Austenitik paslanmaz çeliğin kaynak özellikleri: kaynak sırasında elastik ve plastik gerilim ve gerilme miktarı büyüktür, ancak soğuk çatlaklar nadiren oluşur. Kaynaklı bağlantıda söndürme sertleştirme bölgesi ve tane irileşmesi yoktur, bu nedenle kaynaklı bağlantının çekme dayanımı yüksektir.
Austenitik paslanmaz çelik kaynağının başlıca sorunları: kaynak deformasyonunun büyük olması; tane sınırı özellikleri ve bazı eser kirliliklere (S, P) duyarlılığı nedeniyle sıcak çatlakların oluşmasının kolay olmasıdır.
Austenitik paslanmaz çeliklerin beş büyük kaynak problemi ve çözümleri
1. Krom karbür oluşumu kaynaklı birleştirmelerin taneler arası korozyona karşı direncini azaltır.
Taneler arası korozyon: Zayıf krom teorisine göre, kaynak ve ısıdan etkilenen bölge 450-850 derece hassasiyet sıcaklığı bölgesine kadar ısıtıldığında, krom karbürü tane sınırında çökelecek ve korozyona karşı yeterli direnç göstermeyen zayıf krom tane sınırı oluşacaktır.
(1) Kaynaktaki taneler arası korozyon ve hedef malzeme üzerindeki hassas sıcaklık bölgesindeki korozyon için, sınırlama amacıyla aşağıdaki önlemler kullanılabilir:
a. Temel metalin ve kaynağın karbon içeriğini azaltın ve temel metale tercihen MC oluşturmak için dengeleyici elementler Ti, Nb ve diğer elementleri ekleyerek Cr23C6 oluşumunu önleyin.
b. Kaynak formunu ostenit ve az miktarda ferritten oluşan çift fazlı bir yapı haline getirin. Kaynakta belirli miktarda ferrit olduğunda taneler rafine edilebilir, tanelerin alanı artırılabilir ve tane sınırının birim alanı başına krom karbür çökelmesi miktarı azaltılabilir. Krom, ferritte büyük bir çözünürlüğe sahiptir ve Cr23C6, ostenit tane sınırının kromda tükenmesine neden olmadan tercihen ferritte oluşur; ostenit arasında dağılmış ferrit, tane sınırı boyunca iç difüzyona doğru korozyonu önleyebilir.
c. Hassaslaştırma sıcaklığı aralığında kalma süresini kontrol edin. Kaynak termal çevrimini, kalma süresini mümkün olduğunca 600-1000 derecede kısaltacak şekilde ayarlayın, yüksek enerji yoğunluğuna sahip bir kaynak yöntemi seçin (plazma argon ark kaynağı gibi), daha küçük bir kaynak hattı enerjisi seçin ve argon gazını kaynağın arkasına geçirin veya bakır bir ped kullanın. Kaynaklı eklemin soğuma hızını artırın, tekrarlanan ısıtmayı önlemek için ark ve ark sayısını azaltın ve çok katmanlı kaynak sırasında son kaynağı aşındırıcı ortamla temas yüzeyine uygulayın.
d. Kaynaktan sonra, çözelti işlemi veya stabilizasyon tavlaması (850-900 derece) ve ısıl korumadan sonra hava soğutması yapın, böylece karbürler tam olarak çökeltilebilir ve krom difüzyonu hızlandırılabilir).
(2) Kaynaklı birleştirme yerlerinde bıçak benzeri korozyon oluşması nedeniyle aşağıdaki önleyici tedbirler alınabilir:
Karbonun güçlü difüzivitesi nedeniyle, soğutma işlemi sırasında aşırı doymuş bir durum oluşturmak için tane sınırında ayrışacaktır, Ti ve Nb ise düşük difüziviteleri nedeniyle kristalde kalacaktır. Kaynaklı bağlantı hassaslaştırma sıcaklığı aralığında tekrar ısıtıldığında, aşırı doymuş karbon, taneler arası Cr23C6 formunda çökecektir.
a. Karbon içeriğini azaltın. Stabilize edici elementler içeren paslanmaz çelik için karbon içeriği 0.06%'yı geçmemelidir.
