Varilne lastnosti avstenitnega nerjavnega jekla: količina elastične in plastične napetosti in deformacije med varjenjem je velika, vendar se redko pojavijo hladne razpoke. V zvarnem spoju ni cone kaljenja in grobljenja zrn, zato je natezna trdnost zvarnega spoja visoka.
Glavne težave pri varjenju avstenitnega nerjavnega jekla: varilna deformacija je velika; zaradi svojih značilnosti zrnatih mej in občutljivosti na določene nečistoče v sledovih (S, P) je enostavno ustvariti vroče razpoke.
Pet glavnih problemov varjenja avstenitnega nerjavnega jekla in njihove rešitve
01 Tvorba kromovega karbida zmanjša odpornost zvarnih spojev na interkristalno korozijo.
Medkristalna korozija: v skladu s teorijo slabega kroma, ko se zvar in toplotno prizadeto območje segrejeta na 450-850 stopinjsko temperaturno območje občutljivosti, se bo kromov karbid oboril na meji zrn, kar bo povzročilo slabo mejo zrn krom, ki ni dovolj za odpornost proti koroziji.
(1) Za interkristalno korozijo zvara in korozijo občutljivega temperaturnega območja na ciljnem materialu se lahko uporabijo naslednji ukrepi za omejitev:
a. Zmanjšajte vsebnost ogljika v osnovni kovini in zvaru ter osnovni kovini dodajte stabilizacijske elemente Ti, Nb in druge elemente, da prednostno tvorite MC, da preprečite nastanek Cr23C6.
b. Zvar naj tvori dvofazno strukturo avstenita in majhne količine ferita. Ko je v zvaru določena količina ferita, je mogoče zrna prečistiti, povečati površino zrn in zmanjšati količino obarjanja kromovega karbida na enoto površine meje zrn. Krom ima veliko topnost v feritu in Cr23C6 se prednostno oblikuje v feritu, ne da bi povzročil osiromašenje meje avstenitnega zrna v kromu; ferit, raztresen med avstenitom, lahko prepreči korozijo vzdolž meje zrn do notranje difuzije.
c. Nadzorujte čas zadrževanja v temperaturnem območju preobčutljivosti. Prilagodite varilni termični cikel, da čim bolj skrajšate čas zadrževanja pri 600-1000 stopinjah, izberite varilno metodo z visoko energijsko gostoto (kot je varjenje s plazemskim argonom), izberite manjšo energijo varilne linije in prepustite plin argon na hrbtni strani zvara ali uporabite bakreno blazinico. Povečajte hitrost ohlajanja zvarnega spoja, zmanjšajte število oblokov in oblokov, da se izognete ponavljajočemu segrevanju, in nanesite zadnji zvar na kontaktno površino z jedkim medijem med večslojnim varjenjem .
d. Po varjenju izvedite obdelavo v raztopini ali stabilizacijsko žarjenje (850-900 stopinj) in zračno hlajenje po ohranjanju toplote, tako da se lahko karbidi popolnoma oborijo in se lahko pospeši difuzija kroma).
(2) Nožu podobna korozija zvarnih spojev, zato je mogoče sprejeti naslednje preventivne ukrepe:
Zaradi močne difuzivnosti ogljika se bo med procesom ohlajanja ločil na meji zrn in oblikoval prenasičeno stanje, medtem ko Ti in Nb ostaneta v kristalu zaradi nizke difuzivnosti. Ko se zvarni spoj ponovno segreje v temperaturnem območju senzibilizacije, se prenasičen ogljik izloči v obliki Cr23C6 v intergranulu.
a. Zmanjšajte vsebnost ogljika. Pri nerjavnem jeklu, ki vsebuje stabilizatorje, vsebnost ogljika ne sme presegati 0,06 %.
b. Uporabite razumen postopek varjenja. Izberite manjšo energijo varilne linije, da zmanjšate čas zadrževanja pregretega območja pri visoki temperaturi, in bodite pozorni, da se med postopkom varjenja izognete učinku "preobčutljivosti pri srednji temperaturi". Pri dvostranskem varjenju je treba varilni šiv, ki je v stiku z jedkim medijem, variti zadnji (zato se notranje varjenje debelostenske varjene cevi velikega premera izvede po zunanjem varjenju). Pregreto območje v stiku z jedkim medijem se ponovno segreje s senzibilizacijo.
c. Toplotna obdelava po varjenju. Po varjenju se izvede raztopina ali stabilizacijska obdelava.
02. Razpoke zaradi napetostne korozije
Za preprečitev pojava napetostno korozijskih razpok je mogoče sprejeti naslednje ukrepe:
a. Pravilna izbira materialov in smiselna prilagoditev sestave zvara. Krom-nikljevo avstenitno nerjavno jeklo visoke čistosti, krom-nikljevo avstenitno nerjavno jeklo z visoko vsebnostjo silicija, feritno-avstenitno nerjavno jeklo, feritno nerjavno jeklo z visoko vsebnostjo kroma itd. imajo dobro odpornost proti koroziji, zvar pa je avstenitno nerjavno jeklo. Odpornost na napetostno korozijo je dobra, če je struktura dvofaznega jekla feritna in feritna.
b. Odpravite ali zmanjšajte preostali stres. Izvaja se toplotna obdelava za razbremenitev napetosti po varjenju, za zmanjšanje preostale površinske napetosti pa se uporabljajo mehanske metode, kot so poliranje, drobljenje in udarjanje s kladivom.
c. Razumna konstrukcijska zasnova. da bi se izognili velikim koncentracijam stresa.
