De laseigenschappen van austenitisch roestvast staal: de hoeveelheid elastische en plastische spanning en rek tijdens het lassen is groot, maar koude scheuren komen zelden voor. Er is geen quench hardening zone en korrelvergroving in de gelaste verbinding, dus de treksterkte van de gelaste verbinding is hoog.
De belangrijkste problemen bij het lassen van austenitisch roestvast staal zijn: de lasvervorming is groot; vanwege de korrelgrenseigenschappen en de gevoeligheid voor bepaalde sporenverontreinigingen (S, P) ontstaan er gemakkelijk warmscheuren.
Vijf grote lasproblemen van austenitisch roestvast staal en hun oplossingen
Nr. 1. De vorming van chroomcarbide vermindert de weerstand van lasverbindingen tegen interkristallijne corrosie.
Interkristallijne corrosie: Volgens de theorie van slecht chroom zal chroomcarbide neerslaan op de korrelgrens wanneer de las en de warmtebeïnvloede zone worden verhit tot de 450-850 graden sensibilisatietemperatuurzone. Dit resulteert in een korrelgrens van slecht chroom, die niet voldoende is om corrosie te weerstaan.
(1) Voor de interkristallijne corrosie van de las en de corrosie van de gesensibiliseerde temperatuurzone op het doelmateriaal kunnen de volgende maatregelen worden gebruikt om te beperken:
a. Verminder het koolstofgehalte van het basismetaal en de las en voeg stabiliserende elementen Ti, Nb en andere elementen toe aan het basismetaal om bij voorkeur MC te vormen en de vorming van Cr23C6 te voorkomen.
b. Maak de las een dual-fase structuur van austeniet en een kleine hoeveelheid ferriet. Wanneer er een bepaalde hoeveelheid ferriet in de las zit, kunnen de korrels verfijnd worden, kan het oppervlak van de korrels vergroot worden en kan de hoeveelheid chroomcarbide neerslag per oppervlakte-eenheid van de korrelgrens verminderd worden.
Chroom heeft een grote oplosbaarheid in ferriet en Cr23C6 wordt bij voorkeur gevormd in ferriet, zonder dat de austenietkorrelgrens in chroom wordt uitgeput; het ferriet dat tussen het austeniet is verspreid, kan corrosie langs de korrelgrens naar de inwendige diffusie voorkomen.
c. Controleer de verblijftijd in het sensibilisatietemperatuurbereik. Pas de thermische lascyclus aan om de verblijftijd bij 600-1000 graden zoveel mogelijk te verkorten en kies een lasmethode met een hoge energiedichtheid (zoals plasma-argonbooglassen),
Selecteer een kleinere laslijnenergie, laat argongas over de achterkant van de las lopen of gebruik een koperen pad om de afkoelsnelheid van de gelaste verbinding te verhogen, verminder het aantal boogstarts en boogbeëindigingen om herhaalde verhitting te voorkomen en het contactoppervlak met het corrosieve medium tijdens meerlaags lassen is zo ver mogelijk. Lassen etc.
d. Voer na het lassen een oplossingsbehandeling of stabilisatie-gloeien (850-900 graden) uit en luchtkoeling na warmtebehoud, zodat de carbiden volledig kunnen worden neergeslagen en de diffusie van chroom kan worden versneld).
(2) Mesachtige corrosie van lasverbindingen, om deze reden kunnen de volgende preventieve maatregelen worden genomen:
Vanwege de sterke diffusiviteit van koolstof, zal het zich bij de korrelgrens afscheiden om een oververzadigde toestand te vormen tijdens het koelproces, terwijl Ti en Nb in het kristal blijven vanwege hun lage diffusiviteit. Wanneer de gelaste verbinding opnieuw wordt verhit in het sensibilisatietemperatuurbereik, zal de oververzadigde koolstof neerslaan in de vorm van Cr23C6 in de intergranulaire.
a. Verminder het koolstofgehalte. Voor roestvrij staal dat stabiliserende elementen bevat, mag het koolstofgehalte niet hoger zijn dan 0.06%.
b. Gebruik een redelijk lasproces. Selecteer een kleinere laslijnenergie om de verblijftijd van het oververhitte gebied bij hoge temperatuur te verkorten en let op het vermijden van het effect van "medium temperatuursensibilisatie" tijdens het lasproces.
