Kaip suvirinti dvipusį nerūdijantį plieną

Įvadas

Dvipusis nerūdijantis plienas (DSS) tapo viena geidžiamiausių{0}}medžiagų sudėtingose ​​pramonės srityse. Šią reputaciją jis užsitarnauja sujungdamas geriausias austenitinio ir feritinio nerūdijančio plieno savybes į vieną dvifazę -fazę -, kurią sudaro maždaug 50 % austenito ir 50 % ferito. Rezultatas – išskirtinis atsparumas korozijai, didelis mechaninis stiprumas ir išskirtinis atsparumas įtempių korozijos įtrūkimams (SCC).

Tačiau šie pranašumai yra su svarbiu įspėjimu:dvipusis nerūdijantis plienasyra labai jautrus netinkamam suvirinimui. Neteisingai suvirinta DSS jungtis gali sukelti fazių disbalansą, nusodinti kenksmingus intermetalinius junginius (pvz., sigmos fazę) arba sukelti nepageidaujamą liekamąjį įtempį. Bet kuri iš šių pasekmių gali smarkiai sumažinti medžiagos eksploatacines savybes -, kartais sukelianti katastrofiškus vamzdynų, slėginių indų ar šilumokaičių gedimus.

Šiame vadove pateikiama viskas, ką reikia žinoti apie teisingą dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimą: nuo metalurgijos supratimo ir tinkamos užpildo medžiagos parinkimo iki šilumos įvedimo valdymo, geriausio suvirinimo proceso pasirinkimo ir suvirinimo kokybės patikrinimo po-suvirinimo siūlės.

Dvipusio nerūdijančio plieno supratimas: rūšys ir savybės

Prieš paimant suvirinimo degiklį, būtina nustatyti, su kokia dvipusio sluoksnio rūšimi dirbate. DSS klasės apima platų lydinio kiekio ir atsparumo korozijai diapazoną, dažnai kiekybiškai įvertinamas naudojant atsparumo įdubimams ekvivalentinį skaičių (PREN):

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N

Didesnis PREN rodo geresnį atsparumą taškinei korozijai. Toliau pateiktoje lentelėje apibendrinamos dažniausiai pasitaikančios dvipusės klasės, jų lydinių sudėtis ir tipiškas pritaikymas:

PREN=Atsparumo taškams ekvivalentas. Reikšmės yra apytikslės ir priklauso nuo tikslios chemijos klasės diapazone.

Žinant, kad įvertinimas nėra tik akademinis, - jis tiesiogiai nustato tinkamą užpildo metalą, šilumos įvesties diapazoną ir po-suvirinimo siūlės tikrinimo reikalavimus.

Užpildo metalo pasirinkimas: garso dvipusio suvirinimo pagrindas

Netinkamo užpildo pasirinkimas yra viena dažniausių ir brangiausių klaidų atliekant dvipusį nerūdijančiojo plieno suvirinimą. Pagrindinis principas yra naudoti legiruotą užpildą -, užpildą, kuriame yra daugiau nikelio (Ni) nei netauriajame metale. Tai kompensuoja praskiedimo efektą ir polinkį feritui dominuoti suvirinimo zonoje greito kietėjimo metu.

Raktų pasirinkimo principas

Užpildas turi atkurti austenito{0}}ferito balansą suvirinimo metale iki tikslinio 35–65 % ferito. Jei feritas viršija 70%, jungtis tampa trapi ir praranda tvirtumą. Jei austenitas dominuoja mažiau nei 25 % ferito, atsparumas įtempių korozijos įtrūkimams yra pažeistas.

Visada patikrinkite, ar užpildo metalai laikomi ir tvarkomi tinkamai: SMAW elektrodai turi būti laikomi sausi ir išdžiovinti pagal gamintojo rekomendaciją (paprastai 300–350 laipsnių temperatūroje 1–2 valandas), kad nesusikauptų vandenilio.