03Varjenje vročih razpok (kristalizacijske razpoke zvara, razpoke utekočinjenega območja na toplotnem vplivu)
Občutljivost za toplotne razpoke je v glavnem odvisna od kemične sestave, strukture in lastnosti materiala. Ni je enostavno tvoriti spojine z nizkim tališčem ali evtektik z nečistočami, kot sta S in P, segregacija bora in silicija pa bo povzročila termično razpokanje. Zvar je enostavno oblikovati grobo stolpično zrnato strukturo z močno usmerjenostjo, kar vodi do ločevanja škodljivih nečistoč in elementov. S tem spodbuja nastanek neprekinjenega medkristalnega tekočega filma in izboljša občutljivost termičnega razpokanja. Če je zvar neenakomerno segret, je enostavno oblikovati veliko natezno napetost in spodbuditi nastanek varilnih vročih razpok.
Preventivni ukrepi:
a. Strogo nadzorujte vsebnost škodljivih primesi S in P.
b. Prilagodite teksturo zvara. Dvofazni strukturni zvar ima dobro odpornost proti razpokam. Delta faza v zvaru lahko prečisti zrna, odpravi usmerjenost enofaznega avstenita, zmanjša ločevanje škodljivih nečistoč na meji zrn, delta faza pa lahko raztopi več S, P in lahko zmanjša medfazno energijo in organizira nastanek interkristalnega tekočega filma.
c. Prilagodite sestavo zlitine zvara. Ustrezno povečajte vsebnost Mn, C in N v enofaznem avstenitnem jeklu in dodajte majhno količino elementov v sledovih, kot so cerij, kramp in tantal (ki lahko izboljšajo strukturo zvara in očistijo meje zrn), da zmanjšate vroče razpoke občutljivost.
d. procesne ukrepe. Zmanjšajte pregrevanje bazena staline, da preprečite nastanek grobih stebričastih kristalov, in uporabite majhno linijsko energijo in majhne zvarne kroglice prečnega prereza.
Na primer, avstenitna jekla tipa 25-20 so nagnjena k razpokam zaradi utekočinjenja. S strogim omejevanjem vsebnosti nečistoč in velikosti zrn osnovne kovine, sprejemanjem varilnih metod z visoko energijsko gostoto, majhno linično energijo in povečanjem hitrosti hlajenja spojev ter drugimi ukrepi.
04Krhkost zvarnih spojev
Vroče trdno jeklo mora zagotavljati plastičnost zvarnega spoja in preprečevati visokotemperaturno krhkost; nizkotemperaturno jeklo mora imeti dobro nizkotemperaturno žilavost, da se prepreči nizkotemperaturna krhkost zvarjenega spoja.
05Varilna deformacija je velika
Zaradi nizke toplotne prevodnosti in velikega koeficienta raztezanja je varilna deformacija velika, za preprečevanje deformacije pa je mogoče uporabiti vpenjalo. Metode varjenja in izbor varilnih materialov za avstenitna nerjavna jekla:
Avstenitno nerjavno jeklo je mogoče variti z argonsko obločnim varjenjem (TIG), argonsko obločnim varjenjem s talilno elektrodo (MIG), argonsko obločnim varjenjem s plazmo (PAW) in varjenjem pod praškom (SAW). Avstenitno nerjavno jeklo ima nizek varilni tok zaradi nizkega tališča, nizke toplotne prevodnosti in visoke upornosti. Za zmanjšanje časa zadrževanja pri visoki temperaturi, preprečevanje izločanja karbida, zmanjšanje napetosti pri krčenju zvara in zmanjšanje občutljivosti na toplotne razpoke je treba uporabiti ozke zvare in kroglice.
Sestava dodatkov za varjenje, zlasti legirnih elementov Cr in Ni, je višja od sestave navadne kovine. Dodatni material za varjenje, ki vsebuje majhno količino (4-12 %) ferita, se uporablja za zagotovitev dobre odpornosti na razpoke (hladne razpoke, vroče razpoke, napetostne korozijske razpoke) zvara. Kadar feritna faza v zvaru ni dovoljena ali nemogoča, je treba izbrati varilne dodatke, ki vsebujejo Mo, Mn in druge legirne elemente.
C, S, P, Si in Nb v dodatkih za varjenje morajo biti čim nižji. Nb bo povzročil strjevalne razpoke v zvarih iz čistega avstenita, vendar se je majhni količini ferita v zvarih mogoče učinkovito izogniti. Za varjene konstrukcije, ki jih je treba po varjenju stabilizirati ali razbremeniti, se običajno izberejo varilni materiali, ki vsebujejo Nb. Varjenje pod praškom se uporablja za varjenje srednjih plošč, izguba pri gorenju Cr in Ni pa se lahko dopolni s prehodom legiranih elementov v fluks in varilno žico; zaradi velike globine preboja je treba paziti, da preprečimo nastanek vročih razpok v središču zvara in korozijsko odpornost območja toplotnega vpliva. Spolno zmanjšanje. Pozornost je treba posvetiti izbiri tanjše varilne žice in manjše energije varilne linije, varilna žica pa mora vsebovati nizko vsebnost Si, S in P. Vsebnost ferita v toplotno obstojnem zvaru nerjavnega jekla ne sme presegati 5 %. Za avstenitno nerjavno jeklo z vsebnostjo Cr in Ni, večjo od 20 %, je treba uporabiti varilno žico z visoko vsebnostjo Mn (6-8%), kot talilo pa je treba uporabiti alkalni ali nevtralni tok, da se prepreči dodajanje Si v zvar in izboljšati njegovo odpornost proti razpokam. Posebno talilo za avstenitno nerjavno jeklo ima zelo malo dodatka Si, ki lahko prenese zlitino na zvar, da nadomesti izgubo zgorevanja elementov zlitine, da izpolni zahteve glede učinkovitosti zvara in kemične sestave.
