ویژگی های جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی: میزان تنش و کرنش الاستیک و پلاستیک در حین جوشکاری زیاد است، اما ترک های سرد به ندرت رخ می دهد. در اتصال جوش داده شده منطقه سخت شدن خاموش و درشت شدن دانه وجود ندارد، بنابراین استحکام کششی اتصال جوش داده شده بالا است.
مشکلات اصلی جوشکاری فولاد ضد زنگ آستنیتی: تغییر شکل جوش بزرگ است. به دلیل ویژگی های مرزی دانه و حساسیت به ناخالصی های کمیاب خاص (S, P)، ایجاد ترک های داغ آسان است.
پنج مشکل عمده جوشکاری فولاد زنگ نزن آستنیتی و راه حل های آنها
1. تشکیل کاربید کروم باعث کاهش مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای اتصالات جوشی می شود.
خوردگی بین دانه ای: طبق تئوری کروم ضعیف، زمانی که جوش و ناحیه متاثر از گرما تا ناحیه دمای حساسیت 450-850 درجه حرارت داده می شود، کاربید کروم در مرز دانه رسوب می کند و در نتیجه مرز دانه ضعیف ایجاد می شود. کروم، که برای مقاومت در برابر خوردگی کافی نیست.
(1) برای خوردگی بین دانه ای جوش و خوردگی در ناحیه دمای حساس شده روی ماده هدف، اقدامات زیر را می توان برای محدود کردن استفاده کرد:
الف محتوای کربن فلز پایه و جوش را کاهش دهید و عناصر تثبیت کننده Ti، Nb و سایر عناصر را به فلز پایه اضافه کنید تا ترجیحاً MC تشکیل شود تا از تشکیل Cr23C6 جلوگیری شود.
ب جوش را یک ساختار دو فازی از آستنیت و مقدار کمی فریت تشکیل دهید. هنگامی که مقدار مشخصی فریت در جوش وجود دارد، می توان دانه ها را تصفیه کرد، مساحت دانه ها را افزایش داد و میزان بارش کاربید کروم را در واحد سطح مرز دانه کاهش داد. کروم حلالیت زیادی در فریت دارد و Cr23C6 ترجیحاً در فریت تشکیل می شود، بدون اینکه باعث شود مرز دانه آستنیت در کروم تخلیه شود. فریت پراکنده بین آستنیت می تواند از خوردگی در امتداد مرز دانه تا انتشار داخلی جلوگیری کند.
ج زمان ماند را در محدوده دمایی حساسیت کنترل کنید. چرخه حرارتی جوشکاری را تنظیم کنید تا زمان ماندگاری را تا حد امکان در 600-1000 درجه کوتاه کنید، روش جوشکاری با چگالی انرژی بالا (مانند جوشکاری قوس پلاسما با آرگون) انتخاب کنید، انرژی خط جوش کوچک‌تری را انتخاب کنید و گاز آرگون را عبور دهید. در پشت جوش یا از پد مسی استفاده کنید سرعت خنک شدن اتصال جوش داده شده را افزایش دهید، تعداد قوس ها و قوس ها را کاهش دهید تا از گرم شدن مکرر جلوگیری کنید و آخرین جوش را روی سطح تماس با محیط خورنده در طول جوشکاری چند لایه اعمال کنید. .
د پس از جوشکاری، عملیات محلول یا بازپخت تثبیت ({0}} درجه) و خنک‌سازی هوا را پس از حفظ حرارت انجام دهید تا کاربیدها به طور کامل رسوب کنند و انتشار کروم تسریع شود.
(2) خوردگی چاقو مانند اتصالات جوش داده شده، به همین دلیل، اقدامات پیشگیرانه زیر را می توان انجام داد:
به دلیل انتشار قوی کربن، در مرز دانه جدا می شود تا در طول فرآیند خنک سازی حالت فوق اشباع ایجاد کند، در حالی که Ti و Nb به دلیل انتشار کم در کریستال باقی می مانند. هنگامی که اتصال جوش داده شده مجدداً در محدوده دمای حساسیت گرم می شود، کربن فوق اشباع به شکل Cr23C6 در بین دانه ای رسوب می کند.
الف محتوای کربن را کاهش دهید. برای فولاد ضد زنگ حاوی عناصر تثبیت کننده، محتوای کربن نباید از 0.06% تجاوز کند.
