Hauptprobleme beim Schweißen von austenitischem Edelstahl 18cr

Austenitischer Edelstahl hat aufgrund seines hohen Chromgehalts und seines dichten Oxidfilms eine gute Korrosionsbeständigkeit. Wenn Cr18% und Ni8% enthalten sind, kann eine einzelne Austenitstruktur erhalten werden. Daher hat austenitischer Edelstahl eine gute Korrosionsbeständigkeit, Plastizität, Hochtemperaturleistung und Schweißleistung. Unter unterschiedlichen Arbeitsbedingungen sind Schweißverbindungen aus austenitischem Edelstahl jedoch häufig mit einigen besonderen Problemen konfrontiert, die leicht zu Konstruktionsfehlern wie interkristalliner Korrosion, Spannungskorrosion, Messerkorrosion, Heißrissen beim Schweißen, Versprödung der α-Phase usw. führen können.

Korrosionsanalyse von Schweißverbindungen

Interkristalline Korrosion von Schweißverbindungen

Interkristalline Korrosion ist eines der wichtigsten Korrosionsprobleme von austenitischem Edelstahl. Sobald interkristalline Korrosion auftritt, verliert sie fast an Festigkeit, wenn sie schwerwiegend ist, und interkristalliner Bruch tritt auf, wenn eine bestimmte Spannung ausgeübt wird. Die interkristalline Korrosion von Schweißverbindungen aus austenitischem Edelstahl wird hauptsächlich durch Chromkarbidausscheidungen verursacht. Wenn der austenitische rostfreie Stahl im Temperaturbereich von 500 ~ 800 ° C sensibilisiert wird, ist die Diffusionsrate von übersättigtem Kohlenstoff in fester Lösung zur intergranularen Grenze schneller als die von Chrom, und der Kohlenstoff in übersättigter fester Lösung wird mit Chrom in der Nähe des Korns kombiniert Wenn der Chromgehalt in dem Bereich unter den für die Passivierung erforderlichen Grenzgehalt (w (CR) 12,5%) reduziert wird, wird die Korrosion des Bereichs beschleunigt und interkristalline Korrosion wird gebildet. Die Ergebnisse zeigen, dass die interkristalline Korrosion in der sensibilisierten Temperaturzone der HAZ in dem Bereich auftritt, in dem die Spitzenheiztemperatur zwischen 600 ℃ und 1000 ℃ liegt. Ursache für interkristalline Korrosion ist nach wie vor die Ausscheidung von Chromkarbid an der Austenitkorngrenze. Zu den wichtigsten vorbeugenden Maßnahmen zur Verringerung und Verhinderung interkristalliner Korrosion gehören:

① Kleine Spezifikation (kleiner Strom, hohe Schweißgeschwindigkeit) und Mehrlagenschweißen werden übernommen;

② Der Kohlenstoffgehalt im Grundmetall und im Schweißmaterial sollte so weit wie möglich reduziert werden, und das Schweißmaterial mit einem C-Gehalt von weniger als 0,031 TP3T sollte verwendet werden.

③ Als Ergebnis diffundiert Cr in Ferrit schneller zur Korngrenze als in Austenit, was das Phänomen von schlechtem Chrom in der Austenit-Korngrenze reduziert;

④ Die Zugabe von Ti, Nb und anderen Elementen mit einer stärkeren Affinität zu Kohlenstoff als Chrom in Stahl- und Schweißmaterialien kann stabile Verbindungen mit Kohlenstoffbindung bilden, wodurch eine Chromverarmung an Austenit-Korngrenzen vermieden wird.

Spannungskorrosion von Schweißverbindungen

Die Spannungsrisskorrosion von Edelstahl ist das schädlichste Korrosionsverhalten. Beim Knacken gibt es keine Verformung. Der Unfall ist oft plötzlich und die Folgen sind schwerwiegend. Es gibt viele Faktoren, die die Spannungsrisskorrosion von Edelstahl unter Betriebsbedingungen beeinflussen, einschließlich der Zusammensetzung, der Struktur und des Zustands des Stahls, der Art des Mediums, der Temperatur, der Konzentration, der Spannungseigenschaften, der Größe und der strukturellen Eigenschaften.

