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In der Edelstahlfamilie Martensitisches Edelstahlrohr wird aufgrund seiner außergewöhnlichen Festigkeit und Härte häufig in der Öl-, Chemie- und Maschinenbaubranche eingesetzt. Während des Schweißprozesses stößt dieses Material jedoch häufig auf ein herausforderndes Problem: Kaltes Knacken , auch verzögertes Knacken genannt. Diese Risse treten typischerweise während des Abkühlvorgangs auf Raumtemperatur oder nach einer gewissen Zeit nach dem Schweißen auf, wodurch sie sehr verborgen und zerstörerisch sind.
Dieser Artikel bietet eine ausführliche Erläuterung der zugrunde liegenden Ursachen von Kaltrissen beim Schweißen martensitischer Edelstahlrohre aus der Perspektive der Materialwissenschaft und der thermischen Schweißzyklen.
Härtbarkeit und spröde Mikrostruktur
Das Kernmerkmal von Martensitischer Edelstahl ist seine hohe Härtbarkeit. Aufgrund der hohen Konzentrationen von Kohlenstoff und Chrom Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung sind das Schweißgut und die Wärmeeinflusszone (HAZ) äußerst anfällig für die Bildung grober martensitischer Strukturen nach der Hochtemperaturerwärmung des Schweiß-Wärmezyklus, selbst wenn es an der Luft abgekühlt wird.
Während diese martensitische Mikrostruktur im abgeschreckten Zustand eine extrem hohe Härte besitzt, ist sie Duktilität und toughness are remarkably low, resulting in significant brittleness. When a welded joint lacks sufficient deformation capacity to absorb thermal stress, minor triggers can lead to brittle fracture, which serves as the physical foundation for cold cracking.
Der Mechanismus der wasserstoffinduzierten Versprödung
Im Bereich Schweißen, Wasserstoffinduziertes Cracken ist die häufigste Erscheinungsform von Kaltrissbildung. Martensitischer Edelstahl ist sehr empfindlich gegenüber Wasserstoff:
Wasserstoffquellen : Beim Schweißen können durch Feuchtigkeit im Lichtbogen, feuchte Elektrodenbeschichtungen oder die Zersetzung von Ölflecken auf der Fase große Mengen atomaren Wasserstoffs in das Schmelzbad gelangen.
Wasserstoffakkumulation : Mit sinkender Temperatur sinkt die Löslichkeit von Wasserstoff im Stahl stark. Aufgrund der starken Gitterverzerrung in der martensitischen Struktur diffundieren Wasserstoffatome leicht und sammeln sich in Bereichen mit Spannungskonzentration an, beispielsweise am Schweißnahtübergang oder an der Schweißnahtwurzel.
Druckeffekt : Angesammelte Wasserstoffatome verbinden sich an mikroskopischen Defekten zu Wasserstoffmolekülen und erzeugen einen enormen molekularen Druck. Bei Überlagerung mit Schweißeigenspannung führt dies direkt zur Rissbildung.
Erhebliche Restspannung beim Schweißen
Schweißen ist ein ungleichmäßiger Prozess der lokalen Erwärmung und Abkühlung. Martensitischer Edelstahl Tube besitzt eine geringe Wärmeleitfähigkeit und einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Beim Abkühlen entsteht ein großer Temperaturgradient zwischen der Innen- und Außenwand des Rohres. Da die martensitische Umwandlung außerdem mit einer Volumenausdehnung einhergeht, kommt es zu komplexen Phasenumwandlungsspannungen. Bei dickwandigen Rohren ist die Zurückhaltung Die Belastung des Gelenks ist extrem hoch. Wenn die durch thermische Kontraktion und Phasenänderung verursachte Zugspannung die momentane Bruchfestigkeit des Materials übersteigt, entstehen sofort Kaltrisse und breiten sich aus.
Anwendungs- und Schweißtrends für martensitischen Edelstahl im Jahr 2026
Während sich die globale Industrie in Richtung Präzision und Intelligenz bewegt, zeigt der Markt im Jahr 2026 die folgenden Trends:
Popularisierung von supermartensitischem Stahl : Zur Lösung der Schweißschwierigkeiten herkömmlicher martensitischer Stahlrohre mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und hohem Nickelgehalt Supermartensitischer Edelstahl wird zum Mainstream. Dieses Material reduziert die Verhärtungsneigung durch Optimierung der Zusammensetzung erheblich und verbessert so die Schweißstabilität von Fernrohrleitungen im Feld erheblich.
Automatisierung und Laser-Hybridschweißen : Mit der Reife der Roboterschweißtechnologie im Jahr 2026 wird das Laser-Lichtbogen-Hybridschweißen in großem Umfang bei hochwertigen martensitischen Rohren eingesetzt. Dieser Prozess mit hoher Energiedichte verkürzt die Verweilzeit in der Wärmeeinflusszone und reduziert die Entstehung grober Mikrostrukturen.
Digitale Überwachung des Wasserstoffgehalts : Neue intelligente Schweißgeräte können nun Feuchtigkeit und Wasserstoffgehalt in der Schweißatmosphäre in Echtzeit überwachen. Sie verwenden Datenmodelle, um Kaltrissrisiken vorherzusagen und so eine Null-Fehler-Produktion an der Quelle des Prozesses zu erreichen.
