Сварка мартенситной и дуплексной нержавеющей стали | MachineMFG

Совершенствование сварки мартенситной и дуплексной нержавеющей стали

0
(0)

1. Что такое мартенситная нержавеющая сталь?

Относится к типу нержавеющей стали с мартенситной микроструктурой при комнатной температуре, механические свойства которой могут быть изменены путем термической обработки.

Как правило, это разновидность нержавеющей стали, которую можно закаливать.

Некоторые распространенные марки мартенситной нержавеющей стали включают 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13, 3Cr13Mo, 1Cr17Ni2, 2Cr13Ni2, 9Cr18 и 9Cr18MoV.

Похожие статьи: Марки нержавеющей стали

2. Общие методы сварки

Мартенситная нержавеющая сталь может быть сварена с использованием различных электродуговых технологий. методы сварки.

В настоящее время основным методом остается дуговая сварка, в то время как использование углекислого газа сварка в газовой среде или аргонно-углекислотной сварки в защитном газе может значительно уменьшить количество водорода в сварном шве, тем самым снижая риск образования холодных трещин в сварном шве.

3. Распространенные сварочные материалы

(1) Электрод и проволока из мартенситной нержавеющей стали Cr13

Обычно, когда требуется более высокая прочность сварного шва, используют мартенситный сплав Cr13. сварка нержавеющей стали Стержни и проволока используются для того, чтобы химический состав металла шва был аналогичен составу основного металла, но это увеличивает вероятность образования холодных трещин.

Соображения:

a. Перед сваркой необходим предварительный подогрев, температура которого не должна превышать 450°C для предотвращения охрупчивания при 475°C.

После сварки необходимо провести термическую обработку.

После охлаждения до 150-200°C следует провести послесварочную термообработку в течение 2 часов, чтобы обеспечить трансформацию всех частей аустенит в мартенсит, затем следует высокотемпературный отпуск, при котором температура повышается до 730-790°C.

Время выдержки должно составлять 10 минут на 1 мм толщины листа, но не менее 2 часов, после чего его следует охладить на воздухе.

b. Для предотвращения растрескивания содержание S и P в сварочных прутках и проволоках должно быть менее 0,015%, а содержание Si не должно быть более 0,3%.

Увеличение содержания Si может привести к образованию крупнозернистого первичного феррита, что снижает пластичность соединения.

Сайт содержание углерода обычно ниже, чем у основного металла, что может снизить его прокаливаемость.

(2) Электрод и проволока из аустенитной нержавеющей стали Cr Ni

Металл шва аустенитной стали Cr Ni обладает высоким уровнем пластичности, что позволяет смягчить напряжение, возникающее во время мартенситного превращения в зоне термического влияния.

Кроме того, сварные швы из аустенитной нержавеющей стали типа Cr Ni обладают высокой растворимостью водорода, что может снизить диффузию водорода из металла шва в зону термического влияния и эффективно предотвратить холодные трещиныТаким образом, предварительный нагрев не требуется.

Однако прочность сварного шва относительно низкая и не может быть повышена за счет послесварочной термообработки.

4. Общий проблемы сварки

(1) Холодная трещина при сварке

Мартенситная нержавеющая сталь отличается высоким содержанием хрома, что значительно повышает ее способность к закалке.

Независимо от исходного состояния перед сваркой, сварка всегда приводит к образованию мартенсит около шва.

По мере увеличения степени закалки соединение становится более склонным к холодному растрескиванию, особенно в присутствии водорода. В таких условиях мартенситная нержавеющая сталь также склонна к образованию опасных замедленных трещин, вызванных водородом.

Mсмягчения:

  • Сварочный ток с высокой энергией проволоки может снизить скорость охлаждения.
  • Для разных марок стали требуется разная температура интерпассажа, которая должна быть не ниже температура предварительного нагрева.
  • Медленное охлаждение после сварки до 150-200°C с последующей послесварочной термообработкой необходимо для устранения сварки остаточное напряжениеУдаление диффундирующего водорода из шва, улучшение структуры и свойств шва.

