Duplex rustfrit stål 2205 svejseproces og forholdsregler
Strukturelle egenskaber: Austenit og ferrit i den faste opløsning i drivhuset udgør omkring halvdelen af hver, og har tofasede strukturelle egenskaber. Det bevarer det lave lederantal, modstandsdygtighed over for pitting, revner og kloridspændingskorrosionsegenskaber for ferritisk rustfrit stål. Det har fordelene ved god sejhed, lav skør overgangstemperatur, modstandsdygtighed over for intergranulær korrosion, gode mekaniske egenskaber og svejsbarhed.
Flydestyrken og spændingskorrosionsbestandigheden for duplex rustfrit stål er næsten det dobbelte af austenitisk rustfrit stål, hvilket kan spare materialer under samme trykniveau. Den lineære ekspansionskoefficient for austenitisk rustfrit stål er lavere end for austenitisk rustfrit stål og tæt på den for lavkulstofstål. At gøre forbindelsen mellem duplex rustfrit stål og kulstofstål mere egnet har en vigtig ingeniørmæssig betydning. Både smedning og koldstempling er ringere end austenitisk rustfrit stål.
Svejsbarhed: Duplex rustfrit stål 2205 har god svejsbarhed og har lav følsomhed over for kolde og varme revner under svejsning. Normalt er der ingen forvarmning før svejsning og ingen varmebehandling efter svejsning. På grund af det høje nitrogenindhold er tendensen til enfaset ferrit lille i den varmepåvirkede zone. Når svejsematerialer er korrekt udvalgt, og svejseledningsenergien styres på dette tidspunkt, har den en god samlet ydeevne.
Varm revnedannelse: Følsomheden for varme revner er meget lavere end for austenitisk rustfrit stål. Dette skyldes, at nikkelindholdet ikke er højt, de urenheder, der let danner eutektikum med lavt smeltepunkt, er meget lave, og væskefilmen med lavt smeltepunkt er ikke let at danne. Derudover er der ingen fare for hurtig vækst af korn ved høje temperaturer.
Skørhed af den varmepåvirkede zone: Hovedproblemet ved duplekssvejsning af rustfrit stål er ikke svejsningen, men den varmepåvirkede zone. Da den varmepåvirkede zone er i en ikke-ligevægtstilstand med hurtig afkøling under påvirkning af svejsevarmecyklusser, tilbageholdes der altid mere ferrit efter afkøling, hvilket øger korrosions-tendensen og brint-induceret revnedannelse (skørhed).
Svejsemetallurgi: Under svejseprocessen af duplex rustfrit stål sker der en række ændringer i mikrostrukturen af svejsemetallet og den varmepåvirkede zone under påvirkning af termiske cyklusser. Ved høje temperaturer er den metallografiske struktur af duplex rustfrit stål ferrit, og austenit udfældes under afkøling. Mængden af austenitudfældning påvirkes af mange faktorer.
De mekaniske egenskaber og korrosionsbestandigheden af duplex svejsede samlinger af rustfrit stål afhænger af, om det passende svejsefugeforhold kan opretholdes. Derfor drejer svejsning sig om, hvordan man sikrer en dobbeltsidet struktur. Når mængden af ferrit og austenit er tæt på 50 %, er ydeevnen god, og grundmaterialernes egenskaber er tæt på hinanden. Ændring af dette forhold vil reducere korrosionsbestandigheden og de mekaniske egenskaber af duplex svejsede samlinger af rustfrit stål. Det optimale ferritindhold i 2205 duplex rustfrit stål er 45%. Når ferritindholdet er mindre end 25%, falder styrken og spændingskorrosionsevnen. Overskydende ferritindhold større end 75% vil også påvirke korrosionsbestandigheden og reducere stødsejheden. .
Sammenligningsfaktorer: Balancen mellem ferrit og austenit i svejsede samlinger påvirkes ikke kun af indholdet af legeringselementer i stålet, men også af fyldmetallet, svejsetermisk cyklus og beskyttelsesgas.
