Rahsia Kimpalan Keluli Tahan Karat Austenit Yang Anda Perlu Tahu

Keluli tahan karat Austenitbiasanya mempunyai struktur mikro yang terdiri daripada austenit tulen pada suhu bilik; walau bagaimanapun, sesetengah varian mengandungi sedikit ferit, yang membantu mengelakkan keretakan panas. Disebabkan kebolehkimpalan yang sangat baik, keluli tahan karat austenit digunakan secara meluas dalam industri seperti pemprosesan kimia dan pembuatan bejana tekanan untuk sektor petroleum. Namun begitu, jika operasi kimpalan dilakukan dengan tidak betul, keluli tahan karat austenit mudah terdedah kepada pelbagai isu, termasuk kakisan antara butiran, retak panas, retak kakisan tegasan dan pembentukan manik kimpalan yang lemah.

I. Kakisan antara butiran

a. Punca-punca Hakisan Intergranular

Hakisan antara butiran berlaku pada sempadan butiran; oleh itu, ia dirujuk sebagai kakisan antara butiran. Ia mewakili salah satu bentuk degradasi yang paling berbahaya untuk keluli tahan karat austenit. Ia dicirikan oleh kakisan yang menembusi jauh ke dalam logam di sepanjang sempadan butiran, mengakibatkan penurunan dalam kedua-dua sifat mekanikal dan rintangan kakisan logam.

Apabila keluli tahan karat austenit dipegang dalam julat suhu 450 darjah hingga 850 darjah untuk tempoh tertentu, kromium karbida (Cr23C6) memendakan pada sempadan butiran. Kromium yang diperlukan untuk pemendakan ini diambil terutamanya daripada lapisan permukaan bijirin; jika kromium daripada bahagian dalam bijirin tidak dapat meresap ke luar dengan cukup cepat untuk mengisi semula lapisan permukaan ini, kandungan kromium pada sempadan bijian-khususnya dalam lapisan permukaan bijirin-akan jatuh, mewujudkan "zon habis kromium-." Di bawah pengaruh media menghakis yang agresif, zon tersusun-kromium ini di sempadan butiran menjadi terdedah kepada serangan, mengakibatkan kakisan antara butiran. Keluli tahan karat yang terjejas oleh kakisan antara butiran mungkin tidak menunjukkan perubahan yang kelihatan pada permukaannya; bagaimanapun, apabila dikenakan tekanan, ia akan patah di sepanjang sempadan butiran, mengakibatkan kehilangan kekuatan struktur yang hampir lengkap.

b. Langkah-langkah untuk Mencegah Kakisan Intergranular

Pilih elektrod kimpalan keluli tahan karat dengan kandungan karbon ultra-rendah (C Kurang daripada atau sama dengan 0.03%) atau yang mengandungi unsur penstabil seperti titanium atau niobium.

Gunakan parameter kimpalan "-haba{1}}rendah{1}}". Objektifnya adalah untuk meminimumkan masa tinggal dalam julat suhu kritikal (450 darjah –850 darjah ). Ini dicapai dengan menggunakan arus kimpalan yang rendah, kelajuan perjalanan yang tinggi, panjang lengkok pendek, dan mengelakkan gerakan tenunan melintang. Kaedah penyejukan paksa (cth, menggunakan plat sandaran kuprum atau penyejukan air) boleh digunakan pada jahitan kimpalan untuk mempercepatkan kadar penyejukan sambungan dikimpal dan mengurangkan saiz zon terjejas haba (HAZ).

Dalam kimpalan berbilang-laluan, suhu antara-laluan mesti dikawal dengan ketat; manik kimpalan sebelumnya hendaklah dibiarkan sejuk di bawah 60 darjah sebelum pas seterusnya didepositkan. Jahitan kimpalan pada sisi komponen yang akan bersentuhan dengan medium menghakis hendaklah dikimpal terakhir. Rawatan selepas-penyelesaian kimpalan hendaklah dilakukan: bahan kerja dipanaskan pada suhu antara 1050 darjah dan 1150 darjah , diikuti dengan pelindapkejutan. Proses ini menyebabkan mendakan Cr23C6 di sempadan bijian melarut semula ke dalam bahagian dalam bijirin, dengan itu memulihkan struktur mikro austenit yang seragam.

II. Panas Retak

Punca Rekahan Panas

 

Selang suhu yang besar antara garisan liquidus dan solidus-bermaksud julat suhu yang luas semasa proses pemejalan-membawa kepada pengasingan teruk bagi kekotoran titik-lebur-rendah, yang cenderung menumpukan pada sempadan butiran. Tambahan pula, pekali pengembangan haba yang tinggi menghasilkan tegasan yang ketara semasa penyejukan dan pengecutan.

Langkah-langkah untuk Mengawal Keretakan Panas

Kawal struktur mikro logam kimpalan; idealnya, logam kimpalan harus mempamerkan struktur dupleks, dengan kandungan ferit dikekalkan pada atau di bawah 3%–5%. Ini kerana ferit mempunyai kapasiti untuk melarutkan sejumlah besar bendasing berbahaya seperti sulfur (S) dan fosforus (P). Kawal komposisi kimia; mengurangkan kandungan nikel, karbon, sulfur dan fosforus dalam logam kimpalan-sambil meningkatkan tahap unsur seperti kromium, molibdenum, silikon dan mangan-dapat meminimumkan kejadian retak panas dengan berkesan.

