Đặc tính hàn của thép không gỉ austenit: ứng suất và biến dạng đàn hồi và dẻo rất lớn trong quá trình hàn, nhưng có rất ít vết nứt nguội. Mối hàn không có vùng làm nguội và hạt thô nên độ bền kéo của mối hàn cao.

Các vấn đề chính của hàn thép không gỉ austenit là: biến dạng hàn lớn; do đặc điểm ranh giới hạt và độ nhạy cảm với một số tạp chất vi lượng (s, P), dễ tạo ra các vết nứt nóng.

Năm vấn đề hàn chính và biện pháp xử lý thép không gỉ austenit

Sự hình thành cacbua crom làm giảm khả năng chống ăn mòn giữa các hạt của mối hàn

Ăn mòn giữa các hạt: theo lý thuyết về crom kém, khi mối hàn và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt được nung nóng đến vùng nhiệt độ nhạy cảm 450 ~ 850oC, cacbua crom kết tủa trên ranh giới hạt, dẫn đến ranh giới hạt crom kém, không đủ để chống lại ăn mòn. Số không

(1) Có thể áp dụng các biện pháp sau đây để hạn chế sự ăn mòn giữa các hạt của mối hàn và sự ăn mòn vùng nhiệt độ nhạy cảm trên vật liệu mục tiêu

Một. Để tránh sự hình thành Cr23C6, các nguyên tố ổn định như Ti và Nb được thêm vào kim loại cơ bản để giảm hàm lượng cacbon trong kim loại cơ bản và mối hàn.

b. Cấu trúc pha kép của austenite và một lượng nhỏ ferit được hình thành trong mối hàn. Khi có một lượng ferit nhất định trong mối hàn, kích thước hạt có thể được tinh chế, diện tích hạt có thể tăng lên và lượng kết tủa crom cacbua trên một đơn vị diện tích ranh giới hạt có thể giảm đi.

Cr23C6 được ưu tiên hình thành trong ferit thay vì crom kém ở ranh giới hạt austenit; ferrite giữa austenite có thể ngăn chặn sự ăn mòn khuếch tán vào bên trong dọc theo ranh giới hạt.

c. Kiểm soát thời gian cư trú trong phạm vi nhiệt độ nhạy cảm. Điều chỉnh chu trình nhiệt hàn để rút ngắn thời gian lưu trú 600-1000oC càng nhiều càng tốt. Có thể lựa chọn phương pháp hàn có mật độ năng lượng cao (chẳng hạn như hàn hồ quang argon plasma). Năng lượng đường hàn nhỏ hơn. Khí Argon được cấp vào mặt sau của mối hàn hoặc miếng đồng được sử dụng để tăng tốc độ làm mát của mối hàn. Số lần đánh hồ quang và dừng hồ quang được giảm bớt để tránh bị nung nóng nhiều lần. Bề mặt tiếp xúc giữa vật hàn nhiều lớp và môi trường ăn mòn càng bền càng tốt.

d. Sau khi hàn, nên xử lý dung dịch rắn hoặc ủ ổn định (850-900oC) sau khi bảo quản nhiệt và làm mát không khí để kết tủa hoàn toàn cacbua và tăng tốc độ khuếch tán crom.

(2) Vì lý do này, có thể thực hiện các biện pháp phòng ngừa sau:

Do khả năng khuếch tán mạnh của carbon nên nó sẽ phân tách ở ranh giới hạt và hình thành trạng thái siêu bão hòa trong quá trình làm lạnh, trong khi Ti và Nb sẽ tồn tại trong tinh thể do khả năng khuếch tán thấp. Khi mối hàn được nung nóng lại ở khoảng nhiệt độ nhạy cảm, cacbon siêu bão hòa sẽ kết tủa dưới dạng Cr23C6.