Die wichtigsten Maßnahmen zur Reduzierung und Vermeidung von Spannungskorrosion sind:

① Vermeiden Sie starke Montage, mechanische Stöße und Lichtbögen, reduzieren Sie Verformungen und Spannungen bei der Kaltbearbeitung;

② Kontrollieren Sie streng Verunreinigungen in Medien und Umgebung (insbesondere Chlorid, Fluorid usw.);

③ Angemessene Materialauswahl (Grundmetall, Schweißmaterial): Kornvergröberung und Verhärtung der Martensitstruktur vermeiden;

④ Die Schweißnaht ist ohne Spannungskonzentration (z. B. Hinterschneidung) gut geformt;

⑤ Ordnen Sie die Schweißsequenz angemessen an, um Stress zu reduzieren;

⑥ Korrosionsschutzbehandlung: Fügen Sie der Beschichtung, der Auskleidung oder dem kathodischen Schutz Korrosionshemmer hinzu.

Heißrissempfindlichkeitsanalyse von Schweißverbindungen

Die Heißrisse von austenitischem Edelstahl sind hauptsächlich kristalline Risse, die während des Erstarrungsprozesses von flüssigem Metall oder Schweißgut entstehen. Zu diesem Zeitpunkt existieren Primärkristalle im eutektischen Schmelzpunkt, hauptsächlich zwischen Dendriten. Die Hauptgründe sind wie folgt:

① S, P, C usw. bilden mit Ni ein Eutektikum mit niedrigem Schmelzpunkt (zum Beispiel beträgt der Schmelzpunkt von NIS + Ni 644 ℃), was die Korngrenzenfestigkeit schwächt;

② Austenitischer rostfreier Stahl hat die Vorteile eines großen Abstands zwischen Liquidus und Solidus, einer langen Kristallisationszeit, einer starken Dendritenorientierung und einer leicht herzustellenden Trennung von Verunreinigungselementen;

③ Die Wärmeleitfähigkeit von Stahl ist gering und der lineare Ausdehnungskoeffizient ist groß, sodass leicht Spannungen entstehen können.

Zu den wichtigsten Maßnahmen zur Verhinderung des Schweißens von Heißrissen gehören:

① Der Gehalt an schädlichen Verunreinigungen Schwefel und Phosphor im Grundmetall und Schweißmaterial muss streng kontrolliert werden;

② Etwa 5%-Ferrit wird in der Schweißnaht erzeugt, was die Richtung des säulenförmigen Austenitkristalls stört;

③ Es werden ein kleiner Strom und ein schneller Schweißprozess angewendet.

Kontrolle des Ferritgehalts in Schweißverbindungen

Der Ferritgehalt im Schweißgut von austenitischem Stahl hängt nicht nur mit der Bildung und thermischen Festigkeit der α (σ)-Phasenversprödung zusammen, sondern wirkt sich auch direkt auf die Heißrissbeständigkeit der Verbindung aus. Je länger die Erwärmungszeit, je länger die Verweilzeit bei hoher Temperatur, desto mehr Niederschlag, der die mechanischen Eigenschaften der Verbindung ernsthaft beeinträchtigt. Aus Sicht der Warmrissbeständigkeit ist ein gewisser Ferritanteil im Schweißgut erforderlich. Unter Berücksichtigung der Versprödung der α-Phase und der thermischen Festigkeit ist es jedoch umso besser, je niedriger der Ferritgehalt ist. Daher muss der Ferritgehalt für hochtemperaturfeste Schweißverbindungen streng kontrolliert werden. In einigen Fällen muss austenitisches Schweißgut verwendet werden.