Kuidas keevitada dupleksset roostevaba terast

Sissejuhatus

Roostevaba dupleksteras (DSS) on muutunud nõudlikes tööstuslikes rakendustes üheks nõutuimaks-materjaliks. See teenib selle maine, ühendades austeniitse ja ferriitse roostevaba terase parimad omadused üheks kahefaasiliseks -faasiliseks mikrostruktuuriks -, mille koostises on ligikaudu 50% austeniiti ja 50% ferriiti. Tulemuseks on erakordne korrosioonikindlus, kõrge mehaaniline tugevus ja suurepärane vastupidavus pingekorrosioonipragudele (SCC).

Nende eelistega kaasneb aga kriitiline hoiatus:dupleks roostevaba terason väga tundlik ebaõige keevitamise suhtes. Valesti keevitatud DSS-liide võib põhjustada faaside tasakaalustamatust, sadestada kahjulikke intermetallilisi ühendeid (nt sigmafaas) või tekitada soovimatut jääkpinget. Kõik need tagajärjed võivad oluliselt vähendada materjali jõudlust töös -, põhjustades mõnikord katastroofilisi rikkeid torustikes, surveanumates või soojusvahetites.

See juhend hõlmab kõike, mida peate teadma dupleksse roostevaba terase õige keevitamise kohta: alates metallurgia mõistmisest ja õige täitematerjali valimisest kuni soojussisendi kontrollimiseni, parima keevitusprotsessi valimiseni ja keevisõmbluse kvaliteedi kontrollimiseni -järgse keevisõmbluse kontrollimise kaudu.

Kahepoolse roostevaba terase mõistmine: klassid ja omadused

Enne keevituspõleti kätte võtmist on oluline kindlaks teha, millise dupleksklassiga töötate. DSS-klassid hõlmavad laias valikus sulamisisaldust ja korrosioonikindlust, mida sageli mõõdetakse PREN-i abil:

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N

Kõrgem PREN näitab paremat punktkorrosioonikindlust. Allolev tabel võtab kokku kõige levinumad dupleksklassid, nende sulamite koostised ja tüüpilised rakendused.

PREN=Punktimistakistuse ekvivalentarv. Väärtused on ligikaudsed ja sõltuvad täpsest keemiast klasside vahemikus.

Hinde teadmine ei ole ainult akadeemiline -, see määrab otseselt õige täitemetalli, soojuse sisendvahemiku ja keevisõmbluse kontrollimise järgse-nõuded.

Täitemetalli valik: helilise duplekskeevisõmbluse alus

Vale täitemetalli valimine on üks levinumaid ja kulukamaid vigu roostevaba terase duplekskeevitamisel. Juhtpõhimõtteks on kasutada legeeritud täiteainet - täiteainet, mille nikli (Ni) sisaldus on suurem kui mitteväärismetallil. See kompenseerib lahjendusefekti ja kalduvust, et ferriit domineerib keevisõmbluses kiirel tahkumisel.

Võtme valimise põhimõte

Täitemetall peab taastama austeniit-ferriidi tasakaalu keevismetallis sihtvahemikus 35–65% ferriidist. Kui ferriit ületab 70%, muutub liigend rabedaks ja kaotab sitkuse. Kui austeniit domineerib alla 25% ferriidist, on pingekorrosioonipragunemiskindlus ohus.

Veenduge alati, et täitemetalle hoitakse ja käsitsetakse õigesti: SMAW-elektroodid tuleb hoida kuivana ja-kuivatada vastavalt tootja soovitustele (tavaliselt 300–350 kraadi juures 1–2 tundi), et vältida vesiniku kogunemist.

