la corrosión, plasticidad, rendimiento a alta temperatura y rendimiento de soldadura.

Sin embargo, bajo diferentes condiciones de trabajo, las uniones soldadas de acero inoxidable austenítico a menudo se enfrentan a algunos problemas especiales, que son fáciles de causar defectos de construcción tales como corrosión intergranularcorrosión bajo tensión, corrosión por cuchilla, grieta caliente de soldadura, fragilización en fase α, etc.

Soldadura de acero inoxidable austenítico 18Cr

01. Análisis de corrosión de uniones soldadas

Corrosión intergranular de las uniones soldadas

Corrosión intergranular es uno de los problemas de corrosión más importantes del acero inoxidable austenítico. Una vez que se produce la corrosión intergranular, su resistencia casi se pierde cuando es grave, y la fractura intergranular se producirá cuando se aplique cierta tensión.

La causa principal de la corrosión intergranular de los austeníticos soldadura de acero inoxidable conjunta es la precipitación de carburo de cromo.

Cuando el acero inoxidable austenítico se sensibiliza en el intervalo de temperaturas de 500 ~ 800 ℃, la velocidad de difusión del carbono en solución sólida sobresaturada hacia el límite de grano es más rápida que la del cromo.

Cerca del límite de grano, el carburo (Cr, Fe) 23c6 se sintetiza con cromo y precipita en el límite de grano, formando el fenómeno de deficiencia de cromo cerca del límite de grano.

Cuando el contenido de cromo en esta zona disminuye por debajo del contenido límite requerido para la pasivación (w (CR) 12,5%), la corrosión en esta zona se acelerará y se formará corrosión intergranular.

La corrosión intergranular en la zona de temperatura de sensibilización de la zona afectada por el calor se produce en el rango de temperatura pico de calentamiento de 600 ~ 1000 ℃ en la zona afectada por el calor.

La razón de la corrosión intergranular sigue siendo la precipitación de carburo de cromo en el austenita límite del grano.

Las principales medidas preventivas para reducir y evitar la corrosión intergranular incluyen:

① Adoptar medidas de proceso como la especificación pequeña (corriente pequeña, corriente grande velocidad de soldadura) y la soldadura multipaso;

② Intentar reducir el contenido de carbono en metales comunes y materiales de soldaduray utilizar materiales de soldadura con un contenido de C inferior a 0,03%;

③ La soldadura se cambia de simple austenita a austenita más ferrita. La velocidad de difusión del Cr en la ferrita es más rápida que en la austenita.

Por lo tanto, el cromo se difunde hacia el límite de grano más rápidamente en la ferrita, lo que reduce el fenómeno de deficiencia de cromo en el límite de grano de la austenita;

④ La adición de Ti, Nb y otros elementos con mayor afinidad con el carbono que el cromo al acero y a los materiales de soldadura puede formar compuestos estables con el carbono, a fin de evitar la deficiencia de cromo en el límite de grano de la austenita.

Corrosión bajo tensión de las uniones soldadas

El agrietamiento por corrosión bajo tensión del acero inoxidable es el comportamiento corrosivo más dañino.

No hay deformación al agrietarse.

Los accidentes suelen ser repentinos y sus consecuencias graves.

Hay muchos factores que afectan al agrietamiento por corrosión bajo tensión del acero inoxidable en condiciones de servicio, como la composición, la estructura y el estado del acero, el tipo de medio, la temperatura, la concentración, las propiedades de tensión, el tamaño y las características estructurales.

Las medidas para reducir y prevenir la corrosión bajo tensión incluyen principalmente:

① Evitar el ensamblaje fuerte, el impacto mecánico y la quemadura por arco, y reducir la deformación y la tensión del trabajo en frío;

② Controlar estrictamente las impurezas del medio y del entorno (especialmente cloruro, fluoruro, etc.);

③ Selección razonable del material (metal base y material de soldadura): evitar el engrosamiento del grano y el endurecimiento. estructura martensítica;

④ La soldadura está bien formada sin ninguna concentración de tensiones (como socavaduras);

⑤ Organizar razonablemente la secuencia de soldadura para reducir la tensión;

⑥ Tratamiento anticorrosión: añadir inhibidor de corrosión en el revestimiento, forro o protección catódica.

02. Análisis de la sensibilidad a las grietas térmicas de las uniones soldadas

La fisura en caliente del acero inoxidable austenítico es principalmente una fisura cristalina, que se produce durante la solidificación del metal de soldadura y el metal líquido.

En este momento, hay cristal primario en el eutéctico del punto de fusión, principalmente entre las dendritas. Hay tres causas principales:

① S, P y C forman eutécticos de bajo punto de fusión con Ni (por ejemplo, el punto de fusión de NIS + Ni es de 644 ℃) para debilitar la resistencia del límite de grano;

② El acero inoxidable austenítico presenta una gran distancia entre el liquidus y el solidus, un largo tiempo de cristalización, una fuerte direccionalidad de la dendrita y una fácil segregación de los elementos de impureza;

③ El acero tiene una conductividad térmica pequeña y un coeficiente de dilatación lineal grande, por lo que es fácil que se produzcan tensiones.

Las principales medidas para prevenir las grietas calientes de soldadura incluyen:

① Controlar estrictamente el contenido de azufre y fósforo en el metal base y el material de soldadura;

② En la soldadura se produce una estructura dúplex de ferrita de aproximadamente 5%, que altera la dirección del cristal columnar de austenita;

③ Medidas tecnológicas: utilizar electrodo alcalino y pequeñas especificaciones (baja corriente, soldadura rápida) para evitar grietas térmicas.

P2Soldadura de acero inoxidable austenítico 18Cr

03. Control del contenido de ferrita en las uniones soldadas

El contenido de ferrita en el metal de soldadura del acero austenítico no sólo está relacionado con la formación de la fase α(σ)fragilización y la resistencia térmica, sino que también afecta directamente a la resistencia a la fisuración en caliente de la unión.

Después de calentar la pieza a alta temperatura durante cierto tiempo, precipitará la fase σ frágil.

Cuanto mayor sea el tiempo de calentamiento, mayor será el tiempo de permanencia a alta temperatura y mayor la precipitación, lo que afectará gravemente a las propiedades mecánicas de la junta.

Desde el punto de vista de la resistencia al agrietamiento térmico, se requiere una cierta cantidad de ferrita en el metal de soldadura, pero cuanto menor sea el contenido de ferrita, mejor desde el punto de vista de la fragilización de la fase α y la resistencia térmica.

Por lo tanto, para uniones soldadas con requisitos de resistencia a altas temperaturas, el contenido de ferrita debe controlarse estrictamente. En algunos casos, debe utilizarse metal de soldadura austenítico.

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