Påvirkning af legeringselementer: Ifølge forskning og en lang række eksperimenter viser det sig, at nitrogen, grundmaterialet, er meget vigtigt. Nitrogen spiller en vigtig rolle i at sikre tilstrækkelig austenitdannelse i svejsemetallet og varmepåvirket zone efter svejsning. Nitrogen (såsom nikkel) danner austenitværdier og udvider austenitelementer, men kvælstofs evne er også større end nikkels, hvilket kan forhindre fremkomsten af enkeltfaser efter svejsning og forhindre udfældning af skadelige metalfaser. På grund af påvirkningen af den termiske svejsecyklus, når sammensætningen af autogen svejsning eller fyldmetallet er den samme som basismetallets, stiger ferritindholdet i svejsemetallet kraftigt, og endda en ren ferritstruktur fremkommer. For at undertrykke den overdrevne stigning af ferrit i svejsningen, er svejsemetallet med hovedaustenit svejsetendens af duplex rustfrit stål. Normalt er de to metoder at tilføje nikkel eller nitrogen til svejsematerialet. Typisk er nikkelindholdet 2% til 4% højere end basismetallet, for eksempel har 2205 fyldmetallet et nikkelindhold på op til 8% til 10%. Det nitrogenholdige loddeforhold kan kun forbedre effekten af nikkellodde, men tilsætningen af nitrogen kan ikke kun forsinke udfældningen mellem metaller, men også forbedre styrken og korrosionsbestandigheden af svejsemetallet. På nuværende tidspunkt er fyldmaterialer normalt baseret på tilsætning af nikkel, og derefter tilsætning af nitrogen med samme indhold af uædle metallet.
Til duplex rustfrit stål 2205 anvendes Sandvik 22.8.3L (ER2209) svejsetråd til TIG-svejsning, og Avesta 2205AC/DC svejsestang bruges til TIG-svejsning for at opfylde kravene til svejsematerialer. Disse egenskaber ved duplex rustfrit stål 2205 og svejsematerialer på legeringselementer giver et vist område for udvælgelsen af svejseprocesparametre, det vil sige svejselinjeenergi, som er meget fordelagtig for svejsning.
Termisk cyklus: Den største egenskab ved duplex svejsning af rustfrit stål er, at svejsevarmecyklussen har en indvirkning på strukturen af den svejste samling. Uanset om det er svejsesømmen eller den varme filmstjernezone, vil der ske faseskift, hvilket har stor betydning for ydelsen af den svejste samling. Derfor er flerlags- og flerpassvejsning en fordel. De efterfølgende svejsninger har en varmebehandlingseffekt på den foregående svejsning. Ferritten i svejsemetallet omdannes yderligere til austenit, og austenitten i den varmepåvirkede zone, der støder op til svejsningen er. Bulkfasen øges også, hvilket kan forfine ferritkornene og reducere udfældningen af karbider og nitrider fra krystaller og korn. grænser, hvorved strukturen og ydeevnen af hele den svejste samling forbedres væsentligt. På grund af påvirkningen af den termiske svejsecyklus skal svejseperlerne i kontakt med mediet svejses med duplex rustfrit stål, hvilket er modsat kravene til svejsesekvensen for austenitisk rustfrit stål.
Påvirkning af procesparametre: Antallet af svejseprocesser, det vil sige svejseledningsenergien, spiller også en nøglerolle i balancen af den tofasede mikrostruktur. Da dupleks rustfrit stål er 100 % ferrit ved høje temperaturer, hvis ledningsenergien er for lille. Hvis afkølingshastigheden i den varmepåvirkede zone er for høj, vil for meget ferrit udfældet fra austenit fortsat eksistere under underkølende forhold i drivhuset. Hvis ledningsenergien er for stor og afkølingshastigheden er for langsom, selvom der kan opnås en tilstrækkelig mængde austenit, vil det også føre til kornvækst af ferrit i den varmepåvirkede zone og udfældning af skadelige metalfaser svarende til 0, hvilket resulterer i fælles skørhed. . For at undgå ovenstående situation er de bedste foranstaltninger at kontrollere svejseenergien og interpass-temperaturen og bruge tilsatsmetal.
Påvirkning af beskyttelsesgas: Ved wolframbuesvejsning kan der tilsættes 2 % nitrogen til argongassen for at forhindre tab af nitrogen på svejseoverfladen på grund af diffusion, hvilket er gavnligt for balancen mellem ferrit og austenit.