Bij dubbelzijdig lassen moet de lasnaad die in contact staat met het corrosieve medium als laatste worden gelast (dit is de reden waarom het binnenlassen van de dikwandige gelaste buis met grote diameter wordt uitgevoerd na het buitenlassen). Het oververhitte gebied dat in contact staat met het corrosieve medium wordt opnieuw verwarmd door sensibilisatie.
c. Warmtebehandeling na het lassen. Oplossings- of stabilisatiebehandeling wordt uitgevoerd na het lassen.
Nr. 2, spanningscorrosie
Om het ontstaan van spanningscorrosie te voorkomen, kunnen de volgende maatregelen worden genomen:
a. Correcte selectie van materialen en redelijke aanpassing van de lascompositie. Hoogzuiver chroom-nikkel austenitisch roestvrij staal, hoog-silicium chroom-nikkel austenitisch roestvrij staal, ferritisch-austenitisch roestvrij staal, hoog-chroom ferritisch roestvrij staal, enz. hebben een goede spanningscorrosieweerstand en het lasmetaal is austenitisch roestvrij staal. De spanningscorrosieweerstand is goed wanneer de structuur van het tweefasenstaal ferritisch en ferritisch is.
b. Restspanning elimineren of verminderen. Er wordt een warmtebehandeling uitgevoerd om spanningen na het lassen te verlichten en mechanische methoden zoals polijsten, kogelstralen en hameren worden gebruikt om restspanningen op het oppervlak te verminderen.
c. Redelijk structureel ontwerp om grote spanningsconcentraties te vermijden.
Nr. 3. Hete lassen scheuren (las kristallisatie scheuren, warmte beïnvloede zone liquefactie scheuren)
De thermische scheurgevoeligheid hangt voornamelijk af van de chemische samenstelling, structuur en eigenschappen van het materiaal. Ni is gemakkelijk te vormen met verbindingen met een laag smeltpunt of eutectisch met onzuiverheden zoals S en P, en de segregatie van boor en silicium zal thermische scheurvorming veroorzaken.
De las vormt gemakkelijk een grove kolomvormige korrelstructuur met een sterke richting, wat bevorderlijk is voor de scheiding van schadelijke onzuiverheden en elementen. Hierdoor wordt de vorming van een continue interkristallijne vloeistoffilm bevorderd en de gevoeligheid voor thermische scheurvorming verbeterd. Als het lassen ongelijkmatig wordt verhit, is het gemakkelijk om een grote trekspanning te vormen en de generatie van hete lassenscheuren te bevorderen.
Preventieve maatregelen:
a. Controleer strikt het gehalte aan schadelijke onzuiverheden S en P.
b. Pas de textuur van het lasmetaal aan. De las met twee fasen heeft een goede scheurbestendigheid. De deltafase in de las kan de korrels verfijnen, de richting van enkelfasige austeniet elimineren, de segregatie van schadelijke onzuiverheden bij de korrelgrens verminderen en de deltafase kan meer S oplossen,
P, en kan de grensvlakenergie verminderen en de vorming van een interkristallijne vloeistoffilm organiseren.
c. Pas de samenstelling van de lasmetaallegering aan. Verhoog het gehalte aan Mn, C en N in enkelfasig austenitisch staal op de juiste manier en voeg een kleine hoeveelheid sporenelementen toe zoals cerium, pikhouweel en tantaal (die de lasstructuur kunnen verfijnen en korrelgrenzen kunnen zuiveren) om de gevoeligheid voor hete scheuren te verminderen.
d. procesmaatregelen. Minimaliseer de oververhitting van de smeltpoel om de vorming van grove kolomvormige kristallen te voorkomen, en gebruik kleine lijnenergie en lasparels met een kleine doorsnede.