b. Makul bir kaynak işlemi kullanın. Yüksek sıcaklıkta aşırı ısınan alanın kalma süresini azaltmak için daha küçük bir kaynak hattı enerjisi seçin ve kaynak işlemi sırasında "orta sıcaklık hassasiyeti" etkisinden kaçınmaya dikkat edin. Çift taraflı kaynak yaparken, aşındırıcı ortamla temas eden kaynak dikişi en son kaynaklanmalıdır (bu, büyük çaplı kalın duvarlı kaynaklı borunun iç kaynağının dış kaynaktan sonra yapılmasının nedenidir). Aşındırıcı ortamla temas eden aşırı ısınmış alan, hassasiyetle tekrar ısıtılır.
c. Kaynak sonrası ısıl işlem. Kaynaktan sonra çözelti veya stabilizasyon işlemi yapılır.
2 Gerilim korozyon çatlaması
Gerilim korozyon çatlağının oluşmasını önlemek için aşağıdaki önlemler alınabilir:
a. Malzemelerin doğru seçimi ve kaynak bileşiminin makul şekilde ayarlanması. Yüksek saflıkta krom-nikel ostenitik paslanmaz çelik, yüksek silikonlu krom-nikel ostenitik paslanmaz çelik, ferritik-ostenitik paslanmaz çelik, yüksek kromlu ferritik paslanmaz çelik vb. iyi gerilim korozyon direncine sahiptir ve kaynak metali ostenitik paslanmaz çeliktir. Çift fazlı çeliğin yapısı ferritik ve ferritik olduğunda gerilim korozyon direnci iyidir.
b. Kalıntı gerilimi ortadan kaldırın veya azaltın. Kaynak sonrası gerilim giderme ısıl işlemi gerçekleştirilir ve yüzey kalıntı gerilimini azaltmak için parlatma, bilyalı püskürtme ve çekiçleme gibi mekanik yöntemler kullanılır.
c. Büyük gerilim yoğunlaşmalarını önlemek için makul yapısal tasarım.
3. Sıcak çatlakların kaynaklanması (kaynak kristalleşme çatlakları, ısıdan etkilenen bölge sıvılaşma çatlakları)
Termal çatlak duyarlılığı esas olarak malzemenin kimyasal bileşimine, yapısına ve özelliklerine bağlıdır. Ni, S ve P gibi safsızlıklarla düşük erime noktalı bileşikler veya ötektik oluşturmak için kolaydır ve bor ve silisyumun ayrışması termal çatlaklara neden olur. Kaynak, zararlı safsızlıkların ve elementlerin ayrışmasına elverişli olan güçlü yönlülüğe sahip kaba sütunlu bir tane yapısı oluşturmak için kolaydır. Böylece sürekli bir kristaller arası sıvı filminin oluşumu desteklenir ve termal çatlakların hassasiyeti iyileştirilir. Kaynak eşit olmayan bir şekilde ısıtılırsa, büyük bir çekme gerilimi oluşturmak ve kaynak sıcak çatlaklarının oluşumunu desteklemek kolaydır.
Önleyici tedbirler:
a. Zararlı kirlilikler olan S ve P'nin içeriğini sıkı bir şekilde kontrol edin.
b. Kaynak metalinin dokusunu ayarlayın. Çift fazlı yapı kaynağı iyi çatlak direncine sahiptir. Kaynaktaki delta fazı taneleri inceltebilir, tek fazlı ostenitin yönlülüğünü ortadan kaldırabilir, tane sınırındaki zararlı safsızlıkların ayrışmasını azaltabilir ve delta fazı daha fazla S, P çözebilir ve arayüz enerjisini azaltabilir ve kristaller arası sıvı filmin oluşumunu düzenleyebilir.
c. Kaynak metali alaşım bileşimini ayarlayın. Tek fazlı ostenitik çelikteki Mn, C ve N içeriğini uygun şekilde artırın ve sıcak çatlak hassasiyetini azaltmak için seryum, kazma ve tantal gibi az miktarda eser element ekleyin (kaynak yapısını iyileştirebilir ve tane sınırlarını arındırabilir).
d. İşlem önlemleri. Erimiş havuzun aşırı ısınmasını en aza indirerek iri sütunlu kristallerin oluşumunu önleyin ve küçük hat enerjisi ve küçük kesitli kaynak boncukları kullanın.
