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Martensitische Edelstahlrohre werden in den Bereichen Öl, Gas, chemische Industrie, Luftfahrt, Schiffbau und Kernenergie häufig eingesetzt. Sie haben eine hohe Festigkeit, eine gute Verschleißfestigkeit und eine bestimmte Korrosionsbeständigkeit und sind ideal für Arbeitsbedingungen mit hoher Nachfrage. Das Schweißen als wichtige Prozessverbindung in Verbindung und Herstellung spielt eine wichtige Rolle bei der strukturellen Integrität und Lebensdauer martensitischer Edelstahlrohre. Aufgrund der einzigartigen metallographischen Struktur- und Wärmebehandlungsmerkmale dieses Materials können während des Schweißverfahrens eine Reihe von Defekten leicht erzeugt werden, was die Leistung und Sicherheit der Verwendung beeinflusst.
Kalte Risse (löschen Risse)
Kaltrisse sind eines der häufigsten und gefährlichsten Mängel, wenn martensitische Edelstahlrohre geschweißen. Diese Art von Edelstahl enthält hohe Kohlenstoff und Chrom, und die martensitische Transformation tritt während des Kühlprozesses des Schweißens auf, was zu einem großen strukturellen Stress und Reststress führt. Wenn die martensitische Struktur mit hoher Härte mit Zugspannung überlagert wird, treten verzögerte Risse oder kalte Risse in der schweißnahen oder wärmegeräten Zone sehr wahrscheinlich auf.
Kaltrisse treten normalerweise mehrere Stunden oder sogar Tage nach dem Schweißen auf und sind sehr versteckt und erweitern sich schnell, was die Ermüdungsleistung und die Sicherheit der Struktur ernsthaft beeinflusst. Um das Auftreten von kalten Rissen zu vermeiden, ist es normalerweise erforderlich, den Schweißbereich vorzuheizen und eine angemessene Temperierungsbehandlung anzuwenden.
Heiße Risse (feste Lösungsrisse)
Heiße Risse treten hauptsächlich während des Verfestigung der Schweißnaht auf, die durch die Schrumpfspannung des flüssigen Metalls verursacht wird, die die Bindungsfestigkeit der Korngrenze überschreitet. Martensitischer Edelstahl enthält eine bestimmte Menge von Verunreinigungselementen wie Schwefel (S) und Phosphor (P), die bei hohen Schweißtemperaturen mit niedrigem Meltzepunkt-Eutektik bilden und sich an den Korngrenzen sammeln, wodurch die Korngrenzfestigkeit verringert und das Risiko von heißen Rissen erhöht wird.
Heiße Risse sind normalerweise linear entlang der Korngrenzen mit schlanken, tiefen und schmalen Formen verteilt. Sie sind nicht leicht zu erkennen und können nur durch Röntgen- oder Ultraschalltests gefunden werden. Die Verwendung von Schweißmaterialien mit niedrigem Sulfur und Schweiß mit niedrigem Phosphor ist ein wichtiges Mittel zur Verhinderung heißer Risse.
Wasserstoff-induzierte Risse (verzögerte Risse)
Wenn während des Schweißens Feuchtigkeit, Öl, Rost oder nicht ausreichend getrocknete Schweißmaterialien vorhanden sind, wird Wasserstoff eingeführt. Wasserstoffatome löst sich im Schweißmetall bei hohen Temperaturen auf und sammeln sich während des Kühlprozesses in Defekten oder Einschlüssen, um Hochdruckgas zu bilden, wodurch Wasserstoff induzierte Risse verursacht.
Aufgrund seiner hohen Härtbarkeit ist martensitischer Edelstahl hochempfindlich gegenüber Wasserstoff und ist sehr anfällig für wasserstoffinduzierte Risse. Diese Art von Riss tritt häufig in der Kühlstufe nach dem Schweißen auf und kann unter statischer Belastung oder leichter externer Belastung ausdehnen. Die Verwendung eines Schweißprozesses mit niedrigem Wasserstoff, Vorheizen vor dem Schweißen und langsamer Abkühlung nach Schweißen sind wirksame Maßnahmen zur Reduzierung von Wasserstoffinduzieren.
Spröder Versagen durch verhärtete Struktur verursacht
Im martensitischen Edelstahlschweißbereich, insbesondere in der Hitze-betroffenen Zone (HAZ), ist es aufgrund der lokalen Heizung und der schnellen Abkühlung leicht eine spröde martensitische Struktur mit hoher Härte, die sogar mit Kohlenhydratniederschlag begleitet wird, was zu einer starken Abnahme der lokalen Zähigkeit führt.
Wenn der Bereich mit hoher Härte nicht ordnungsgemäß gemildert ist, ist es sehr einfach, unter Aufprallbelastung oder Ermüdungsbelastung spröde Frakturen zu verursachen. Die Verspritzung der Wärmezone ist normalerweise eine der Ursachen für Schweißversagen und auch ein wichtiger Kontrollgegenstand bei der Bewertung des Schweißverfahrens.
Oxidationseinschlüsse und unvollständige Fusionsdefekte
Wenn während des Schweißens von martensitischem Edelstahl ausreichend abgeschirmt oder unangemessenes Abschirmmethode verwendet wird, wird das Schweißmetall stark oxidiert, wodurch Oxideinschlüsse bildet und die Reinheit des Schweißmetalls reduziert wird. Oxidationseinschlüsse verringern nicht nur die Festigkeit, sondern werden auch zu Rissquellen, die beim Dienst leicht zu einem Versagen führen können.
Gleichzeitig kann ein zu niedriger Schweißwärmeeingang, eine schlechte Rillenvorbereitung oder eine schlechte Betriebstechnologie zu unvollständiger Fusion oder unvollständiger Penetrationsfehlern führen. Solche Defekte reduzieren den tragenden Querschnittsbereich der Struktur und sind wichtige Faktoren, um Ermüdungsrisse und frühe Frakturen zu verursachen.
Übermäßige Verformung und Reststress
Aufgrund der Phasenänderung und Kontraktion während des Schweißprozesses von martensitischem Edelstahl ist das Spannungsfeld komplex, und nach dem Schweißen können große Restspannungs- und Schweißverformungen leicht gebildet werden. Wenn es nicht kontrolliert wird, wirkt sich nicht nur die dimensionale Genauigkeit der Pipeline oder Struktur aus, sondern kann auch Spannungskorrosionsrisse verursachen.
Durch die Steuerung des Wärmeeingangs, die Einführung einer angemessenen Schweißsequenz, die geeignete Positionierung der Leuchten und die Wärmebehandlung nach der Schweiß können die Verformung effektiv reduziert werden und die Restspannung freigesetzt werden.
Porosität und Poren schweißen
Wenn beim Schweißen Feuchtigkeit, Öl oder instabiles Abschirmgas vorhanden sind, treten Porositätsfehler auf. Die meisten dieser Poren sind in der Schweißnaht verteilt. Obwohl sie klein sind, können sie leicht zu Spannungskonzentrationspunkten in hohen Druck oder korrosiven Umgebungen werden.
Poren können auch die Dichte und Versiegelung von Schweißnähten beeinflussen, insbesondere in Rohrleitungen, die Gas oder Hochdruckflüssigkeiten transportieren. Ihre Anwesenheit wird sich ernsthaft auf den sicheren Betrieb des Systems auswirken.
