Dvipusio nerūdijančio plieno 2205 suvirinimo procesas ir atsargumo priemonės
Struktūrinės charakteristikos: Austenitas ir feritas kietame šiltnamio tirpale sudaro apie pusę kiekvieno ir turi dvifazes struktūrines charakteristikas. Jis išlaiko mažą laidininkų skaičių, atsparumą įdubimams, įtrūkimams ir chlorido įtempių korozijai, būdingas feritiniam nerūdijančiam plienui. Jo privalumai yra geras tvirtumas, žema trapios pereinamoji temperatūra, atsparumas tarpkristalinei korozijai, geros mechaninės savybės ir suvirinamumas.
Dvipusio nerūdijančio plieno takumo riba ir atsparumas korozijai yra beveik dvigubai didesnis nei austenitinio nerūdijančio plieno, todėl galima sutaupyti medžiagas esant tokiam pačiam slėgio lygiui. Austenitinio nerūdijančio plieno linijinis plėtimosi koeficientas yra mažesnis nei austenitinio nerūdijančio plieno ir artimas mažai anglies turinčio plieno. Dvipusio nerūdijančio plieno ir anglinio plieno jungties patobulinimas turi svarbią inžinerinę reikšmę. Tiek kalimas, tiek šaltasis štampavimas yra prastesni už austenitinį nerūdijantį plieną.
Suvirinamumas: Dvipusis nerūdijantis plienas 2205 turi gerą suvirinamumą ir mažą jautrumą šaltiems ir karštiems įtrūkimams suvirinimo metu. Paprastai prieš suvirinimą nėra pašildymo, o po suvirinimo neapdorojamas terminis apdorojimas. Dėl didelio azoto kiekio vienfazio ferito tendencija šilumos veikiamoje zonoje yra nedidelė. Kai suvirinimo medžiagos yra tinkamai parinktos ir šiuo metu kontroliuojama suvirinimo linijos energija, ji turi gerą bendrą našumą.
Karštas įtrūkimas: jautrumas karštam įtrūkimui yra daug mažesnis nei austenitinio nerūdijančio plieno. Taip yra todėl, kad nikelio kiekis nėra didelis, priemaišų, kurios lengvai sudaro žemos lydymosi temperatūros eutektiką, yra labai mažai, o žemos lydymosi temperatūros skystą plėvelę nėra lengva suformuoti. Be to, negresia greitas grūdų augimas aukštoje temperatūroje.
Šilumos paveiktos zonos trapumas: pagrindinė dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo problema yra ne suvirinimo siūlė, o šilumos paveikta zona. Kadangi šilumos paveiktoje zonoje yra nepusiausvyros būsenos greitas aušinimas, veikiant suvirinimo šilumos ciklams, po aušinimo visada lieka daugiau ferito, o tai padidina polinkį į koroziją ir vandenilio sukeltą įtrūkimą (trapumą).
Suvirinimo metalurgija: Dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo proceso metu, veikiant terminiams ciklams, suvirinimo metalo mikrostruktūroje ir šilumos paveiktoje zonoje įvyksta daugybė pokyčių. Esant aukštai temperatūrai, dvipusio nerūdijančio plieno metalografinė struktūra yra feritas, o aušinant nusėda austenitas. Austenito kritulių kiekį įtakoja daug veiksnių.
Dvipusio nerūdijančio plieno suvirintų jungčių mechaninės savybės ir atsparumas korozijai priklauso nuo to, ar pavyks išlaikyti tinkamą suvirintų jungčių santykį. Todėl suvirinimas sukasi apie tai, kaip užtikrinti dvipusę struktūrą. Kai ferito ir austenito kiekis yra artimas 50%, eksploatacinės savybės yra geros, o pagrindinių medžiagų savybės artimos viena kitai. Pakeitus šį ryšį sumažės dvipusio nerūdijančio plieno suvirintų jungčių atsparumas korozijai ir mechaninės savybės. Optimalus ferito kiekis 2205 dvipusio nerūdijančio plieno yra 45%. Kai ferito kiekis yra mažesnis nei 25%, sumažėja stiprumo ir įtempių korozijos įtrūkimų gebėjimas. Perteklinis ferito kiekis, didesnis nei 75%, taip pat turės įtakos atsparumui korozijai ir sumažins atsparumą smūgiams. .
Palyginamieji veiksniai: ferito ir austenito balansui suvirintose jungtyse įtakos turi ne tik lydinio elementų kiekis pliene, bet ir užpildas, suvirinimo terminis ciklas ir apsauginės dujos.