Örneğin, 25-20 tipi ostenitik çelikler sıvılaşma çatlaklarına eğilimlidir. Temel metalin safsızlık içeriğini ve tane boyutunu sıkı bir şekilde sınırlandırarak, yüksek enerji yoğunluklu kaynak yöntemlerini, küçük hat enerjisini benimseyerek ve eklemlerin soğuma hızını artırarak ve diğer önlemleri alarak.
4. Kaynaklı bağlantıların kırılganlığı
Sıcak mukavemetli çelik, kaynaklı birleştirmenin esnekliğini sağlamalı ve yüksek sıcaklık kırılganlığını önlemelidir; düşük sıcaklık çeliğinin, kaynaklı birleştirmenin düşük sıcaklık kırılganlığını önlemek için iyi düşük sıcaklık tokluğuna sahip olması gerekir.
5. Büyük kaynak deformasyonu
Düşük ısı iletkenliği ve büyük genleşme katsayısı nedeniyle kaynak deformasyonu büyüktür ve deformasyonu önlemek için bir fikstür kullanılabilir. Austenitik paslanmaz çelikler için kaynak yöntemleri ve kaynak malzemelerinin seçimi:
Austenitik paslanmaz çelik, argon tungsten ark kaynağı (TIG), eritme elektrotlu argon ark kaynağı (MIG), plazma argon ark kaynağı (PAW) ve tozaltı ark kaynağı (SAW) ile kaynaklanabilir. Austenitik paslanmaz çelik, düşük erime noktası, düşük ısı iletkenliği ve yüksek özdirenci nedeniyle düşük kaynak akımına sahiptir. Yüksek sıcaklık kalma süresini azaltmak, karbür çökelmesini önlemek, kaynak büzülme stresini azaltmak ve termal çatlak hassasiyetini azaltmak için dar kaynaklar ve boncuklar kullanılmalıdır.
Kaynak sarf malzemelerinin bileşimi, özellikle Cr ve Ni alaşım elementleri, temel metalin bileşiminden daha yüksektir. Kaynakta iyi çatlak direnci (soğuk çatlama, sıcak çatlama, gerilim korozyon çatlaması) sağlamak için az miktarda (%4-12) ferrit içeren kaynak sarf malzemeleri kullanılır. Kaynakta ferrit fazına izin verilmediğinde veya imkansız olduğunda, Mo, Mn ve diğer alaşım elementleri içeren kaynak sarf malzemeleri seçilmelidir.
Kaynak sarf malzemelerindeki C, S, P, Si ve Nb mümkün olduğunca düşük olmalıdır. Nb, saf ostenit kaynaklarında katılaşma çatlaklarına neden olur, ancak kaynaklardaki az miktarda ferrit etkili bir şekilde önlenebilir. Kaynaktan sonra stabilize edilmesi veya geriliminin giderilmesi gereken kaynaklı yapılar için genellikle Nb içeren kaynak malzemeleri seçilir. Orta plakaların kaynaklanması için tozaltı ark kaynağı kullanılır ve Cr ve Ni'nin yanma kaybı, akı ve kaynak telindeki alaşım elementlerinin geçişiyle tamamlanabilir; büyük penetrasyon derinliği nedeniyle, kaynağın merkezinde sıcak çatlakların oluşmasını ve ısıdan etkilenen bölgenin korozyon direncini önlemeye dikkat edilmelidir. Cinsel indirgeme. Daha ince kaynak teli ve daha küçük kaynak hattı enerjisinin seçilmesine dikkat edilmeli ve kaynak teli Si, S ve P açısından düşük olmalıdır. Isıya dayanıklı paslanmaz çelik kaynaktaki ferrit içeriği %5'i geçmemelidir. Cr ve Ni içeriği %20'den fazla olan ostenitik paslanmaz çelik için yüksek Mn (%{5}}) kaynak teli kullanılmalı ve kaynakta Si eklenmesini önlemek ve çatlama direncini artırmak için akı olarak alkali veya nötr akı kullanılmalıdır. Ostenitik paslanmaz çelik için özel akı çok az Si eklemesi içerir ve bu da alaşımı kaynak performansı ve kimyasal bileşim gereksinimlerini karşılamak için alaşım elementlerinin yanma kaybını telafi etmek üzere kaynağa aktarabilir.
