Om svejsningsmetoder til forskellige rustfrie stål
Austenitisk rustfrit stål
Austenitiske rustfrie stål har generelt god svejsbarhed sammenlignet med mange andre metaller. Da de ikke hærder, når de afkøles, udviser de god sejhed og duktilitet og kræver ikke forvarmning eller behandling efter varme før eller efter svejsning. Under visse omstændigheder kan der imidlertid forekomme revner i svejsningen (eller fyldmetal) eller varmepåvirket zone (HAZ).
Stivning af krakning af svejsemetallet forekommer mere sandsynligt i fuldt austenitiske strukturer, som er mere modtagelige for revner end strukturer, der indeholder små mængder ferrit. Fuldt austenitiske kvaliteter inkluderer karakter 310, 320 og 330. Men da de mest almindeligt anvendte austenitiske rustfrie stål faktisk indeholder små mængder ferrit, er dette problem faktisk ikke så alvorligt, som det ser ud til. For eksempel indeholder 316 legering 3% til 10% ferrit. Fermomic 50 (xm -19, UNS S20910, 1.3964, Nitronic 50), Fermomic 60 (UNS S21800, Nitronic 60) og legering 254 (UNS S31254, 1.4547, 254smo, 6mo) indeholder også små mængder af ferrite. Disse små mængder ferritmikrostruktur er i stand til at opløse urenheder, der kan forårsage intergranulær krakning eller lavt smeltepunktsgregeringsdannelse. Disse er forbundet med tilstedeværelsen af fosfor eller svovl, der betragtes som omstrejfende elementer, fordi de ikke med vilje tilsættes, men overføres fra startskrot, råvarer og processer.
Kulstof i austenitisk rustfrit stål kan forårsage intergranulær korrosion i svejsemetallet eller HAZ efter svejsning. Kromcarbider dannes på korngrænserne for austenitiske rustfrie stål i temperaturområdet for 550-900 grad. Dette betyder, at området omkring carbiderne nu er lavere i krom, fordi diffusionen af krom i modermetallet er meget langsomt. Disse områder med lavere kromindhold er derfor mindre modstandsdygtige over for korrosion, og enhver korrosion er mest sandsynligt at starte her. Dette fænomen kan være forårsaget af de temperaturer, der opleves under svejsning og er kendt som sensibilisering.
Reduktion af kulstofindholdet vil reducere sandsynligheden for sensibilisering efter svælte. Af denne grund er mange standardkvaliteter tilgængelige i versioner med signifikant reduceret kulstofindhold, såsom 316L -legering (C <{2}}. 0 3%) sammenlignet med 316 legering (C <0,08%).
Stabiliserede kvaliteter, såsom 316TI -legering, bruger titan -tilføjelser til at forbedre ydelsen ved forhøjede temperaturer. Dette reducerer også sensibilisering, da ethvert kulstof i metallet foretrækker at binde med titanium snarere end krom.
Endelig, hvis austenitiske rustfrie stål udsættes i længere perioder mellem 550-900 grad, kan skadelig Sigma -fase dannes fra små mængder ferrit.
Duplex og super duplex rustfrit stål
Som med de mest almindelige austenitiske rustfrie stål, kan tilstedeværelsen af en eller anden ferrit i mikrostrukturen hjælpe med at begrænse sandsynligheden for varm krakning under svejsning. I betragtning af at duplex og super duplex rustfrit stål indeholder næsten lige store andele af austenit og ferrit, er dette bestemt ikke et problem. Duplex -stål er derfor lette at svejse, men svejseprocessen skal være kvalificeret og kontrolleret for at undgå dannelse af uønskede mikrostrukturer.
Hovedproblemet med duplex rustfrit stål er deres tendens til at danne en sigma -fase mikrostruktur fra transformationen af ferrit. Denne transformation forekommer over en række forskellige temperaturer og tidspunkter og demonstreres bedst ved et TTT (temperatur-tid-transformation) diagram. Sigma er en ikke-magnetisk intermetallisk fase rig på jern og krom. Området omkring Sigma -fasen har et lavere kromindhold og har derfor meget lavere korrosionsbestandighed end andre områder. Derudover kan transformationen af ferrit til Sigma -fasen føre til hulrum, hvilket kan føre til udseendet af revner og et markant fald i mekanisk styrke, især påvirkningssejhed. Derfor, hvis duplex og super duplex rustfrie stål udsættes for højere temperaturer, vil deres fremragende korrosionsmodstand og mekaniske egenskaber blive helt modregnet.
Ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1.4507) er mindre tilbøjelig til at danne Sigma -fase end S32760 (F55, 1.4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1.4410, SAF2507) eller S32205 (F51, 1.4462, Duplex 2205).
For at undgå dannelse af Sigma -fase skal svejsningsbetingelser kontrolleres for at begrænse tiden ved temperatur. Som TTT -diagrammet viser, kan Sigma -fase dannes i relativt korte tider på omkring 800-900 grad. På grund af den relativt store størrelse af modermetal sammenlignet med svejseområdet, spredes den varme, der genereres ved svejsning, normalt ret hurtigt. Længere tider ved lavere temperaturer kan også resultere i den samme mikrostrukturelle transformation. Derfor er det for multi-pass svejsninger vigtigt at begrænse svejsetemperaturen. Dette kan opnås ved at reducere svejsningsvarmeindgangen, give en vis afkøling eller pause mellem svejsegang.
En anden stor udfordring inden for svejsning af duplex og super duplex rustfrit stål opretholder en afbalanceret austenit: ferritmikrostruktur. I svejsemetalområdet går nitrogen ofte tabt. Da nitrogen er en austenitstabilisator, tilskynder tabet af nitrogen i svejseområdet en større andel af ferrit, hvilket resulterer i et tab af mekaniske og korrosionsegenskaber. Dette kan overvindes ved at vælge et overlegeret fyldningsmetal, dvs. indeholdende en højere procentdel af nikkel (en anden austenitstabilisator) eller ved at bruge nitrogen som selve afskærmningsgassen, så svejsemetalen absorberer en lille mængde nitrogen.