Bijvoorbeeld, type 25-20 austenitisch staal is gevoelig voor liquefactiescheuren. Door het strikt beperken van het gehalte aan onzuiverheden en de korrelgrootte van het basismetaal, het toepassen van lasmethoden met hoge energiedichtheid, kleine lijnenergie en het verhogen van de afkoelsnelheid van de verbindingen en andere maatregelen.
Nr. 4. Verbrossing van lasverbindingen
Het hittebestendige staal moet de plasticiteit van de lasverbinding garanderen en brosheid bij hoge temperaturen voorkomen. Het laagtemperatuurstaal moet een goede taaiheid bij lage temperaturen hebben om brosheid bij lage temperaturen van de lasverbinding te voorkomen.
Nr. 5. Lasvervorming is groot
Vanwege de lage thermische geleidbaarheid en de grote uitzettingscoëfficiënt is de lasvervorming groot en kan een armatuur worden gebruikt om vervorming te voorkomen. Lasmethoden en selectie van lasmaterialen voor austenitisch roestvast staal:
Austenitisch roestvast staal kan worden gelast met behulp van argon-wolfraambooglassen (TIG), smeltelektrode-argonbooglassen (MIG), plasma-argonbooglassen (PAW) en ondergedompeld booglassen (SAW).
Austenitisch roestvast staal heeft een lage lasstroom vanwege het lage smeltpunt, de lage thermische geleidbaarheid en de hoge weerstand. Smalle lassen en kralen moeten worden gebruikt om de verblijftijd bij hoge temperaturen te verkorten, carbideprecipitatie te voorkomen, krimpspanning van de las te verminderen en de gevoeligheid voor thermische scheuren te verminderen.
De samenstelling van lasverbruiksartikelen, met name de legeringselementen Cr en Ni, is hoger dan die van het basismetaal. Lasverbruiksartikelen die een kleine hoeveelheid (4-12%) ferriet bevatten, worden gebruikt om een goede scheurbestendigheid (koud scheuren, warm scheuren, spanningscorrosiescheuren) van de las te garanderen.
Wanneer de ferrietfase in de las niet is toegestaan of onmogelijk is, moeten lastoevoegmaterialen worden gekozen die Mo, Mn en andere legeringselementen bevatten.
De C, S, P, Si en Nb in de lasverbruiksartikelen moeten zo laag mogelijk zijn. Nb veroorzaakt stollingsscheuren in zuivere austenietlassen, maar een kleine hoeveelheid ferriet in de lassen kan effectief worden vermeden.
Voor gelaste structuren die na het lassen gestabiliseerd of spanningsvrij gemaakt moeten worden, worden doorgaans Nb-bevattende lasmaterialen geselecteerd. Ondergedompeld booglassen wordt gebruikt voor het lassen van mediumplaten, en het brandverlies van Cr en Ni kan worden aangevuld door de overgang van legeringselementen in flux en lasdraad;
Vanwege de grote penetratiediepte moet er voor gezorgd worden dat er geen hete scheuren ontstaan in het centrale gebied van de las en dat de corrosiebestendigheid in de warmte-beïnvloede zone afneemt. Er moet aandacht besteed worden aan de selectie van dunnere lasdraad en kleinere laslijnenergie, en de lasdraad moet een laag Si-, S- en P-gehalte hebben.
Het ferrietgehalte in de hittebestendige roestvrijstalen las mag niet meer dan 5% bedragen. Voor austenitisch roestvrij staal met een Cr- en Ni-gehalte van meer dan 20% moet lasdraad met een hoog Mn-gehalte (6-8%) worden gebruikt en moet alkalische of neutrale flux worden gebruikt als flux om de toevoeging van Si aan de las te voorkomen en de scheurbestendigheid te verbeteren.
De speciale flux voor austenitisch roestvast staal heeft een zeer lage Si-toevoeging, waardoor legering naar de las kan worden overgebracht om het verbrandingsverlies van legeringselementen te compenseren en zo te voldoen aan de eisen van de lasprestaties en chemische samenstelling.
