Austenitische roestvaste staalsoortenhebben doorgaans een microstructuur die bestaat uit puur austeniet bij kamertemperatuur; Sommige varianten bevatten echter een kleine hoeveelheid ferriet, wat heetscheuren helpt voorkomen. Vanwege hun uitstekende lasbaarheid worden austenitische roestvaste staalsoorten op grote schaal gebruikt in industrieën zoals chemische verwerking en de vervaardiging van drukvaten voor de aardoliesector. Niettemin zijn austenitische roestvaste staalsoorten, als laswerkzaamheden niet op de juiste manier worden uitgevoerd, vatbaar voor verschillende problemen, waaronder intergranulaire corrosie, heetscheuren, spanningscorrosie en slechte lasrupsvorming.
Wat zijn de lasproblemen die verband houden met austenitisch roestvast staal?
I. Intergranulaire corrosie
A. Oorzaken van intergranulaire corrosie
Intergranulaire corrosie treedt op aan de korrelgrenzen; daarom wordt het intergranulaire corrosie genoemd. Het vertegenwoordigt een van de gevaarlijkste vormen van degradatie voor austenitisch roestvast staal. Het wordt gekenmerkt door corrosie die diep in het metaal doordringt langs de korrelgrenzen, wat resulteert in een afname van zowel de mechanische eigenschappen als de corrosieweerstand van het metaal.
Wanneer austenitisch roestvast staal gedurende een bepaalde periode binnen het temperatuurbereik van 450 tot 850 graden wordt gehouden, slaan chroomcarbiden (Cr23C6) neer aan de korrelgrenzen. Het voor deze neerslag benodigde chroom wordt voornamelijk uit de oppervlaktelagen van de korrels gehaald; Als het chroom uit de binnenkant van de korrels niet snel genoeg naar buiten kan diffunderen om deze oppervlaktelagen aan te vullen, zal het chroomgehalte aan de korrelgrenzen -specifiek in de oppervlaktelagen van de korrels- dalen, waardoor een 'chromium--arme zone ontstaat.' Onder invloed van agressieve corrosieve media worden deze chroom{9}}verarmde zones aan de korrelgrenzen gevoelig voor aantasting, wat resulteert in intergranulaire corrosie. Roestvast staal dat is aangetast door interkristallijne corrosie mag geen zichtbare veranderingen aan het oppervlak vertonen; wanneer het echter aan spanning wordt blootgesteld, zal het langs de korrelgrenzen breken, wat resulteert in een vrijwel volledig verlies van structurele sterkte.
B. Maatregelen om interkristallijne corrosie te voorkomen
Selecteer roestvrijstalen laselektroden met een ultra-laag koolstofgehalte (C kleiner dan of gelijk aan 0,03%) of elektroden die stabiliserende elementen bevatten, zoals titanium of niobium.
Gebruik lasparameters met een lage-warmte-invoer. Het doel is om de verblijftijd binnen het kritische temperatuurbereik (450 graden –850 graden) te minimaliseren. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van lage lasstromen, hoge voortbewegingssnelheden, korte booglengtes en het vermijden van dwarse weefbewegingen. Geforceerde koelmethoden (bijvoorbeeld met behulp van koperen steunplaten of waterkoeling) kunnen op de lasnaad worden toegepast om de afkoelsnelheid van de lasverbinding te versnellen en de grootte van de door hitte beïnvloede zone (HAZ) te verkleinen.
Bij multi-passagelassen moet de inter-passagetemperatuur strikt worden gecontroleerd; de voorgaande lasrups moet afkoelen tot onder de 60 graden voordat de volgende las wordt aangebracht. De lasnaad aan de zijde van het onderdeel dat in contact komt met het corrosieve medium moet als laatste worden gelast. Er moet een behandeling na-lasoplossing worden uitgevoerd: het werkstuk wordt verwarmd tot een temperatuur tussen 1050 graden en 1150 graden, gevolgd door afschrikken. Dit proces zorgt ervoor dat de Cr23C6-precipitaten aan de korrelgrenzen opnieuw oplossen in de korrelinterieurs, waardoor een uniforme austenitische microstructuur wordt hersteld.
II. Heet kraken
Oorzaken van heet kraken
Een groot temperatuurinterval tussen de liquidus- en soliduslijnen-wat een breed temperatuurbereik betekent tijdens het stollingsproces-leidt tot ernstige segregatie van onzuiverheden met een laag-smeltpunt-, die zich vaak concentreren op de korrelgrenzen. Bovendien resulteert een hoge thermische uitzettingscoëfficiënt in aanzienlijke spanningen tijdens afkoeling en krimp.
Maatregelen om Hot Cracking te beheersen
Controle van de microstructuur van het lasmetaal; Idealiter zou het lasmetaal een duplexstructuur moeten vertonen, waarbij het ferrietgehalte op of onder de 3%-5% wordt gehouden. Dit komt omdat ferriet het vermogen heeft om aanzienlijke hoeveelheden schadelijke onzuiverheden zoals zwavel (S) en fosfor (P) op te lossen. Controle van de chemische samenstelling; het verminderen van het nikkel-, koolstof-, zwavel- en fosforgehalte in het lasmetaal-terwijl het verhogen van de niveaus van elementen zoals chroom, molybdeen, silicium en mangaan-kan het optreden van warmscheuren effectief minimaliseren.