(2) Охрупчивание зоны термического влияния

Мартенситные нержавеющие стали, особенно с высоким содержанием ферритообразующих элементов, имеют повышенную склонность к росту зерна.

Медленная скорость охлаждения может привести к образованию крупнозернистого феррита и карбида в зоне термического влияния сварки (ЗТВ), в то время как быстрая скорость охлаждения может вызвать закалку и образование крупнозернистого мартенсита в ЗТВ.

Эти грубые структуры снижают пластичность и вязкость HAZ мартенситной нержавеющей стали, делая ее хрупкой.

Меры противодействия:

  • Поддержание соответствующей скорости охлаждения;
  • Выбор разумной температуры предварительного нагрева. Температура предварительного нагрева не должна превышать 450°C, так как длительное воздействие высоких температур выше этого порога может привести к охрупчиванию при 475°C.
  • Грамотный выбор сварочных материалов позволяет скорректировать состав сварного шва и минимизировать наличие крупного феррита в сварном шве.

5. Процесс сварки

1) Предварительный нагрев перед сваркой

Предварительный подогрев перед сваркой - важнейший метод предотвращения холодных трещин.

При содержании углерода от 0,1% до 0,2% температура предварительного нагрева должна составлять от 200 до 260°C, в то время как высокопрочный сварной шов может быть предварительно нагрет до температуры от 400 до 450°C.

2) Охлаждение после сварки

Сварной элемент не должен нагреваться непосредственно от температура сварки для отпуска, поскольку аустенит может не полностью преобразоваться во время сварки.

Немедленный нагрев и отпуск после сварки могут привести к выпадению карбидов вдоль аустенит границы зерен, что приводит к превращению аустенита в перлит и крупнозернистой структуре, которая значительно снижает вязкость.

Поэтому перед отпуском сварное изделие должно быть охлаждено, а аустенит в сварном шве и зоне термического влияния должен быть в значительной степени разложен.

Для низкопрочных сварных соединений их можно охладить до комнатной температуры, а затем закалить.

Для толстых сварных швов требуется более сложный процесс. После сварки его необходимо охладить до 100-150°C, выдержать в тепле в течение 0,5-1 часа, а затем нагреть до температуры отпуска.

3) Послесварочная термическая обработка

Целью послесварочной термической обработки является снижение твердости сварного шва и зоны термического влияния, повышение пластичности и вязкости, а также снижение сварочное остаточное напряжение.

Послесварочная термическая обработка может включать отпуск и полный отжиг. Температура отпуска должна составлять 650-750°C, время выдержки - 1 час, затем следует воздушное охлаждение.

Если сварное изделие требует обработки после сварки, полный отжиг могут быть выполнены для достижения минимальной твердости.

Температура отжига должна составлять 830-880°C, время выдержки - 2 часа, после чего печь охлаждается до 595°C, а затем охлаждается на воздухе.

4) Выбор сварочного прутка

Электроды для сварки мартенситной нержавеющей стали делятся на две категории: хромистая нержавеющая сталь электроды и электроды из аустенитной нержавеющей стали с никелем и хромом.

К распространенным электродам из хромистой нержавеющей стали относятся электроды E1-13-16 (G202) и E1-13-15 (G207).

Распространенные электроды из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали включают в себя электроды E0-19-10-16 (A102), E0-19-10-15 (A107), E0-18-12Mo2-16 (A202), E0-18-12Mo2-15 (A207) и другие.

6. Сварка дуплексной нержавеющей стали

1. Свариваемость дуплексной нержавеющей стали

Дуплексная нержавеющая сталь обладает как преимуществами, так и недостатками аустенитной и ферритной стали, а также уменьшает их соответствующие недостатки.