Suvirinimo procesai: tinkamo metodo pasirinkimas

Su dvipusiu nerūdijančiu plienu galima sėkmingai naudoti kelis suvirinimo procesus, jei suvirintojas laikosi konkrečių klasės{0}}parametrų. Kiekvienas procesas turi tam tikrų pranašumų, priklausomai nuo programos:

Kritinis parametras: šilumos įvesties valdymas

Šilumos tiekimas yra vienintelis svarbiausias dvipusio nerūdijančio plieno suvirinimo kintamasis. Jis apskaičiuojamas taip:

Šilumos įvestis (kJ/mm)=[Įtampa (V) × srovė (A) × 60] ÷ [Kelionės greitis (mm/min) × 1000]

Daugumos dvipusių klasių visuotinai priimtas šilumos įvesties diapazonas yra 0,5–2,5 kJ/mm, o pageidaujamas tikslas yra 0,8–1,5 kJ/mm. Mažesnis nei 0,5 kJ/mm šilumos kiekis per greitai atvėsina suvirinimo siūlę ir sulaiko ferito perteklių. Didesnis nei 2,5 kJ/mm šilumos įvedimas gali sukelti sigmos fazės (intermetalinio junginio) nusodinimą karščio paveiktoje zonoje (HAZ), o tai labai sumažina kietumą ir atsparumą korozijai.

Paruošimas suvirinimui-: sėkmingo etapo nustatymas

Netgi geriausia suvirinimo technika negali kompensuoti prasto paruošimo. Dėl šių išankstinio-suvirinimo veiksmų negalima-derėtis:

Jungtinis dizainas ir pritaikymas{0}}

Jei įmanoma, naudokite pilno įsiskverbimo sandūrinio suvirinimo konstrukciją, kad pašalintumėte įtrūkimus, skatinančius koroziją.

Nuožulnus kampas: 60–70 laipsnių (įskaitant kampą) yra standartinis užpakalinėms jungtims. Vamzdžiams naudokite 37,5 laipsnių kampą pagal ASME B31.3 arba lygiavertį standartą.

Tarpas tarp šaknų: 2–3 mm TIG šaknų pravažiavimams; išlaikyti pastovų prigludimą-, kad būtų išvengta kintamos šilumos.

Sumažinkite suvirinimo siūlės dydį; užtikrinti, kad suvirinimo siūlės atitiktų tuos pačius kokybės reikalavimus kaip ir galutinis suvirinimas.

Valymas ir užteršimo kontrolė

Prieš suvirindami visus paviršius nuriebalinkite acetonu arba patvirtintu pramoniniu tirpikliu.

Pašalinkite visas frezavimo apnašas, dažus, riebalus ir drėgmę iš mažiausiai 25 mm kiekvienoje jungties pusėje.

Naudokite tam skirtus nerūdijančio plieno vielinius šepečius ir šlifavimo diskus, - niekada nesidalykite įrankiais su angliniu plienu, kad išvengtumėte geležies užteršimo.

Dirbdami su paruoštais paviršiais mūvėkite švarias pirštines.

Išankstinio pašildymo reikalavimai

Daugeliu atvejų dvipusiam nerūdijančiam plienui iš anksto pašildyti NEreikia. Tiesą sakant, iš anksto kaitinti virš 100 laipsnių paprastai nerekomenduojama, nes tai padidina sigmos fazės susidarymo riziką. Išimtis yra tada, kai aplinkos temperatūra yra žemesnė nei 5 laipsniai arba yra drėgmės - požymių, tokiais atvejais priimtina lengva šilta-iki 15–50 laipsnių.

Apsauginės dujos ir atgalinis valymas: suvirinimo siūlės apsauga nuo oksidacijos

Azotas yra pagrindinis dvipusio nerūdijančio plieno legiravimo elementas -, jis stabilizuoja austenito fazę ir tiesiogiai prisideda prie atsparumo korozijai. Apsauginės dujos, kuriose yra 1–3 % azoto, padeda išlaikyti azoto kiekį suvirinimo baseine, kuris kitu atveju būtų prarastas dėl išgaravimo suvirinimo metu.

Standartinis dvipusis (2205): Argonas + 2% N2 rekomenduojamas GTAW ir GMAW šaknies ir užpildymo leidimams.

Grynas argonas: priimtinas GTAW su azoto{0}}turtingais užpildais, bet mažiau pageidaujamas.

