Acier inoxydable pour appareils à pression et ses caractéristiques de soudage
Le soi-disant acier inoxydable fait référence à l'ajout d'une certaine quantité de chrome à l'acier, de sorte que l'acier est dans un état passivé et a les caractéristiques de ne pas rouiller. Pour atteindre cet objectif, sa teneur en chrome doit être supérieure à 12 % . Afin d'améliorer la passivation de l'acier, des éléments tels que le nickel et le molybdène qui peuvent passiver l'acier sont souvent ajoutés à l'acier inoxydable. Généralement appelé acier inoxydable, il s'agit en fait d'un terme général désignant l'acier inoxydable et l'acier résistant aux acides. L'acier inoxydable n'est pas nécessairement résistant aux acides, et l'acier résistant aux acides a généralement de bonnes propriétés inoxydables. L'acier inoxydable peut être divisé en quatre catégories selon la structure de l'acier, à savoir l'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable ferritique, l'acier inoxydable martensitique et l'acier inoxydable duplex austénitique-ferritique.
1. Acier inoxydable austénitique et ses caractéristiques de soudage
L'acier inoxydable austénitique est l'acier inoxydable le plus largement utilisé, et le type à haute teneur en Cr-Ni est le plus courant. À l'heure actuelle, l'acier inoxydable austénitique peut être grossièrement divisé en type Cr18-Ni8, type Cr25-Ni20 et type Cr25-Ni35. L'acier inoxydable austénitique présente les caractéristiques de soudage suivantes :
① Le soudage de l'acier inoxydable austénitique fissuré à chaud a une faible conductivité thermique et un grand coefficient de dilatation linéaire, de sorte que pendant le processus de soudage, le temps de séjour à haute température du joint soudé est plus long et la soudure est facile à former un gros grain colonnaire structure. Si la teneur en éléments d'impuretés tels que le soufre, le phosphore, l'étain, l'antimoine et le niobium est élevée, un eutectique à bas point de fusion se formera entre les grains et des fissures de solidification se formeront facilement dans la soudure lorsque le joint soudé est soumis à des températures élevées. force de tension. Des fissures de liquéfaction se forment dans la zone affectée thermiquement, qui appartiennent toutes aux fissures thermiques de soudage. Le moyen le plus efficace de prévenir les fissures à chaud consiste à réduire les éléments d'impureté susceptibles de produire des eutectiques à bas point de fusion dans l'acier et les consommables de soudage et à faire en sorte que l'acier inoxydable austénitique au chrome-nickel contienne une structure de ferrite de 4 à 12 %.
② Corrosion intergranulaire Selon la théorie de l'appauvrissement en chrome, la précipitation de carbure de chrome sur la surface intergranulaire, entraînant l'appauvrissement en chrome dans les joints de grains, est la principale cause de corrosion intergranulaire. Par conséquent, choisir des consommables de soudage à très faible teneur en carbone ou des consommables de soudage contenant des éléments stabilisants tels que le niobium et le titane est la principale mesure pour prévenir la corrosion intergranulaire.
③ Fissuration par corrosion sous contrainte La fissuration par corrosion sous contrainte se manifeste généralement par une rupture fragile, et le processus d'endommagement prend peu de temps, de sorte que les dommages sont graves. La principale cause de fissuration par corrosion sous contrainte de l'acier inoxydable austénitique est la contrainte résiduelle de soudage. Le changement de structure des joints soudés ou l'existence d'une concentration de contraintes et la concentration de milieu de corrosion local sont également les raisons qui affectent la fissuration par corrosion sous contrainte.
④ Phase σ fragilisation des joints soudés La phase σ est une sorte de composé intermétallique cassant et dur, qui se rassemble principalement dans les joints de grains des grains colonnaires. La phase et la phase δ peuvent subir une transition de phase σ. Par exemple, lorsque la soudure de type Cr25Ni20 est chauffée à 800 degrés ~ 900 degrés, une forte transformation →δ se produira. Pour l'acier inoxydable austénitique au chrome-nickel, en particulier l'acier inoxydable au chrome-nickel-molybdène, la transformation de phase δ → σ est susceptible de se produire, principalement parce que les éléments de chrome et de molybdène ont une transformation sigma évidente, lorsque la teneur en ferrite δ dans la soudure dépasse À 12 pour cent , la transformation de δ→σ est très évidente, entraînant une fragilisation évidente du métal fondu, c'est pourquoi la couche de surface sur la paroi interne du réacteur d'hydrogénation à paroi chaude contrôle la teneur en ferrite δ entre 3 et 10 %. raison.