ب از یک فرآیند جوشکاری معقول استفاده کنید. برای کاهش زمان ماندن ناحیه بیش از حد گرم شده در دمای بالا، انرژی خط جوش کمتری را انتخاب کنید و توجه داشته باشید که از تأثیر "حساسیت دمای متوسط" در طول فرآیند جوشکاری جلوگیری کنید. هنگام جوشکاری دو طرفه، درز جوش در تماس با محیط خورنده باید آخرین جوش داده شود (به همین دلیل است که جوش داخلی لوله جوشی با دیواره ضخیم قطر بزرگ بعد از جوشکاری خارجی انجام می شود). ناحیه بیش از حد گرم شده در تماس با محیط خورنده مجدداً با ایجاد حساسیت گرم می شود.
ج عملیات حرارتی پس از جوش درمان محلول یا تثبیت پس از جوشکاری انجام می شود.
2 ترک خوردگی تنشی
اقدامات زیر را می توان برای جلوگیری از وقوع ترک خوردگی تنشی انجام داد:
الف انتخاب صحیح مواد و تنظیم منطقی ترکیب جوش. فولاد ضد زنگ آستنیتی کروم نیکل با خلوص بالا، فولاد زنگ نزن آستنیتی کروم نیکل با سیلیکون بالا، فولاد ضد زنگ فریتی-آستنیتی، فولاد ضد زنگ فریتی با کروم بالا و غیره دارای مقاومت در برابر خوردگی تنش خوبی هستند و فلز جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی است. هنگامی که ساختار فولاد دوفاز فریتی و فریتی باشد، مقاومت در برابر تنش-خوردگی خوب است.
ب از بین بردن یا کاهش استرس پسماند. عملیات حرارتی کاهش تنش پس از جوش انجام می‌شود و روش‌های مکانیکی مانند پرداخت، ضربه‌زنی و چکش کاری برای کاهش تنش پسماند سطح استفاده می‌شود.
ج طراحی ساختاری معقول برای جلوگیری از غلظت زیاد استرس
3. جوشکاری ترکهای داغ (ترکهای تبلور جوش، ترکهای روانگرایی ناحیه متاثر از حرارت)
حساسیت ترک حرارتی عمدتاً به ترکیب شیمیایی، ساختار و خواص مواد بستگی دارد. نیکل به راحتی ترکیبات با نقطه ذوب پایین یا یوتکتیک با ناخالصی هایی مانند S و P تشکیل می شود و جداسازی بور و سیلیکون باعث ایجاد ترک حرارتی می شود. جوش به راحتی می تواند یک ساختار دانه ستونی درشت با جهت گیری قوی ایجاد کند که منجر به جداسازی ناخالصی ها و عناصر مضر می شود. در نتیجه تشکیل یک فیلم مایع بین کریستالی پیوسته و بهبود حساسیت ترک حرارتی را تقویت می کند. اگر جوشکاری به طور ناهموار گرم شود، ایجاد تنش کششی بزرگ و ایجاد ترک های داغ جوشکاری آسان است.
اقدامات پیشگیرانه:
الف محتوای ناخالصی های مضر S و P را به شدت کنترل کنید.
ب بافت فلز جوش را تنظیم کنید. جوش ساختار دوفاز مقاومت خوبی در برابر ترک دارد. فاز دلتا در جوش می تواند دانه ها را تصفیه کند، جهت آستنیت تک فاز را حذف کند، جداسازی ناخالصی های مضر را در مرز دانه کاهش دهد، و فاز دلتا می تواند S، P بیشتری را حل کند و می تواند انرژی سطحی را کاهش دهد و سازماندهی کند. تشکیل فیلم مایع بین کریستالی
ج ترکیب آلیاژ فلز جوش را تنظیم کنید. مقدار منگنز، C و N را در فولاد آستنیتی تک فاز به طور مناسب افزایش دهید و مقدار کمی عناصر کمیاب مانند سریم، کلنگ و تانتالیوم (که می تواند ساختار جوش را اصلاح کرده و مرزهای دانه را خالص کند) اضافه کنید تا ترک داغ را کاهش دهید. حساسیت
د اقدامات فرآیندی گرمای بیش از حد حوضچه مذاب را به حداقل برسانید تا از تشکیل بلورهای ستونی درشت جلوگیری کنید و از انرژی خط کوچک و مهره های جوش با مقطع کوچک استفاده کنید.
