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Duplex Edelstahlrohr ist ein Edelstahlmaterial mit einer zweiphasigen Struktur von Austenit und Ferrit mit einem typischen Strukturverhältnis von 50% Austenit und 50% Ferrit. Diese Struktur verleiht ihm eine hohe Festigkeit, hohe Zähigkeit und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in der Chlorid -Stress -Korrosionsumgebung. Während des Schweißverfahrens führt jedoch ein falscher Betrieb zu einem Phasenungleichgewicht, was die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit des Rohrs ernsthaft beeinträchtigen wird.
Ursachen des Phasenungleichgewichts beim Schweißen
Der Schweißwärmezyklus beeinflusst die Mikrostruktur des Elternmaterials und des Schweißbereichs. Die Hauptursachen sind:
Zu hoch oder zu niedriger Wärmeeingang;
Unsachgemäße Schweißgeschwindigkeit;
Schlechte Kontrolle der Vorheizungstemperatur und Zwischenschichttemperatur;
Zu schnell oder zu langsam Kühlgeschwindigkeit;
Falsche Auswahl von Schweißmaterialien und Abschirmgas.
Die obigen Faktoren können dazu führen, dass sich die Austenitphase nicht vollständig bildet oder die Ausfällung schädlicher Sekundärphasen (wie σ -Phase und χ -Phase) induziert, was dazu führt, dass die Mikrostruktur des Schweißbereichs vom idealen Verhältnis von 50:50 abweist.
Die Steuerung des Wärmeeingangs ist ein Schlüsselmaß
Die Aufrechterhaltung des geeigneten Wärmeeingangs ist das Kernmittel, um ein Phasenungleichgewicht zu verhindern. Es wird im Allgemeinen empfohlen, den Wärmeeingang zwischen 0,5 und 2,5 kJ/mm zu steuern. Wenn der Wärmeeingang zu hoch ist, fördert er den Ausfall der σ -Phase oder andere spröde Phasen; Wenn der Wärmeeingang zu niedrig ist, kann das Schweißmetall zu schnell abkühlen, die Austenitphase kann nicht vollständig ausgefällt, das Ferritverhältnis nimmt zu und die Zähigkeit nimmt ab.
Durch die Verwendung von mehrschichtiger Mehrkassenschweißen und schmaler Schweißtechnologie kann der Wärmeeintrag eines einzelnen Passs effektiv reduziert und die Bildung ungünstiger Strukturen reduziert werden.
Wählen Sie eine geeignete Schweißmethode
Unterschiedliche Schweißmethoden haben einen signifikanten Einfluss auf die Kontrolle der Struktur. Gemeinsame Schweißmethoden umfassen:
Gas -Wolfram -Lichtbogenschweißen (GTAW/TIG): Geeignet für Wurzelschweißen, kontrollierbare Wärmeeingabe, der der Regulation der Struktur förderlich ist;
Gasmetall -Lichtbogenschweißen (GMAW/MIG): Geeignet für das Füllen und Verschluss von Schweißnähten und gute Strukturen können erhalten werden, indem die Parameter angemessen angepasst werden.
Laserschweißen und Plasma-Lichtbogenschweißen: Die Wärmezone ist schmal, und eine ordnungsgemäße Kontrolle kann die Abweichung der Struktur verringern.
Die Verwendung von gepulstem Lichtbogenschweißen kann eine präzisere Wärmeeingangskontrolle erzielen und die Bildung der Austenitphase fördern.
Richtige Auswahl der Schweißmaterialien
Die Zusammensetzung des Füllmaterials muss sicherstellen, dass der Austenitgehalt in der Schweißnaht das Ziel erreichen kann. Normalerweise wird ein Schweißdraht oder eine Elektrode mit einem etwas höheren Nickelgehalt als das Grundmaterial verwendet. Beispielsweise kann das Füllmaterial für UNS S32205-Grundmaterial ER2209-Schweißdraht sein, der einen Nickelgehalt von 8,5%-9,5%aufweist, der höher als das Grundmaterial ist, um die Regeneration von Austenit nach dem Schweißen zu fördern.
Darüber hinaus sollte der Verunreinigungsgehalt von Phosphor, Schwefel und anderen Verunreinigungen im Füllstoffmaterial vermieden werden, um die Möglichkeit einer schädlichen Einschlüsse zu verringern.
Gasschutzqualität ist entscheidend
Während des TIG -Schweißens oder des MIG -Schweißens spielen die Reinheit und Zusammensetzung des Abschirmgass eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Mikrostruktur. Das Argon- oder Argon/Stickstoff-gemischte Gas von Argon oder Argon/Stickstoff sollte ausgewählt werden. Die richtige Stickstoffmenge kann die Bildung der Austenitphase fördern und die Lochfraßresistenz verbessern. Normalerweise hat ein gemischtes Gas mit zugesetzt 1-% igen Stickstoff einen signifikanten Einfluss auf die Mikrostrukturoptimierung.
Die Luftinfiltration muss während des Schweißens vermieden werden, um die Bildung von Oxid -Zwischenschichten oder Korngrenzenoxidzonen zu verhindern.
Die Kühlrate sollte moderat sein
Das zu schnelle Abkühlen verhindert, dass Austenit rechtzeitig ausfällt, was zu übermäßigem Ferrit führt. Das zu langsame Abkühlen kann zu einer Ausfällung der σ -Phase führen. Die ideale Kühlmethode ist die natürliche Kühlung in der Luft und vermeidet erzwungene Luftkühlung oder Wasserkühlung.
Bei dickwandigen Rohren können Temperaturkontrolldecken oder Isolationsmaßnahmen nach der Schweiß angemessen verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Kühlkurve sanft und die Mikrostrukturumwandlung ausreicht.
Steuerungstemperatur
Beim Mehrpassschweißen ist die Interlayer-Temperaturregelung einer der wichtigsten Schritte, um ein Phasenungleichgewicht zu verhindern. Es wird im Allgemeinen empfohlen, dass die Zwischenschichttemperatur 150 ° C nicht überschreiten sollte. Übermäßige Zwischenschichttemperatur verursacht Wärmeakkumulation, erhöht die Korngrenzdiffusionsrate und induziert die Ausfällung von spröden Phasen. Die Verwendung eines Infrarot -Thermometers zur Überwachung der Temperatur in Echtzeit kann die Kontrollierbarkeit des Schweißprozesses verbessern.
Wärmebehandlung nach der Scheibe und metallographische Tests
Für Duplex-Stahlrohre für besondere Zwecke, wie sie in Schlüsselbereichen wie Meerestechnik und Öl- und Gasausrüstung verwendet werden, wird empfohlen, die Lösung nach dem Schweiß (im Allgemeinen bei 1050–1120 ° C) durchzuführen, und dann schnell abkühlen, um das ideale Duplex-Strukturverhältnis wiederherzustellen und schädliche Ausfälle aufzulösen.
Nach dem Schweißen sollte ein metallographisches Mikroskop verwendet werden, um das Phasenverhältnis des Schweißbereichs zu überprüfen, oder ein Ferritgehaltdetektor (wie ein magnetisches Induktionsinstrument) für die quantitative Analyse verwendet werden, um sicherzustellen, dass der Austenitgehalt zwischen 35% und 65% liegt.