2. Acier inoxydable ferritique et ses caractéristiques de soudage
L'acier inoxydable ferritique est divisé en deux catégories : l'acier inoxydable ferritique ordinaire et l'acier inoxydable ferritique ultra-pur. Parmi eux, l'acier inoxydable ferritique ordinaire a le type Cr12 ~ Cr14, tel que 00Cr12, 0Cr13Al ; type Cr16 ~ Cr18, tel que 1Cr17Mo; Type Cr25 ~ 30.
En raison de la teneur élevée en carbone et en azote de l'acier inoxydable ferritique ordinaire, il est difficile à traiter et à souder, et la résistance à la corrosion est difficile à garantir, de sorte que l'utilisation est limitée. Dans les aciers inoxydables ferritiques ultra-purs, le carbone et l'azote de l'acier sont strictement contrôlés. La quantité totale d'azote est généralement contrôlée à trois niveaux de 0.035 % à 0.045 %, 0.030 % et 0,010 pour cent à 0,015 pour cent. Dans le même temps, les éléments d'alliage nécessaires sont ajoutés pour améliorer encore la résistance à la corrosion et les performances globales de l'acier. Comparé à l'acier inoxydable ferritique ordinaire, l'acier inoxydable ferritique ultra-pur à haute teneur en chrome présente une bonne résistance à la corrosion uniforme, à la corrosion par piqûres et à la corrosion sous contrainte, et est largement utilisé dans les équipements pétrochimiques. L'acier inoxydable ferritique a les caractéristiques de soudage suivantes :
① Sous l'action d'une température de soudage élevée, les grains dans la zone affectée par la chaleur où la température de chauffage atteint plus de 1000 degrés, en particulier dans la zone proche du joint, se développeront rapidement. Même s'il est refroidi rapidement après le soudage, la forte diminution de la ténacité et la forte tendance à la corrosion intergranulaire.
② L'acier ferritique lui-même a une teneur en chrome plus élevée, des éléments plus nocifs tels que le carbone, l'azote, l'oxygène, etc., une température de transition fragile plus élevée et une sensibilité à l'entaille plus forte. Par conséquent, la fragilisation post-soudure est plus grave.
③ Lorsqu'il est chauffé et refroidi lentement à 400 degrés ~ 600 degrés pendant une longue période, une fragilisation à 475 degrés se produira, ce qui réduira considérablement la ténacité à température ambiante. Après avoir chauffé pendant une longue période à 550 degrés C ~ 820 degrés C, la phase σ est facilement précipitée de la ferrite, et sa plasticité et sa ténacité sont également considérablement réduites.
3. Acier inoxydable martensitique et ses caractéristiques de soudage
L'acier inoxydable martensitique peut être divisé en acier inoxydable martensitique de type Cr13, en acier inoxydable martensitique à faible teneur en carbone et en acier inoxydable super martensitique. Le type Cr13 a des performances anti-corrosion générales. À partir d'acier inoxydable martensitique à base de Cr 12-, en raison de l'ajout de nickel, de molybdène, de tungstène, de vanadium et d'autres éléments d'alliage, il a non seulement une certaine résistance à la corrosion, mais également une résistance élevée à haute température et une résistance à haute température . Propriétés d'oxydation.
Caractéristiques de soudage de l'acier inoxydable martensitique : le cordon de soudure en acier inoxydable martensitique de type Cr13 et la zone affectée thermiquement ont une tendance au durcissement particulièrement importante, et le joint soudé peut obtenir une martensite dure et cassante dans des conditions de refroidissement à l'air. Sous l'action du soudage, il est facile de souder des fissures à froid. Lorsque la vitesse de refroidissement est faible, de la ferrite grossière et des carbures intergranulaires se forment dans la zone proche du joint et du métal de soudure, ce qui réduira considérablement la plasticité et la ténacité du joint.
Une fois que la soudure et la zone affectée par la chaleur de l'acier inoxydable à faible teneur en carbone et super martensitique sont refroidies, elles sont toutes transformées en martensite à faible teneur en carbone, mais il n'y a pas de phénomène de durcissement évident et elles ont de bonnes performances de soudage.