برای مثال، فولادهای آستنیتی نوع 25-20 مستعد ترکهای روانگرایی هستند. با محدود کردن شدید محتوای ناخالصی و اندازه دانه‌های فلز پایه، اتخاذ روش‌های جوشکاری با چگالی انرژی بالا، انرژی خط کوچک و افزایش سرعت سرد شدن اتصالات و سایر اقدامات.
4. شکنندگی اتصالات جوشی
فولاد با استحکام گرم باید انعطاف پذیری اتصال جوش داده شده را تضمین کند و از شکنندگی در دمای بالا جلوگیری کند. فولاد با دمای پایین برای جلوگیری از شکنندگی در دمای پایین اتصال جوش داده شده باید چقرمگی دمای پایین خوبی داشته باشد.
5. تغییر شکل جوش بزرگ
به دلیل هدایت حرارتی کم و ضریب انبساط زیاد، تغییر شکل جوش بزرگ است و می توان از یک فیکسچر برای جلوگیری از تغییر شکل استفاده کرد. روش های جوشکاری و انتخاب مواد جوش برای فولادهای زنگ نزن آستنیتی:
فولاد زنگ نزن آستنیتی را می توان با جوشکاری با قوس تنگستن آرگون (TIG)، جوشکاری با آرگون با الکترود ذوب (MIG)، جوشکاری قوس الکتریکی پلاسما (PAW) و جوشکاری زیرپودری (SAW) جوش داد. فولاد زنگ نزن آستنیتی به دلیل نقطه ذوب پایین، هدایت حرارتی کم و مقاومت بالا دارای جریان جوش کم است. جوش ها و مهره های باریک باید برای کاهش زمان ماند در دمای بالا، جلوگیری از بارش کاربید، کاهش تنش انقباض جوش و کاهش حساسیت ترک حرارتی استفاده شوند.
ترکیب مواد مصرفی جوش، به ویژه عناصر آلیاژی کروم و نیکل، بیشتر از فلز پایه است. مواد مصرفی جوشکاری حاوی مقدار کمی ({0}}%) فریت برای اطمینان از مقاومت خوب در برابر ترک (ترک سرد، ترک گرم، ترک خوردگی تنشی) جوش استفاده می‌شود. هنگامی که فاز فریت در جوش مجاز نیست یا غیرممکن است، مواد مصرفی جوشکاری حاوی مو، منگنز و سایر عناصر آلیاژی باید انتخاب شوند.
C، S، P، Si و Nb در مواد مصرفی جوشکاری باید تا حد امکان کم باشد. Nb باعث ایجاد ترک های انجماد در جوش های آستنیتی خالص می شود، اما می توان از مقدار کمی فریت در جوش ها به طور موثر جلوگیری کرد. برای سازه های جوشی که نیاز به تثبیت یا کاهش تنش پس از جوشکاری دارند، معمولاً مواد جوشکاری حاوی Nb انتخاب می شوند. جوشکاری قوس زیردریایی برای جوشکاری صفحات متوسط استفاده می شود و اتلاف سوخت کروم و نیکل را می توان با انتقال عناصر آلیاژی در شار و سیم جوش تکمیل کرد. به دلیل عمق نفوذ زیاد، باید به جلوگیری از ایجاد ترک های داغ در مرکز جوش و مقاومت در برابر خوردگی ناحیه متاثر از حرارت توجه شود. کاهش رابطه جنسی باید به انتخاب سیم جوش نازکتر و انرژی خط جوش کوچکتر توجه شود و سیم جوش باید در Si، S و P کم باشد. محتوای فریت در جوش فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت نباید از 5% تجاوز کند. برای فولاد زنگ نزن آستنیتی با محتوای کروم و نیکل بیشتر از 20٪، باید از سیم جوش منگنز بالا (6-8%) استفاده شود، و شار قلیایی یا خنثی باید به عنوان شار برای جلوگیری از افزودن Si به جوش استفاده شود. و مقاومت در برابر ترک آن را بهبود بخشد. شار ویژه برای فولاد زنگ نزن آستنیتی دارای Si بسیار کمی است که می تواند آلیاژ را به جوش منتقل کند تا اتلاف سوزاندن عناصر آلیاژی را جبران کند تا الزامات عملکرد جوش و ترکیب شیمیایی را برآورده کند.