Venkite dujų, kuriose gausu CO2: didesnė nei 25 % CO2 koncentracija gali sukelti pernelyg didelę oksidaciją ir sumažinti azoto susilaikymą.

Dujų srautas: 12–15 L/min GTAW; 15–20 l/min GMAW. Turbulentinis arba nepakankamas srautas sukelia poringumą.

Nugaros valymas šaknų praėjimui

Atgalinis valymas - vamzdžio ar indo vidaus užtvindymas inertinėmis dujomis - yra privalomas dvipusio nerūdijančio plieno šaknies pralaidoms. Prieš pradedant suvirinimą, deguonies lygis išvalymo zonoje turi būti sumažintas iki mažesnio nei 0,1 % (1000 ppm) ir išlaikomas žemiau šio lygio viso nusodinimo šaknies metu. Išvalymo dujos: 100 % argono arba argono + 2 % azoto. Deguonies analizatorius turi būti naudojamas išvalymo kokybei patikrinti prieš sudarant lanką.

Interpass temperatūros ir aušinimo greičio valdymas

Temperatūros kontrolė tarptakyje yra tokia pat svarbi, kaip ir šilumos įvedimo kontrolė. Maksimali dvipusio nerūdijančio plieno praėjimo temperatūra yra 150 laipsnių (302 laipsnių F) standartiniam dvipusiam ryšiui, o kai kurioms superdupleksinėms specifikacijoms gali prireikti dar žemesnių ribų (120 laipsnių).

Išmatuokite tarptakų temperatūrą kalibruotu kontaktiniu termometru arba infraraudonųjų spindulių pirometru 25 mm atstumu nuo suvirinimo vidurio linijos. Leiskite suvirinimo siūlei natūraliai atvėsti - niekada nenaudokite priverstinio aušinimo oru arba gesinimo vandeniu, nes tai gali sukelti terminį šoką ir įtrūkimus.

Jei gamybos spaudimas yra didelis, suplanuokite pakankamai laukimo laiko tarp važiavimų. Naudinga taisyklė: suvirinant 6 mm siūlę esant vidutiniam šilumos įėjimui (~1,0 kJ/mm), tarp ėjimų palikite bent 3–5 minutes, kad metalo temperatūra būtų žemesnė nei 150 laipsnių.

Suvirinimo apdorojimas po-: apdaila ir restauravimas

Po{0}}suvirinimo terminis apdorojimas (PWHT)

Po-suvirinimo siūlės terminis apdorojimas (atkaitinimas tirpalu) kartais reikalingas labai svarbiems darbams arba kai suvirintas agregatas patyrė per daug šilumos. Tipinė tirpalo atkaitinimo temperatūra dupleksinėms klasėms yra 1020–1100 laipsnių, o po to greitai gesinama vandeniu. Taip ištirpinama sigmos fazė ir atkuriama subalansuota mikrostruktūra. Tačiau PWHT prideda didelių išlaidų ir paprastai nurodoma tik kritiniuose slėginiuose induose arba povandeniniuose įrenginiuose.

Marinavimas ir pasyvavimas

Po suvirinimo reikia pašalinti šilumos atspalvį (oksidacijos spalvos pasikeitimą) nuo suvirinimo siūlės ir HAZ, kad būtų atkurta pasyvi chromo oksido plėvelė, kuri nerūdijančiam plienui suteikia atsparumą korozijai. Tai pasiekiama:

Mechaniniai metodai: Nerūdijančio plieno vielinis šepetys arba šlifavimas specialiais abrazyviniais diskais.

Cheminis ėsdinimas: azoto -vandenilio fluorido rūgšties pasta arba purškimas (laikykitės griežtų sveikatos ir saugos protokolų; šios cheminės medžiagos yra pavojingos). Ekspozicijos laikas paprastai yra 15–60 minučių, po kurio kruopščiai nuplaukite vandeniu.

Pasyvavimas: po ėsdinimo užtepkite azoto rūgšties tirpalą (20–50 % tūrio), kad susidarytų maksimali oksido plėvelė.