Sélection de consommables de soudage en acier inoxydable pour appareils à pression
1. Sélection des consommables de soudage en acier inoxydable austénitique
Le principe de sélection des consommables de soudage en acier inoxydable austénitique est de garantir que la résistance à la corrosion et les propriétés mécaniques du métal fondu sont fondamentalement équivalentes ou supérieures à celles du métal de base en l'absence de fissures. correspondre. Pour l'acier inoxydable austénitique résistant à la corrosion, on souhaite généralement contenir une certaine quantité de ferrite, qui peut non seulement assurer une bonne résistance à la fissuration, mais également avoir une bonne résistance à la corrosion. Cependant, dans certains milieux spéciaux, tels que le métal fondu des équipements à urée, la ferrite n'est pas autorisée à exister, sinon sa résistance à la corrosion sera réduite. Pour les aciers austénitiques résistants à la chaleur, le contrôle de la teneur en ferrite dans le métal déposé doit être pris en compte. Pour les soudures en acier austénitique exploitées à haute température pendant une longue période, la teneur en ferrite dans le métal fondu ne doit pas dépasser 5 % . Le lecteur peut estimer la teneur en ferrite correspondante en fonction de l'équivalent chrome et de l'équivalent nickel dans le métal fondu selon le diagramme de Schaeffler.
image
2. Sélection des consommables de soudage en acier inoxydable ferritique
Il existe essentiellement trois types de consommables de soudage en acier inoxydable ferritique : 1) les consommables de soudage dont la composition correspond essentiellement au métal de base ; 2) consommables de soudage austénitique ; 3) les consommables de soudage en alliage à base de nickel, peu utilisés en raison de leur prix élevé.
Les consommables de soudage en acier inoxydable ferritique peuvent être constitués de matériaux équivalents au métal de base, mais lorsque le degré de retenue est important, des fissures peuvent facilement se produire. Un traitement thermique peut être utilisé après le soudage pour restaurer la résistance à la corrosion et améliorer la plasticité du joint. L'utilisation de consommables de soudage austénitiques peut éviter le préchauffage et le traitement thermique après soudage, mais pour divers aciers qui ne contiennent pas d'éléments stables, la sensibilisation de la zone affectée par la chaleur existe toujours et les consommables de soudage austénitiques au chrome-nickel 309 et 310 sont généralement utilisé. Pour l'acier Cr17, les consommables de soudage 308 peuvent également être utilisés. Les consommables de soudage à haute teneur en alliage sont bénéfiques pour améliorer la plasticité des joints soudés. Le métal de soudure austénitique ou austénitique-ferritique est fondamentalement aussi résistant que le métal de base ferritique, mais dans certains milieux corrosifs, la résistance à la corrosion de la soudure peut être très différente de celle du métal de base. Faites attention lors du choix des matériaux de soudage.
3. Sélection des consommables de soudage en acier inoxydable martensitique
En inox, l'inox martensitique peut être ajusté par traitement thermique. Par conséquent, afin de garantir les exigences de performance, en particulier pour l'acier inoxydable martensitique résistant à la chaleur, la composition de la soudure doit être aussi proche que possible de la composition du métal de base. Afin d'éviter les fissures à froid, des consommables de soudage austénitiques peuvent également être utilisés, et la résistance de la soudure à ce moment doit être inférieure à celle du métal de base.
Lorsque la composition de la soudure est similaire à celle du métal de base, la soudure et la zone affectée thermiquement durciront et deviendront cassantes en même temps, et une zone de ramollissement apparaîtra dans la zone affectée thermiquement. Afin d'éviter la fissuration à froid, les composants d'une épaisseur supérieure à 3 mm doivent souvent être préchauffés et un traitement thermique est souvent nécessaire après le soudage pour améliorer les performances du joint. Étant donné que le coefficient de dilatation thermique du métal fondu et du métal de base est fondamentalement le même, il est possible d'éliminer complètement la soudure après traitement thermique. stress.
image
Lorsque la pièce n'est pas autorisée à être préchauffée ou traitée thermiquement, un cordon de soudure austénitique peut être sélectionné. Parce que le cordon de soudure a une plasticité et une ténacité élevées, il peut relâcher la contrainte de soudage et peut dissoudre plus d'hydrogène, réduisant ainsi la contrainte du joint. Tendance à la fissuration à froid, mais les joints avec des matériaux inégaux, en raison des différents coefficients de dilatation thermique, peuvent générer une contrainte de cisaillement dans la zone de fusion sous l'environnement de travail de la température de circulation, entraînant une rupture du joint.
Pour l'acier martensitique de type Cr13 simple, lorsque la soudure à structure austénitique n'est pas utilisée, il n'y a pas beaucoup de place pour l'ajustement de la composition de la soudure, qui est généralement la même que la matrice de métal de base, mais des impuretés nocives telles que S, P et Si doit être limité. Si peut favoriser la formation de martensite grossière dans les soudures d'acier martensitique Cr13. La réduction de la teneur en C est bénéfique pour réduire la trempabilité, et l'existence d'une petite quantité d'éléments tels que Ti, N ou Al dans la soudure peut également affiner les grains et réduire la trempabilité.