Selecteer een geschikt type elektrodecoating. Het gebruik van met laag-waterstof-type gecoate elektroden bevordert de korrelverfijning in het lasmetaal, vermindert de segregatie van onzuiverheden en verbetert de scheurweerstand. Omgekeerd bezitten zure-gecoate elektroden sterke oxiderende eigenschappen, wat leidt tot aanzienlijke afbrand-van legeringselementen en een daaruit voortvloeiende vermindering van de scheurweerstand; bovendien resulteren ze in grove-korrelstructuren, waardoor de las zeer gevoelig is voor warmscheuren. Gebruik de juiste lasparameters en koelsnelheden. Gebruik 'koude' lasparameters-in het bijzonder lage stroomsterkte en hoge voortbewegingssnelheid-om oververhitting van het smeltbad te voorkomen en snelle afkoeling te vergemakkelijken; dit minimaliseert segregatie en verbetert de scheurweerstand. Bij multi-lassen moet u de interpass-temperatuur strikt controleren; zorg ervoor dat de voorgaande lasrups is afgekoeld tot 60 graden voordat u de volgende lasrups aanbrengt.
III. Spanningscorrosiescheuren
Oorzaken van spanningscorrosiescheuren
Spanningscorrosiescheuren (SCC) zijn een fenomeen van vertraagde scheurvorming dat optreedt in lasverbindingen wanneer deze worden blootgesteld aan trekspanning in een specifieke corrosieve omgeving. Bij lasverbindingen van austenitisch roestvast staal vertegenwoordigt SCC een bijzonder ernstige vorm van falen, die zich manifesteert als brosse breuken die niet gepaard gaan met enige macroscopische plastische vervorming.
Maatregelen tegen spanningscorrosiescheuren
Zorg voor geschikte vorm-, verwerkings- en assemblageprocedures om door koeling-geïnduceerde vervorming zo veel mogelijk te minimaliseren; vermijd gedwongen montage; en het voorkomen van de introductie van verschillende oppervlaktedefecten tijdens het assemblageproces (aangezien verschillende assemblage-gerelateerde krassen en booginslagen kunnen dienen als scheurinitiatielocaties voor SCC en de neiging hebben zich te ontwikkelen tot corrosieputten). Kies verstandig lastoevoegmaterialen. Het lasmetaal en het basismetaal moeten goed op elkaar zijn afgestemd- om de vorming van ongewenste microstructuren-zoals korrelvergroving of harde, broze martensiet te voorkomen. Pas geschikte lasprocessen toe. Zorg ervoor dat de lasrups een goede morfologie vertoont, vrij van defecten die spanningsconcentraties of putvorming kunnen veroorzaken (bijv. ondersnijding); hanteer bovendien een rationele lasvolgorde om resterende lasspanningen te minimaliseren. Implementeer behandelingen tegen stress-. Meestal gaat het hierbij om warmtebehandelingen na-het lassen, zoals volledig uitgloeien of uitgloeien; in gevallen waarin warmtebehandeling moeilijk uit te voeren is, kunnen alternatieve methoden-zoals post-lasstralen of gritstralen-worden gebruikt.
IV. Slechte lasrupsvorming
A. Oorzaken van slechte vorming van lasrupsen
Bij het lassen van austenitisch roestvast staal resulteert het hoge gehalte aan legeringselementen in het lasmetaal in een slechte vloeibaarheid van het lasbad, wat vaak leidt tot een slechte vorming van het lasrupsoppervlak. Dit komt vooral tot uiting in een verslechterde formatie aan de achterkant van de wortelpassage en een ruwe oppervlakteafwerking op de kappassage. Hoewel de impact van een slechte oppervlaktevorming op de lasprestaties niet bijzonder duidelijk is onder omgevingsomstandigheden of bedrijfsomstandigheden bij hoge- temperaturen, kunnen de spanningsconcentraties die door dergelijke defecten worden veroorzaakt, onder lage- temperaturen de prestaties bij lage -temperaturen van de las net zo aanzienlijk beïnvloeden als interne lasdefecten.
B. Maatregelen tegen slechte lasrupsvorming
Problemen met betrekking tot slechte lasrupsvorming-evenals het probleem van intergranulaire corrosie binnen de door hitte-getroffen zone (HAZ)- kunnen effectief worden opgelost door de optimalisatie van lasprocessen. Met name het gebruik van Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) voor de grondlaag, gecombineerd met het gebruik van een lage laswarmte-inbreng, maakt effectieve controle mogelijk over de mate waarin de HAZ wordt blootgesteld aan het sensibiliseringstemperatuurbereik.
conclusie
Austenitisch roestvast staal is een veelgebruikt materiaal in de chemische en petrochemische industrie; het lassen ervan is echter gevoelig voor vier primaire soorten defecten-zoals intergranulaire corrosie en heetscheuren-waarvan de hoofdoorzaken grotendeels verband houden met temperatuurbeheersing, elementaire segregatie en restspanning. In het beste geval brengen deze problemen alleen maar de lasmorfologie in gevaar; in het ergste geval verminderen ze de materiaalprestaties drastisch of veroorzaken ze zelfs brosse breuken. Bijgevolg vereisen effectieve preventie- en controlestrategieën een uitgebreid beheer over meerdere fasen-inclusief elektrodeselectie, optimalisatie van lasparameters en post-lasbehandeling-waarbij de nauwkeurige controle van de warmte-inbreng als cruciaal aandachtspunt fungeert.