Keevitusprotsessid: õige meetodi valimine

Roostevaba dupleksterase puhul saab edukalt kasutada mitut keevitusprotsessi, eeldusel, et keevitaja järgib kvaliteedi{0}}spetsiifilisi parameetreid. Igal protsessil on olenevalt rakendusest erinevad eelised:

Kriitiline parameeter: soojuse sisendi juhtimine

Soojussisend on roostevaba terase duplekskeevituse kõige olulisem muutuja. See arvutatakse järgmiselt:

Soojussisend (kJ/mm)=[pinge (V) × vool (A) × 60] ÷ [sõidukiirus (mm/min) × 1000]

Üldtunnustatud soojussisendi vahemik enamiku dupleksklasside puhul on 0,5–2,5 kJ/mm, eelistatud sihtväärtus on 0,8–1,5 kJ/mm. Soojussisend alla 0,5 kJ/mm jahutab keevisõmbluse liiga kiiresti, püüdes endasse liigse ferriidi. Soojussisend üle 2,5 kJ/mm võib põhjustada sigmafaasi (metallidevaheline ühend) sadenemist kuumus{8}}mõjutatud tsoonis (HAZ), mis vähendab oluliselt tugevust ja korrosioonikindlust.

Eel{0}}keevituse ettevalmistamine: edu saavutamise etapi seadmine

Isegi parim keevitustehnika ei suuda kompenseerida puudulikku ettevalmistust. Järgmised keevituseelsed-etapid ei ole-läbirääkimised:

Ühine disain ja sobiv{0}}

Korrosiooni soodustavate pragude kõrvaldamiseks kasutage võimaluse korral täieliku läbitungiga põkk-keevituskonstruktsiooni.

Kaldnurk: 60–70 kraadi (kaasa arvatud nurk) on põkkliidete jaoks standardne. Torude jaoks kasutage 37,5-kraadist kaldenurka vastavalt ASME B31.3 või samaväärsele standardile.

Juurevahe: 2–3 mm TIG juurekäikudel; muutuva soojussisendi vältimiseks säilitage ühtlane sobivus-.

minimeerida kleepuva keevisõmbluse suurust; tagage, et kleepuvad keevisõmblused vastavad samadele kvaliteedinõuetele kui lõplik keevisõmblus.

Puhastamine ja saastumise kontroll

Enne keevitamist rasvatage kõik pinnad atsetooni või heakskiidetud tööstusliku lahustiga.

Eemaldage vähemalt 25 mm vuugi mõlemalt küljelt kogu freeskatla, värv, rasv ja niiskus.

Kasutage spetsiaalseid roostevabast terasest traatharju ja lihvkettaid - ärge kunagi jagage tööriistu süsinikterasest, et vältida rauaga saastumist.

Ettevalmistatud pindade käsitsemisel kandke puhtaid kindaid.

Eelsoojenduse nõuded

Enamikul juhtudel EI vaja dupleks roostevaba teras eelsoojendust. Tegelikult ei soovitata eelsoojendada üle 100 kraadi, kuna see suurendab sigmafaasi moodustumise ohtu. Erandiks on siis, kui ümbritseva õhu temperatuur on alla 5 kraadi või kui on märgata niiskust -, siis on lubatud kerge soe-kuni 15–50 kraadi.

Kaitsegaas ja tagasipuhumine: keevisõmbluse kaitsmine oksüdeerumise eest

Lämmastik on dupleksroostevaba terase peamine legeerelement -, see stabiliseerib austeniidi faasi ja aitab otseselt kaasa korrosioonikindlusele. Kaitsegaasid, mis sisaldavad 1–3% lämmastikku, aitavad säilitada keevisvannis lämmastikusisaldust, mis muidu keevitamise käigus lendudes kaoks.

Standardne dupleks (2205): GTAW ja GMAW juur- ja täitepääsude jaoks on soovitatav kasutada argooni + 2% N2.

Puhas argoon: vastuvõetav GTAW jaoks koos lämmastiku{0}}rikaste täitemetallidega, kuid vähem eelistatud.

Vältige CO2-rikkaid gaase: CO2 kontsentratsioon üle 25% võib põhjustada liigset oksüdatsiooni ja vähendada lämmastiku peetust.