Pour l'acier martensitique résistant à la chaleur à base de Cr 12- allié à plusieurs composants, l'objectif principal est la résistance à la chaleur, et les consommables de soudage austénitiques ne sont généralement pas utilisés, et la composition de la soudure devrait être proche du métal de base. Lors de l'ajustement de la composition, il faut veiller à ce que la soudure n'apparaisse pas une phase de ferrite, car elle est très néfaste pour les performances, car les principaux composants de l'acier martensitique résistant à la chaleur à base de Cr13-sont majoritairement des éléments de ferrite ( tels que Mo, Nb, W, V, etc.), afin d'assurer que toute la structure est une martensite uniforme, elle doit être équilibrée avec des éléments austénitiques, c'est-à-dire qu'il doit y avoir des éléments appropriés tels que C, Ni, Mn, et n.
L'acier inoxydable martensitique a une très forte tendance à la fissuration à froid, il est donc nécessaire de maintenir strictement une faible teneur en hydrogène, voire une très faible teneur en hydrogène, et cela doit être pris en compte lors de la sélection des matériaux de soudage.
Points clés du soudage de l'acier inoxydable pour les récipients sous pression
1. Points clés du soudage des aciers inoxydables austénitiques
En général, les aciers inoxydables austénitiques ont une excellente soudabilité. Presque toutes les méthodes de soudage par fusion peuvent être utilisées pour souder l'acier inoxydable austénitique, et les propriétés thermophysiques et les caractéristiques de microstructure de l'acier inoxydable austénitique déterminent les points clés de son procédé de soudage.
① En raison de la faible conductivité thermique et du grand coefficient de dilatation thermique de l'acier inoxydable austénitique, il est facile de produire de grandes déformations et contraintes de soudage pendant le soudage, de sorte que la méthode de soudage avec énergie de soudage concentrée doit être sélectionnée autant que possible.
② En raison de la faible conductivité thermique de l'acier inoxydable austénitique, il peut obtenir une plus grande profondeur de pénétration que l'acier faiblement allié sous le même courant. Dans le même temps, en raison de sa résistivité élevée, afin d'éviter la rougeur de l'électrode lors du soudage à l'arc, le courant de soudage est inférieur à celui des électrodes en acier au carbone ou en acier faiblement allié de même diamètre.
③ Spécifications de soudage. En règle générale, n'utilisez pas d'énergie d'entrée importante pour le soudage. Pour le soudage à l'arc à l'électrode, il est conseillé d'utiliser des électrodes de petit diamètre pour un soudage multipasse rapide. Pour les soudures à forte demande, même verser de l'eau froide pour accélérer le refroidissement. Pour l'acier inoxydable austénitique pur et l'acier inoxydable super austénitique, en raison de la sensibilité aux fissures thermiques. Si elle est importante, l'énergie de la ligne de soudage doit être strictement contrôlée pour éviter la croissance grave des grains de soudure et l'apparition de fissures à chaud de soudage.
④ Afin d'améliorer la résistance à la fissuration thermique et à la corrosion de la soudure, une attention particulière doit être portée à la propreté de la zone de soudage pendant le soudage afin d'éviter que des éléments nocifs ne pénètrent dans la soudure.
⑤ L'acier inoxydable austénitique ne nécessite généralement pas de préchauffage pendant le soudage. Afin d'empêcher la croissance des grains et la précipitation de carbure dans le cordon de soudure et la zone affectée par la chaleur, et d'assurer la plasticité, la ténacité et la résistance à la corrosion du joint soudé, une température intercalaire inférieure doit être contrôlée, ne dépassant généralement pas 150 degrés.
2. Points de soudure en acier inoxydable ferritique
L'acier inoxydable ferritique a relativement plus d'éléments formant de la ferrite, relativement moins d'éléments formant de l'austénite, et le matériau a moins tendance à durcir et à se fissurer à froid. Sous l'action du cycle thermique de soudage de l'acier inoxydable ferritique, les grains dans la zone affectée thermiquement grossissent de manière évidente, et la ténacité et la plasticité du joint diminuent fortement. Le degré de croissance des grains dans la zone affectée thermiquement dépend de la température maximale atteinte lors du soudage et de son temps de maintien. Par conséquent, lors du soudage d'acier inoxydable ferritique, une petite énergie de ligne doit être utilisée autant que possible, c'est-à-dire une méthode de concentration d'énergie, telle que TIG à petit courant, soudage manuel avec des électrodes de petit diamètre, etc. En même temps, des mesures tels que la rainure étroite, la vitesse de soudage élevée et le soudage multicouche doivent être adoptés autant que possible, et la température entre les couches doit être strictement contrôlée.