Pilih jenis salutan elektrod yang sesuai. Penggunaan elektrod bersalut jenis-hidrogen-rendah menggalakkan penghalusan butiran dalam logam kimpalan, mengurangkan pengasingan kekotoran dan meningkatkan rintangan retak. Sebaliknya, elektrod bersalut jenis-asid mempunyai sifat pengoksidaan yang kuat, yang membawa kepada pembakaran ketara-elemen pengaloian dan akibatnya pengurangan rintangan retak; lebih-lebih lagi, ia menghasilkan struktur bijian-kasar, menjadikan kimpalan sangat terdedah kepada keretakan panas. Gunakan parameter kimpalan dan kadar penyejukan yang sesuai. Gunakan parameter kimpalan "sejuk"-khususnya, arus rendah dan kelajuan perjalanan tinggi-untuk mengelakkan terlalu panas kolam kimpalan dan untuk memudahkan penyejukan pantas; ini meminimumkan pengasingan dan meningkatkan rintangan retak. Dalam kimpalan berbilang{12}}laluan, kawal suhu antara laluan dengan ketat; pastikan manik kimpalan sebelumnya telah disejukkan hingga 60 darjah sebelum memasukkan manik seterusnya.

III. Retak Kakisan Tekanan

Punca Keretakan Kakisan Tekanan

 

Keretakan kakisan tegasan (SCC) ialah fenomena keretakan tertunda yang berlaku pada sambungan dikimpal apabila tertakluk kepada tegasan tegangan dalam persekitaran menghakis tertentu. Dalam sambungan dikimpal keluli tahan karat austenit, SCC mewakili mod kegagalan yang teruk, yang nyata sebagai patah rapuh tanpa disertai oleh sebarang ubah bentuk plastik makroskopik.

 

Langkah-Langkah Menentang Retak Kakisan Tegasan

 

Wujudkan prosedur pembentukan, pemprosesan dan pemasangan yang sesuai untuk meminimumkan -ubah bentuk teraruh penyejukan sebanyak mungkin; elakkan perhimpunan paksa; dan mengelakkan pengenalan pelbagai kecacatan permukaan semasa proses pemasangan (memandangkan pelbagai-calar berkaitan pemasangan dan serangan arka boleh berfungsi sebagai tapak permulaan retakan untuk SCC dan terdedah kepada berkembang menjadi lubang kakisan). Pilih bahan habis pakai kimpalan dengan bijak. Logam kimpalan dan logam asas hendaklah dipadankan dengan baik-untuk mengelakkan pembentukan struktur mikro yang tidak diingini-seperti kekasaran butiran atau martensit yang keras dan rapuh. Guna proses kimpalan yang sesuai. Pastikan manik kimpalan menunjukkan morfologi yang baik, bebas daripada kecacatan yang boleh menyebabkan kepekatan tegasan atau pitting (cth, undercut); tambahan pula, pakai urutan kimpalan rasional untuk meminimumkan tegasan kimpalan sisa. Laksanakan{11}}rawatan melegakan tekanan. Ini biasanya melibatkan{13}}rawatan haba kimpalan, seperti penyepuhlindapan penuh atau penyepuhlindapan; dalam kes di mana rawatan haba sukar dilaksanakan, kaedah alternatif-seperti-peening kimpalan atau letupan pukulan-mungkin digunakan.

 

IV. Pembentukan Manik Kimpalan yang Lemah

a. Punca Pembentukan Manik Kimpalan Yang Lemah

Apabila mengimpal keluli tahan karat austenit, kandungan unsur pengaloian yang tinggi dalam logam kimpalan mengakibatkan kecairan kolam kimpalan yang lemah, yang selalunya membawa kepada pembentukan permukaan manik kimpalan yang lemah. Ini terutamanya dimanifestasikan sebagai pembentukan merosot pada bahagian belakang pas akar dan kemasan permukaan kasar pada pas penutup. Walaupun kesan pembentukan permukaan yang lemah terhadap prestasi kimpalan tidak begitu ketara dalam keadaan operasi suhu-ambien atau tinggi, dalam keadaan suhu-rendah, kepekatan tegasan yang disebabkan oleh kecacatan tersebut boleh menjejaskan prestasi suhu-rendah kimpalan sama ketara dengan kecacatan kimpalan dalaman.

b. Langkah-langkah Pembentukan Manik Kimpalan Yang Lemah

Isu mengenai pembentukan manik kimpalan yang lemah-serta masalah kakisan antara butiran dalam kawasan haba-zon terjejas (HAZ)-boleh diselesaikan dengan berkesan melalui pengoptimuman proses kimpalan. Khususnya, menggunakan Kimpalan Arka Tungsten Gas (GTAW) untuk laluan akar, digabungkan dengan penggunaan input haba kimpalan rendah, membolehkan kawalan berkesan ke atas sejauh mana HAZ terdedah kepada julat suhu pemekaan.

Keluli tahan karat austenit ialah bahan yang digunakan secara meluas dalam industri kimia dan petrokimia; walau bagaimanapun, kimpalannya terdedah kepada empat jenis utama kecacatan-seperti kakisan antara butiran dan rekahan panas-punca puncanya sebahagian besarnya dikaitkan dengan kawalan suhu, pengasingan unsur dan tekanan baki. Paling baik, isu ini hanya menjejaskan morfologi kimpalan; paling teruk, mereka merendahkan prestasi bahan secara drastik atau malah menimbulkan patah rapuh. Akibatnya, strategi pencegahan dan kawalan yang berkesan memerlukan pengurusan menyeluruh merentas pelbagai peringkat-termasuk pemilihan elektrod, pengoptimuman parameter kimpalan dan-rawatan kimpalan-pasca dengan kawalan tepat input haba yang berfungsi sebagai titik fokus kritikal.