Gaasi voolukiirus: 12–15 l/min GTAW puhul; 15–20 l/min GMAW puhul. Turbulentne või ebapiisav vool põhjustab poorsust.

Seljapuhastus juurte läbimiseks

Tagapuhastus - toru või anuma sisemuse üleujutamine inertgaasiga - on kohustuslik roostevaba dupleksterase juurkäikude puhul. Hapniku tase puhastustsoonis tuleb enne keevitamise alustamist vähendada alla 0,1% (1000 ppm) ja hoida allpool seda taset kogu juurekäigu sadestamise ajal. Puhastusgaas: 100% argoon või argoon + 2% lämmastikku. Enne kaare löömist tuleks puhastamise kvaliteedi kontrollimiseks kasutada hapnikuanalüsaatorit.

Interpassi temperatuuri ja jahutuskiiruse juhtimine

Läbipääsudevahelise temperatuuri reguleerimine on sama oluline kui soojussisendi juhtimine. Dupleksi roostevaba terase maksimaalne läbipääsu temperatuur on standardse dupleksi puhul 150 kraadi (302 kraadi F) ja mõned superdupleksi spetsifikatsioonid võivad nõuda veelgi madalamaid piire (120 kraadi).

Mõõtke läbipääsudevahelist temperatuuri kalibreeritud kontakttermomeetri või infrapunapüromeetriga 25 mm kaugusel keevisõmbluse keskjoonest. Laske keevisõmblusel loomulikult jahtuda - ärge kunagi kasutage sundõhkjahutust või vesijahutust, mis võib põhjustada termilise šoki ja pragunemise.

Kui tootmissurve on kõrge, planeerige läbimiste vahele piisav ooteaeg. Kasulik rusikareegel: 6 mm keevisõmbluse puhul mõõduka soojuse sisendiga (~1,0 kJ/mm) jätke käikude vahele vähemalt 3–5 minutit, et metalli temperatuur langeks tagasi alla 150 kraadi.

Keevisõmbluse töötlemine-: viimistlemine ja taastamine

Keevituse{0}}järgne kuumtöötlus (PWHT)

Keevisõmbluse järel-kuumtöötlemine (lahuse lõõmutamine) on mõnikord vajalik väga kriitiliste rakenduste jaoks või siis, kui keevitatud koost on kogenud liigset soojust. Tüüpiline lahuse lõõmutamise temperatuur dupleksklasside jaoks on 1020–1100 kraadi, millele järgneb kiire veega karastamine. See lahustab sigma faasi ja taastab tasakaalustatud mikrostruktuuri. PWHT lisab aga märkimisväärseid kulusid ja seda kasutatakse tavaliselt ainult kriitilistes surveanumates või veealustes rakendustes.

Marineerimine ja passiveerimine

Pärast keevitamist tuleb eemaldada keevisõmbluse kuumtoon (oksüdatsioonivärvi muutus) ja HAZ, et taastada passiivne kroomoksiidkile, mis annab roostevabale terasele korrosioonikindluse. See saavutatakse järgmiselt:

Mehaanilised meetodid: roostevabast terasest traatharjamine või lihvimine spetsiaalsete abrasiivketastega.

Keemiline peitsimine: lämmastik-vesinikfluoriidhappe pasta või pihusti kasutamine (järgige rangeid tervise- ja ohutusprotokolle; need kemikaalid on ohtlikud). Kokkupuuteaeg on tavaliselt 15–60 minutit, millele järgneb põhjalik veega loputamine.

Passiveerimine: Pärast peitsimist kandke peale lämmastikhappe lahust (20–50% mahust), et tagada maksimaalne oksiidkile moodustumine.