(1) Риск горячего растрескивания значительно ниже по сравнению с аустенитной сталью.

(2) Риск холодного растрескивания значительно ниже по сравнению с обычными низколегированными сплавами высокопрочная сталь.

(3) После охлаждения в зоне термического влияния сохраняется большее количество феррита, что повышает риск коррозии и водородно-индуцированного растрескивания (охрупчивания).

(4) The сварное соединение Дуплексная нержавеющая сталь склонна к выпадению δ-фазы, интерметаллического соединения Cr и Fe.

Температура его образования колеблется от 600°C до 1000°C и может варьироваться в зависимости от конкретной марки стали.

Таблица 1 Температурный диапазон обработки раствором, фаза δ и 475 ℃ хрупкость дуплексной нержавеющей стали

СодержаниеДвухфазная сталь 2205, 2507 и др.Супердуплексная сталь 00Cr25Ni7Mo3CuN
Температура твердого раствора/℃10401025~1100
Температура отслаивания при нагревании на воздухе/℃10001000
Температура образования фазы δ/℃600~1000600~1000
475 ° C Температура охрупчивания/℃300~525300~525

2. Выбор методов сварки

Сайт процесс сварки Для дуплексной нержавеющей стали сначала используется сварка TIG, а затем электродуговая сварка.

При использовании дуговой сварки под флюсом необходимо тщательно контролировать температуру нагрева и температуру межфазного промежутка, а также избегать чрезмерного разбавления.

Примечание:

Если используется сварка TIG, необходимо добавить 1-2% азота в защитный газ (добавление более 2% азота может увеличить пористость и вызвать нестабильность дуги). Добавление азота способствует поглощению азота из металла шва, предотвращая потерю азота за счет диффузии в зоне поверхности шва, и способствует стабилизации аустенитной фазы в сварное соединение.

3. Выбор сварочных материалов

Сварочные материалы с повышенным содержанием аустенитообразующих элементов (таких как Ni, N) выбираются для стимулирования превращения феррита в сварном шве в аустенит.

Электрод или сварочная проволока 22.8.3L обычно используется для сварки стали 2205, а электрод 25.10.4L или 25.10.4R - для сварки стали 2507.

Таблица 2 Сварочные материалы и FN типичной дуплексной нержавеющей стали

Основной металлСварочный материалХимический составИмяFN(%)
CSiMnCrNiМоNCuW
2507Сварочная проволока0.020.30.5251040.25--2507/P10040~100
0.02251040.25--Сэндивик 25.10.4L
Сварочный стержень0.030.51259.53.60.22--Avesta 2507/p100
0.042510.540.25--Сэндивик 25.10.4L
Zeron100Сварочная проволокаСварочный стержень0.041.22.5251040.221122.9.4CuWL
22.9.4CuWLB
40~60
2205Сварочная проволока0.020.51.622.5830.14--Сэндивик 22.8.3L40~60
Сварочный стержень0.031.00.822.59.530.14--Сэндивик 22.8.3R

4. Точки сварки

(1) В процессе сварки управление энергией сварки, температурой промежуточного слоя, предварительным подогревом и толщиной материала влияет на скорость охлаждения и впоследствии на структуру и свойства сварного шва и зоны термического влияния.

Для достижения оптимальных свойств металла шва рекомендуется контролировать максимальную температуру межпроходного шва на уровне 100°C. Если необходима послесварочная термообработка, ограничения по температуре межпроходного шва могут быть сняты.

(2) Предпочтительно избегать послесварочной термообработки для дуплексной нержавеющей стали.

Если необходима термическая обработка после сварки, закаливание водой является используемым методом. При термообработке нагрев должен быть быстрым, а время выдержки при температуре термообработки должно составлять 5-30 минут, достаточных для восстановления фазового равновесия.

Окисление металла является проблемой во время термообработки, поэтому следует рассмотреть возможность использования инертного газа для защиты.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх