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Tubo in acciaio inossidabile duplex è un materiale in acciaio inossidabile con una struttura a doppia fase di austenite e ferrite, con un rapporto di struttura tipico di austenite al 50% e ferrite al 50%. Questa struttura gli conferisce elevata resistenza, alta tenacità e eccellente resistenza alla corrosione, specialmente nell'ambiente di corrosione da stress da cloruro. Tuttavia, durante il processo di saldatura, il funzionamento improprio porterà a uno squilibrio di fase, che influenzerà seriamente le proprietà meccaniche e la resistenza alla corrosione del tubo.
Cause di squilibrio di fase nella saldatura
Il ciclo di calore di saldatura influenzerà la microstruttura del materiale genitore e l'area della saldatura. Le cause principali includono:
Ingresso di calore troppo alto o troppo basso;
Velocità di saldatura impropria;
Scarso controllo della temperatura di preriscaldamento e della temperatura di interstrato;
Velocità di raffreddamento troppo veloce o troppo lenta;
Selezione errata di materiali di saldatura e gas di protezione.
I fattori di cui sopra possono far sì che la fase di austenite non si formi pienamente o induce la precipitazione di fasi secondarie dannose (come la fase σ e la fase χ), causando la deviazione della microstruttura dell'area di saldatura dal rapporto ideale di 50:50.
Il controllo dell'ingresso di calore è una misura chiave
Il mantenimento di un ingresso di calore adeguato è il mezzi core per prevenire lo squilibrio di fase. Si consiglia generalmente di controllare l'ingresso di calore tra 0,5–2,5 kJ/mm. Se l'ingresso di calore è troppo alto, promuoverà la precipitazione della fase σ o altre fasi fragili; Se l'ingresso di calore è troppo basso, il metallo di saldatura può raffreddare troppo velocemente, la fase di austenite non può essere completamente precipitata, il rapporto ferrite aumenta e la tenacità diminuisce.
L'uso della saldatura multistrato multistrato e della tecnologia di saldatura stretta può ridurre efficacemente l'ingresso di calore di un singolo passaggio e ridurre la formazione di strutture sfavorevoli.
Scegli un metodo di saldatura adatto
Diversi metodi di saldatura hanno un impatto significativo sul controllo della struttura. I metodi di saldatura comuni includono:
Saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW/TIG): adatto alla saldatura delle radici, input di calore controllabile, che favorisce la regolamentazione della struttura;
Saldatura ad arco metallico a gas (GMAW/MIG): adatto per le saldature di riempimento e tappatura e possono essere ottenute buone strutture regolando i parametri in modo appropriato;
La saldatura laser e la saldatura ad arco al plasma: la zona colpita dal calore è stretta e il controllo adeguato può ridurre la deviazione della struttura.
L'uso della saldatura ad arco pulsato può ottenere un controllo di input di calore più preciso e promuovere la formazione della fase di austenite.
Selezione corretta dei materiali di saldatura
La composizione del materiale di riempimento deve garantire che il contenuto di austenite nella saldatura possa raggiungere il bersaglio. Di solito, viene utilizzato un filo di saldatura o un elettrodo con un contenuto di nichel leggermente più elevato rispetto al materiale di base. Ad esempio, il materiale di riempimento per il materiale di base S32205 UNS può essere un filo di saldatura ER2209, che ha un contenuto di nichel dell'8,5%-9,5%, che è superiore al materiale di base, per promuovere la rigenerazione dell'austenite dopo la saldatura.
Inoltre, il contenuto di impurità di fosforo, zolfo e altre impurità nel materiale di riempimento dovrebbe essere evitato per ridurre la possibilità di formare inclusioni dannose.
La qualità della protezione del gas è cruciale
Durante la saldatura TIG o la saldatura MIG, la purezza e la composizione del gas di protezione svolgono un ruolo importante nel controllo della microstruttura. Dovrebbe essere selezionato il gas misto Argon o Argon/Azoto di alta purezza. La giusta quantità di azoto può promuovere la formazione della fase di austenite e aiutare a migliorare la resistenza alla cornice. Di solito, un gas misto con azoto 1-2% aggiunto ha un effetto significativo sull'ottimizzazione della microstruttura.
L'infiltrazione d'aria deve essere evitata durante la saldatura per prevenire la formazione di intersaglie di ossido o zone di ossido di confine del grano.
La velocità di raffreddamento dovrebbe essere moderata
Il raffreddamento troppo in fretta impedirà all'austenite di precipitare nel tempo, con conseguente ferrite eccessiva. Il raffreddamento troppo lentamente può portare alla precipitazione della fase σ. Il metodo di raffreddamento ideale è il raffreddamento naturale nell'aria, evitando il raffreddamento dell'aria forzata o il raffreddamento dell'acqua.
Per i tubi a parete spessa, le coperte di controllo della temperatura o le misure di isolamento post-salvataggio possono essere utilizzate in modo appropriato per garantire che la curva di raffreddamento sia delicata e che la trasformazione della microstruttura sia sufficiente.
Controllare la temperatura di interstrato
Nella saldatura a più passaggi, il controllo della temperatura interstrato è uno dei passaggi chiave per prevenire lo squilibrio di fase. Si raccomanda generalmente che la temperatura di interstrato non superasse i 150 ° C. L'eccessiva temperatura di interstrato causerà l'accumulo di calore, aumenterà la velocità di diffusione del limite del grano e induce la precipitazione di fasi fragili. L'uso di un termometro a infrarossi per monitorare la temperatura in tempo reale può migliorare la controllabilità del processo di saldatura.
Trattamento termico post-salvato e test metallografici
Per i tubi in acciaio duplex per scopi speciali, come quelli utilizzati in aree chiave come l'ingegneria marina e le attrezzature petrolifere e del gas, si raccomanda di eseguire ricottura della soluzione post-saldata (generalmente a 1050-1120 ° C) e quindi raffreddare rapidamente per ripristinare il rapporto di struttura duplex ideale e dissolvere i precipitati dannosi.
Dopo la saldatura, è necessario utilizzare un microscopio metallografico per verificare il rapporto di fase dell'area di saldatura o un rilevatore di contenuti di ferrite (come uno strumento a induzione magnetica) per l'analisi quantitativa per garantire che il contenuto di austenite sia compreso tra il 35% e il 65%. $