Legiruojamųjų elementų įtaka: Remiantis tyrimais ir daugybe eksperimentų, nustatyta, kad azotas, pagrindinė medžiaga, yra labai svarbus. Azotas atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant pakankamą austenito susidarymą suvirinimo metalo ir šilumos paveiktoje zonoje po suvirinimo. Azotas (pvz., nikelis) formuoja austenito vertes ir plečia austenito elementus, tačiau azoto gebėjimas taip pat yra didesnis nei nikelio, o tai gali užkirsti kelią pavienių fazių atsiradimui po suvirinimo ir užkirsti kelią kenksmingų metalo fazių nusodinimui. Dėl suvirinimo terminio ciklo įtakos, kai autogeninio suvirinimo arba užpildo metalo sudėtis yra tokia pati kaip ir netauriojo metalo, suvirinimo metalo ferito kiekis smarkiai padidėja, atsiranda net gryno ferito struktūra. Siekiant užkirsti kelią pernelyg dideliam ferito padidėjimui siūlėje, suvirinimo metalas su pagrindiniu austenitu yra dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo tendencija. Paprastai taikant du būdus į suvirinimo medžiagą įpilama nikelio arba azoto. Paprastai nikelio kiekis yra 2–4 % didesnis nei netauriajame metale, pavyzdžiui, 2205 užpildo metalo nikelio kiekis yra iki 8–10%. Azoto turinčio lydmetalio santykis gali tik pagerinti nikelio lydmetalio poveikį, tačiau azoto pridėjimas gali ne tik atitolinti nuosėdų susidarymą tarp metalų, bet ir pagerinti suvirinimo metalo stiprumą ir atsparumą korozijai. Šiuo metu užpildymo medžiagos paprastai yra pagrįstos nikelio įdėjimu, o tada azoto, kurio kiekis yra toks pat, kaip netauriųjų metalų.
Dvipusiam nerūdijančiam plienui 2205 TIG suvirinimui naudojama Sandvik 22.8.3L (ER2209) suvirinimo viela, o TIG suvirinimui naudojamas suvirinimo strypas Avesta 2205AC/DC, kad atitiktų suvirinimo medžiagų reikalavimus. Šios dvipusio nerūdijančio plieno 2205 charakteristikos ir lydinio elementų suvirinimo medžiagos suteikia tam tikrą diapazoną suvirinimo proceso parametrams, tai yra, suvirinimo linijos energijai, kuri yra labai naudinga suvirinimui.
Terminis ciklas: Didžiausias dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo bruožas yra tas, kad suvirinimo šilumos ciklas turi įtakos suvirintos jungties struktūrai. Nesvarbu, ar tai būtų suvirinimo siūlė, ar karštos plėvelės žvaigždės zona, įvyks fazės pasikeitimas, kuris turi didelę įtaką suvirintos jungties veikimui. Todėl daugiasluoksnis ir kelių eigų suvirinimas yra naudingas. Vėlesnės suvirinimo siūlės turi terminio apdorojimo poveikį ankstesnei siūlei. Suvirinimo metale esantis feritas toliau virsta austenitu, o austenitas karščio veikiamoje zonoje, šalia suvirinimo siūlės, taip pat padidėja tūrinė fazė, kuri gali patobulinti ferito grūdelius ir sumažinti karbidų ir nitridų nusodinimą iš kristalų ir grūdelių. ribas, taip žymiai pagerinant visos suvirintos jungties struktūrą ir veikimą. Dėl suvirinimo terminio ciklo įtakos suvirinimo rutuliukai, besiliečiantys su terpe, turi būti suvirinti dvipusiu nerūdijančiu plienu, o tai prieštarauja austenitinio nerūdijančio plieno suvirinimo sekos reikalavimams.
Proceso parametrų įtaka: Suvirinimo procesų skaičius, tai yra suvirinimo linijos energija, taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį dvifazės mikrostruktūros balanse. Kadangi dvipusis nerūdijantis plienas aukštoje temperatūroje yra 100 % ferito, jei linijos energija yra per maža. Jei šilumos paveiktos zonos aušinimo greitis per greitas, iš austenito ir toliau liks per daug ferito. šiltnamio peršalimo sąlygos. Jei linijos energija yra per didelė ir aušinimo greitis per lėtas, nors galima gauti pakankamą austenito kiekį, tai taip pat sukels ferito grūdelių augimą šilumos paveiktoje zonoje ir kenksmingų metalo fazių nusodinimą, lygią 0, dėl ko atsiranda sąnarių trapumas. . Siekiant išvengti pirmiau nurodytos situacijos, geriausios priemonės yra kontroliuoti suvirinimo energiją ir tarpo temperatūrą bei naudoti užpildą.
Apsauginių dujų įtaka: lankinio volframo suvirinimo metu į argono dujas galima įpilti 2% azoto, kad būtų išvengta azoto praradimo ant suvirinimo paviršiaus dėl difuzijos, o tai yra naudinga ferito ir austenito pusiausvyrai.