Một. Giảm hàm lượng cacbon. Đối với thép không gỉ có chứa yếu tố ổn định thì hàm lượng cacbon không được vượt quá 0,06%.

b. Áp dụng quy trình hàn hợp lý. Để giảm thời gian lưu trú của vùng quá nhiệt ở nhiệt độ cao, nên chọn năng lượng đường hàn nhỏ hơn để tránh hiệu ứng “nhạy cảm nhiệt độ trung bình” trong quá trình hàn.

Trong trường hợp hàn hai mặt, mối hàn tiếp xúc với môi trường ăn mòn phải được hàn cuối cùng (đây là lý do tại sao việc hàn bên trong ống hàn thành dày đường kính lớn được thực hiện sau khi hàn bên ngoài). Nếu không thể thực hiện được thì phải điều chỉnh thông số kỹ thuật hàn và hình dạng mối hàn để tránh vùng quá nóng tiếp xúc với môi trường ăn mòn không bị nhạy cảm trở lại.

c. Xử lý nhiệt sau hàn. Sau khi hàn phải tiến hành xử lý bằng dung dịch rắn hoặc ổn định.

Tại sao bạn thường xuyên gặp vấn đề khi hàn inox? 2

nứt ăn mòn ứng suất

Các biện pháp sau đây có thể được thực hiện để ngăn ngừa sự xuất hiện của vết nứt do ăn mòn ứng suất:

Một. Lựa chọn đúng vật liệu và điều chỉnh hợp lý thành phần mối hàn. Thép không gỉ austenit crom niken có độ tinh khiết cao, thép không gỉ austenit crom niken silic cao, thép không gỉ austenit ferrite và thép không gỉ ferrite crom cao có khả năng chống ăn mòn ứng suất tốt. Khi kim loại hàn là thép hai pha austenit ferrite, khả năng chống ăn mòn ứng suất là tốt.

b. Loại bỏ hoặc giảm ứng suất dư. Ứng suất dư bề mặt được giảm đi bằng cách đánh bóng, mài nhẵn và đóng búa.

c. Thiết kế kết cấu hợp lý. Để tránh sự tập trung ứng suất lớn.

Tại sao bạn thường xuyên gặp vấn đề khi hàn inox? 3

Vết nứt nóng hàn (nứt kết tinh mối hàn, vết nứt hóa lỏng HAZ)

Độ nhạy vết nứt nóng chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc vi mô và tính chất của vật liệu. Ni dễ hình thành các hợp chất có điểm nóng chảy thấp hoặc eutectic với các tạp chất như s và P. Sự phân tách boron và silicon sẽ thúc đẩy quá trình nứt nóng.

Dễ dàng hình thành cấu trúc tinh thể cột thô với tính định hướng mạnh, có lợi cho việc phân tách các tạp chất và nguyên tố có hại, do đó thúc đẩy sự hình thành màng chất lỏng giữa các hạt liên tục và cải thiện độ nhạy của vết nứt nóng. Nếu mối hàn được làm nóng không đều, dễ hình thành ứng suất kéo lớn và thúc đẩy tạo ra các vết nứt nóng khi hàn.

Biện pháp phòng ngừa:

Một. Hàm lượng tạp chất có hại s và P cần được kiểm soát chặt chẽ.

b. Điều chỉnh kết cấu kim loại mối hàn. Pha δ trong mối hàn có thể tinh chỉnh kích thước hạt, loại bỏ tính định hướng của austenite một pha, giảm sự phân tách các tạp chất có hại trong ranh giới hạt và pha δ có thể hòa tan nhiều s và P hơn, làm giảm năng lượng giao diện và hình thành màng chất lỏng giữa các hạt.

c. Điều chỉnh thành phần hợp kim kim loại mối hàn. Độ nhạy với vết nứt nóng có thể được giảm bằng cách thêm Mn, C, N và các nguyên tố vi lượng như xeri, cuốc và tantalum vào thép austenit một pha.

d. Các biện pháp xử lý Để ngăn chặn sự hình thành các hạt cột thô, nên sử dụng đầu vào nhiệt nhỏ và hạt hàn có tiết diện nhỏ.