Dažni suvirinimo defektai ir kaip jų išvengti

Žemiau esančioje lentelėje apibendrinti dažniausiai pasitaikantys defektai suvirinant dvipusį nerūdijantį plieną, pagrindinės jų priežastys ir patikrintos prevencijos strategijos:

Po{0}}suvirinimo patikrinimo ir kokybės užtikrinimo

Griežtas patikrinimas yra paskutinė gynybos linija, užtikrinanti saugų ir patikimą dvipusį nerūdijančio plieno suvirinimą. Įprastas patikrinimo režimas apima:

Vizuali apžiūra (VT)

The first and simplest check - performed immediately after welding and cleaning. Look for surface cracks, incomplete fusion, excessive undercut (>0,5 mm), persidengimas arba matomas poringumas. Jei reikia, naudokite ryškų apšvietimą ir padidinimą.

Ferito kiekio matavimas

Naudokite kalibruotą feritoskopą (pagal ISO 8249 arba AWS A4.2), kad išmatuotų ferito skaičių (FN) per suvirinimo metalą ir HAZ. Priimtinas diapazonas paprastai yra FN 30–70 (maždaug 35–65 % ferito pagal tūrį). Dokumentuokite matavimus nustatytais intervalais išilgai suvirinimo siūlės.

Neardomasis bandymas (NDT)

Dažų prasiskverbimo bandymas (PT): aptinka paviršiaus{0}}trūkimus ir poringumą. Privaloma slėginių-jungčių šaknies ir galutinių dangtelių eigose.

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

Radiografinis tyrimas (RT): naudojamas kritinėms jungtims, kur reikalingas nuolatinis įrašas. Veiksmingas poringumui, inkliuzams ir vidiniam susiliejimo trūkumui aptikti.

Korozijos bandymai

Reikalingiausioms reikmėms (povandeninis, cheminis apdorojimas) gali būti nurodytas ASTM G48 metodo A arba B taškinės korozijos bandymas. Tai apima bandinio panardinimą į 6% geležies chlorido tirpalą aukštesnėje temperatūroje ir po 24 valandų patikrinimą, ar neatsirado duobių ar svorio netekimo.

Atitikties standartai ir pamatinės specifikacijos

Visas dvipusis nerūdijančio plieno suvirinimas turi būti atliekamas pagal atitinkamus tarptautinius standartus. Pagrindiniai standartai apima:

ASME IX skyrius - Suvirinimo ir litavimo litavimo kvalifikacijos (slėginių indų ir vamzdynų)

AWS D{0}} Nerūdijančio plieno konstrukcinio suvirinimo kodeksas

ISO 15614-1 - Metalinių medžiagų suvirinimo procedūrų specifikacija ir kvalifikacija

NORSOK M{0}} Vamzdynų suvirinimas ir tikrinimas (atviroje jūroje / povandeniniuose įrenginiuose)

LT 1011-3 - Nerūdijančio plieno suvirinimo rekomendacijos

ASTM A240 / A276 - Dvipusio nerūdijančio plieno plokštės ir strypo medžiagų specifikacijos

Suvirinimo procedūrų specifikacijos (WPS) ir procedūrų kvalifikacijos įrašai (PQR) turi būti sukurti ir kvalifikuoti prieš pradedant gamybinį suvirinimą atliekant bet kokį kodų{0}}reglamentuotą darbą.

Išvada

Pagrindiniai šio vadovo dalykai yra nesudėtingi: žinokite savo klasę, rinkitės legiruotą užpildą, reguliuokite šilumos įvedimą nuo 0,5 iki 2,5 kJ/mm, palaikykite žemesnę nei 150 laipsnių tarptakų temperatūrą, agresyviai valykite, kruopščiai išvalykite ir atidžiai apžiūrėkite. Laikykitės šių principų, o dvipusis nerūdijantis plienas apdovanos jus suvirinimo siūlėmis, kurios patikimai veikia dešimtmečius - net ir atšiauriausioje aplinkoje.

Dėl medžiagų sertifikatų, techninių duomenų lapų ar suvirinimo konsultacijų, susijusių su jūsų projektu,susisiekite su mūsų komandaarba apsilankykite mūsų internetiniame produktų kataloge.