18cr Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Kaynağında Karşılaşılan Temel Sorunlar

Östenitik paslanmaz çelik, yüksek krom içeriği ve yoğun oksit filmi nedeniyle iyi bir korozyon direncine sahiptir. Cr18% ve Ni8% içerildiğinde tek bir östenit yapısı elde edilebilir. Bu nedenle östenitik paslanmaz çelik, iyi korozyon direncine, plastisiteye, yüksek sıcaklık performansına ve kaynak performansına sahiptir. Bununla birlikte, farklı çalışma koşulları altında, östenitik paslanmaz çelik kaynak bağlantıları genellikle, taneler arası korozyon, stres korozyonu, bıçak korozyonu, kaynak sıcak çatlakları, α fazı gevrekliği ve benzeri gibi yapı kusurlarına neden olması kolay olan bazı özel problemlerle karşı karşıyadır.

Kaynaklı bağlantıların korozyon analizi

Kaynaklı bağlantıların taneler arası korozyonu

Taneler arası korozyon, östenitik paslanmaz çeliğin en önemli korozyon problemlerinden biridir. Taneler arası korozyon meydana geldiğinde, ciddi olduğunda gücü neredeyse kaybedecek ve belirli bir stres uygulandığında taneler arası kırılma meydana gelecektir. Östenitik paslanmaz çelik kaynak bağlantısının taneler arası korozyonuna esas olarak krom karbür çökeltmesi neden olur. Östenitik paslanmaz çelik, 500 ~ 800 ℃ sıcaklık aralığında duyarlı hale getirildiğinde, aşırı doymuş katı çözelti karbonunun taneler arası sınıra difüzyon hızı, kromunkinden daha hızlıdır ve aşırı doymuş katı çözeltideki karbon, tane yakınında krom ile birleştirilir. Bölgedeki krom içeriği pasivasyon için gerekli olan limit içeriğin (w (CR) 12.5%) altına düştüğünde bölgenin korozyonu hızlanacak ve taneler arası korozyon oluşacaktır. Sonuçlar, HAZ'ın hassaslaştırılmış sıcaklık bölgesindeki taneler arası korozyonun, tepe ısıtma sıcaklığının 600 ℃ ile 1000 ℃ arasında olduğu bölgede meydana geldiğini göstermektedir. Taneler arası korozyonun nedeni, hala östenit tane sınırında krom karbürün çökelmesidir. Taneler arası korozyonu azaltmak ve önlemek için ana önleyici tedbirler şunları içerir:

① Küçük özellikler (küçük akım, yüksek kaynak hızı) ve çok pasolu kaynak benimsenmiştir;

② Ana metal ve kaynak malzemesindeki karbon içeriği mümkün olduğunca azaltılmalı ve C içeriği 0.03%'den az olan kaynak malzemesi kullanılmalıdır;

③ Sonuç olarak, Cr, ostenit tane sınırındaki zayıf krom olgusunu azaltan, ferritte ostenite göre daha hızlı tane sınırına yayılır;

④ Çelik ve kaynak malzemelerinde karbona kromdan daha güçlü afiniteye sahip Ti, Nb ve diğer elementlerin eklenmesi, karbon bağı ile kararlı bileşikler oluşturabilir, böylece östenit tane sınırlarında krom tükenmesini önleyebilir.

Kaynaklı bağlantıların gerilim korozyonu

Paslanmaz çeliğin gerilmeli korozyon çatlaması en zararlı korozyon davranışıdır. Çatlama sırasında deformasyon olmaz. Kaza genellikle ani olur ve sonuçları ciddidir. Çeliğin bileşimi, yapısı ve durumu, ortamın türü, sıcaklık, konsantrasyon, stres özellikleri, boyut ve yapısal özellikler dahil olmak üzere hizmet koşulları altında paslanmaz çeliğin gerilme korozyon çatlamasını etkileyen birçok faktör vardır.

Gerilme korozyonunu azaltmak ve önlemek için başlıca önlemler şunlardır:

① Güçlü montaj, mekanik darbe ve ark yanmasından kaçının, soğuk iş deformasyonunu ve stresi azaltın;

② Ortamdaki ve ortamdaki safsızlıkları (özellikle klorür, florür vb.) sıkı bir şekilde kontrol edin;

③ Makul malzeme seçimi (ana metal, kaynak malzemesi): tane irileşmesini ve martensit yapısını sertleştirmeyi önleyin;

④ Kaynak, herhangi bir gerilim konsantrasyonu (alttan kesme gibi) olmadan iyi şekillendirilmiştir;

⑤ Stresi azaltmak için kaynak sırasını makul bir şekilde düzenleyin;

⑥ Korozyon önleyici işlem: kaplama, astar veya katodik korumaya korozyon önleyici ekleyin.

Kaynaklı bağlantıların sıcak çatlak hassasiyet analizi

Östenitik paslanmaz çeliğin sıcak çatlakları, esas olarak, kaynak metalinin sıvı metalinin katılaşma işlemi sırasında üretilen kristal çatlaklardır. Bu zamanda, birincil kristaller ötektik erime noktasında, esas olarak dendritler arasında bulunur. Ana nedenler aşağıdaki gibidir:

① S, P, C ve benzeri, Ni ile düşük erime noktalı ötektik oluşturur (örneğin, NIS + Ni'nin erime noktası 644 ℃'dir), bu da tane sınırı kuvvetini zayıflatır;

② Östenitik paslanmaz çelik, likidus ve solidus arasında büyük mesafe, uzun kristalleşme süresi, güçlü dendrit oryantasyonu ve safsızlık elementlerinin ayrılmasının kolay üretilmesi gibi avantajlara sahiptir;

③ Çeliğin ısıl iletkenliği küçüktür ve doğrusal genleşme katsayısı büyüktür, bu nedenle stres üretmek kolaydır.

Sıcak çatlakların kaynaklanmasını önlemek için ana önlemler şunları içerir:

① Adi metal ve kaynak malzemesindeki zararlı kükürt ve fosfor safsızlıklarının içeriği sıkı bir şekilde kontrol edilecektir;

② Kaynakta, östenit sütunlu kristalin yönünü bozan yaklaşık 5% ferrit üretilir;

③ Küçük akım ve hızlı kaynak işlemi benimsenmiştir.

Kaynaklı bağlantılarda ferrit içeriğinin kontrolü

Östenitik çeliğin kaynak metalindeki ferrit içeriği, sadece α (σ) faz gevrekliğinin oluşumu ve termal mukavemeti ile ilgili değildir, aynı zamanda eklemin sıcak çatlama direncini de doğrudan etkiler. Isıtma süresi ne kadar uzun olursa, yüksek sıcaklıkta kalma süresi o kadar uzun olur, daha fazla yağış, eklemin mekanik özelliklerini ciddi şekilde etkiler. Sıcak çatlama direnci açısından, kaynak metalinde belirli bir miktar ferrit gereklidir. Ancak, α fazı gevrekliği ve termal dayanım göz önüne alındığında, ferrit içeriği ne kadar düşükse o kadar iyidir. Bu nedenle, yüksek sıcaklık dayanımlı kaynaklı bağlantılar için ferrit içeriği sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Bazı durumlarda östenitik kaynak metali kullanılmalıdır.