Ví dụ, thép austenit 25-20 dễ bị nứt hóa lỏng. Bằng cách hạn chế nghiêm ngặt hàm lượng tạp chất và kích thước hạt của kim loại cơ bản, áp dụng phương pháp hàn mật độ năng lượng cao, năng lượng đường dây nhỏ và tăng tốc độ làm mát của mối nối, v.v.

Tại sao bạn thường xuyên gặp vấn đề khi hàn inox? 4

Độ giòn của mối hàn

Độ dẻo của mối hàn phải được đảm bảo đối với thép cường độ nóng để tránh hiện tượng giòn ở nhiệt độ cao; Thép nhiệt độ thấp phải có độ bền nhiệt độ thấp tốt để ngăn chặn hiện tượng gãy giòn của mối hàn ở nhiệt độ thấp.

Biến dạng hàn lớn

Do độ dẫn nhiệt thấp và hệ số giãn nở lớn nên biến dạng hàn lớn nên có thể sử dụng vật cố định để ngăn ngừa biến dạng. Lựa chọn phương pháp hàn và vật liệu hàn cho thép không gỉ austenit: Thép không gỉ austenit có thể được hàn bằng TIG, MIG, paw và saw.

Dòng hàn của thép không gỉ austenit nhỏ vì điểm nóng chảy thấp, độ dẫn nhiệt nhỏ và hệ số điện trở cao. Nên sử dụng mối hàn hẹp và đường chuyền hẹp để giảm thời gian lưu trú ở nhiệt độ cao, ngăn ngừa kết tủa cacbua, giảm ứng suất co ngót của mối hàn và giảm độ nhạy vết nứt nóng.

Thành phần của vật liệu hàn, đặc biệt là Cr và Ni, cao hơn kim loại cơ bản. Vật liệu hàn có chứa một lượng nhỏ ferit (4-12%) được sử dụng để đảm bảo khả năng chống nứt tốt (nứt lạnh, nứt nóng và nứt ăn mòn ứng suất) của mối hàn.

Khi pha ferit không được phép hoặc không thể tồn tại trong mối hàn thì nên chọn vật liệu hàn chứa Mo, Mn và các nguyên tố hợp kim khác.

C, s, P, Si và Nb trong vật liệu hàn phải càng thấp càng tốt. NB có thể gây ra các vết nứt đông đặc trong mối hàn austenite nguyên chất, nhưng có thể tránh được một lượng nhỏ ferit trong mối hàn một cách hiệu quả.

Vật liệu hàn chứa Nb thường được sử dụng cho các kết cấu hàn cần ổn định hoặc giảm ứng suất sau khi hàn. Khi hàn hồ quang chìm được sử dụng để hàn tấm trung bình, tổn thất cháy của Cr và Ni có thể được bổ sung bằng sự chuyển tiếp của các nguyên tố hợp kim trong chất trợ dung và dây hàn;

Do độ ngấu sâu nên cần chú ý tránh hình thành các vết nứt nóng ở vùng trung tâm mối hàn và làm giảm khả năng chống ăn mòn ở vùng chịu ảnh hưởng nhiệt. Cần chú ý lựa chọn dây hàn mỏng hơn và năng lượng dây hàn nhỏ hơn. Dây hàn phải có hàm lượng Si, s và P thấp.

Hàm lượng ferit trong mối hàn inox chịu nhiệt không được lớn hơn 5%. Đối với thép không gỉ austenit có hơn 20% Cr và Ni, nên chọn dây hàn có Mn cao (6-8%) và chất trợ dung kiềm hoặc trung tính để ngăn chặn việc bổ sung Si vào mối hàn và cải thiện khả năng chống nứt của nó.

Chất trợ dung đặc biệt cho thép không gỉ austenit làm tăng ít Si, có thể chuyển hợp kim sang mối hàn và bù đắp tổn thất do đốt cháy của các nguyên tố hợp kim để đáp ứng yêu cầu về tính năng mối hàn và thành phần hóa học.

Tại sao bạn thường xuyên gặp vấn đề khi hàn inox? 5