Levinud keevitusvead ja nende vältimine

Allolev tabel võtab kokku roostevaba dupleksterase keevitamisel kõige sagedamini esinevad defektid, nende algpõhjused ja tõestatud ennetusstrateegiad:

Postitatud-keevituskontroll ja kvaliteedi tagamine

Range ülevaatus on viimane kaitseliin ohutu ja usaldusväärse roostevabast terasest kahepoolse keevisõmbluse tagamiseks. Tüüpiline kontrollirežiim sisaldab:

Visuaalne kontroll (VT)

The first and simplest check - performed immediately after welding and cleaning. Look for surface cracks, incomplete fusion, excessive undercut (>0,5 mm), kattumine või nähtav poorsus. Vajadusel kasutage eredat valgustust ja suurendust.

Ferriidisisalduse mõõtmine

Kasutage kalibreeritud ferriteskoopi (ISO 8249 või AWS A4.2 järgi), et mõõta ferriidi arvu (FN) keevismetalli ja HAZ-i lõikes. Vastuvõetav vahemik on tavaliselt FN 30–70 (umbes 35–65 mahuprotsenti ferriiti). Dokumenteerige mõõtmised kindlaksmääratud intervallidega piki keevisõmblust.

Mittepurustav testimine (NDT)

Värvaine läbitungimise testimine (PT): tuvastab pinnal{0}}murduvad praod ja poorsuse. Kohustuslik juurkäikudel ja laagriliidete lõplikel läbipääsudel{2}}.

Ultrasonic Testing (UT): Detects volumetric flaws including lack of fusion, slag inclusions, and internal cracks. Preferred for thicker sections (>6 mm).

Radiograafiline testimine (RT): kasutatakse kriitiliste liigeste jaoks, kus on nõutav püsiv rekord. Tõhus poorsuse, lisandite ja sisemise sulandumise puudumise tuvastamiseks.

Korrosiooni testimine

Kõige nõudlikumate rakenduste (veealune, keemiline töötlemine) jaoks võib määrata ASTM G48 meetodi A või B punktikorrosioonikatse. See hõlmab katsekeha kastmist 6% raud(III)kloriidi lahusesse kõrgendatud temperatuuril ja 24 tunni pärast täppide või kaalukaotuse kontrollimist.

Vastavusstandardid ja võrdlusspetsifikatsioonid

Kogu roostevabast terasest duplekskeevitus tuleb läbi viia vastavalt asjakohastele rahvusvahelistele standarditele. Peamised standardid hõlmavad järgmist:

ASME IX jaotis - Keevitamise ja kõvajoodisega jootmise kvalifikatsioonid (surveanumad ja torustikud)

AWS D1.6 - roostevaba terase struktuurkeevituskood

ISO 15614-1 - Metallmaterjalide keevitusprotseduuride spetsifikatsioon ja kvalifikatsioon

NORSOK M-601 - Torustiku keevitamine ja kontroll (avamere/veealused rakendused)

ET 1011-3 - Soovitused roostevaba terase keevitamiseks

ASTM A240 / A276 - Roostevabast terasest dupleksplaadi ja varda materjalispetsifikatsioonid

Keevitusprotseduuri spetsifikatsioonid (WPS) ja protseduuride kvalifikatsioonikirjed (PQR) peavad olema kehtestatud ja kvalifitseeritud enne tootmiskeevituse alustamist mis tahes koodide järgi{0}}juhitud tööl.

Järeldus

Selle juhendi peamised näpunäited on lihtsad: teadke oma klassi, valige legeeritud täitemetall, kontrollige soojuse sisendit vahemikus 0,5–2,5 kJ/mm, hoidke läbipääsu temperatuur alla 150 kraadi, puhastage agressiivselt, puhastage põhjalikult ja kontrollige hoolikalt. Järgige neid põhimõtteid ja dupleksroostevaba teras premeerib teid keevisõmblustega, mis toimivad usaldusväärselt aastakümneid - isegi kõige karmimas keskkonnas maailmas.

Materjalisertifikaatide, tehniliste andmete lehtede või teie projektiga seotud keevituskonsultatsiooni saamiseksvõtke ühendust meie meeskonnagavõi külastage meie veebipõhist tootekataloogi.