En raison de l'effet du cycle thermique de soudage, l'acier inoxydable généralement ferritique est sensibilisé dans la zone à haute température de la zone affectée par la chaleur, et une corrosion intergranulaire se produit dans certains milieux. Après le soudage, il est recuit à 700 ~ 850 degrés pour homogénéiser le chrome et restaurer sa résistance à la corrosion.
L'acier inoxydable ferritique à haute teneur en chrome ordinaire peut être soudé par soudage à l'arc à l'électrode, soudage sous protection gazeuse, soudage à l'arc submergé et autres méthodes de soudage. En raison de la faible plasticité inhérente de l'acier à haute teneur en chrome, ainsi que de la croissance des grains dans la zone affectée par la chaleur et de l'accumulation de carbures et de nitrures aux joints de grains causée par les cycles thermiques de soudage, la plasticité et la ténacité des joints soudés sont très faible. Des fissures sont susceptibles de se produire lorsque des consommables de soudage ayant une composition chimique similaire à celle du métal de base sont utilisés et que le degré de retenue est important. Afin d'éviter les fissures et d'améliorer la plasticité des joints et la résistance à la corrosion, en prenant comme exemple le soudage à l'arc à l'électrode, les mesures technologiques suivantes peuvent être prises.
① Préchauffer à environ 100 ~ 150 degrés pour souder le matériau dans un état résistant. Plus la teneur en chrome est élevée, plus la température de préchauffage doit être élevée.
② Soudage avec une faible énergie d'entrée et sans oscillation. Pendant le soudage multicouche, la température entre les couches doit être contrôlée pour ne pas dépasser 150 degrés, et le soudage continu ne doit pas être utilisé pour réduire les effets de la fragilisation à haute température et de la fragilisation à 475 degrés.
③ Après le soudage, le recuit à 750 ~ 800 degrés peut restaurer la résistance à la corrosion et améliorer la plasticité du joint en raison de la sphéroïdisation des carbures et de la distribution uniforme du chrome. Après recuit, il doit être refroidi rapidement pour éviter l'apparition d'une phase σ et d'une fragilité à 475 degrés.
3. Points de soudure en acier inoxydable martensitique
Pour l'acier inoxydable martensitique de type Cr13, lors de l'utilisation d'électrodes du même matériau pour le soudage, afin de réduire la sensibilité des fissures à froid et d'assurer la plasticité et la ténacité des joints soudés, des électrodes à faible teneur en hydrogène doivent être sélectionnées et les mesures suivantes doivent être prises pris en même temps :
① Préchauffer. La température de préchauffage augmente avec l'augmentation de la teneur en carbone de l'acier, généralement dans la plage de 100 degrés à 350 degrés.
② Après chauffage. Pour les joints soudés à haute teneur en carbone ou à forte retenue, des mesures de post-chauffage doivent être prises après le soudage pour éviter les fissures induites par l'hydrogène.
③ Traitement thermique post-soudure. Afin d'améliorer la plasticité, la ténacité et la résistance à la corrosion des joints soudés, la température de traitement thermique post-soudure est généralement de 650 degrés C ~ 750 degrés C, et le temps de maintien est calculé comme 1h/25mm.
Pour l'acier inoxydable martensitique super et à faible teneur en carbone, les mesures de préchauffage ne sont généralement pas nécessaires. Lorsque le degré de retenue est important ou que la teneur en hydrogène dans la soudure est élevée, des mesures de préchauffage et de postchauffage sont prises. La température de préchauffage est généralement de 100 degrés C ~ 150 degrés C, la température de traitement thermique post-soudage est de 590 ~ 620 degrés. Pour les aciers martensitiques à haute teneur en carbone. Ou lorsque le préchauffage avant le soudage et le traitement thermique après le soudage sont difficiles à mettre en œuvre et que les joints sont très restreints, les consommables de soudage austénitiques peuvent également être utilisés en ingénierie pour améliorer la plasticité et la ténacité des joints soudés et prévenir les fissures. Mais à ce moment, lorsque le métal fondu est austénitique ou à base d'austénite, il s'agit en fait d'une correspondance de faible résistance par rapport à la résistance du métal de base, et le métal fondu et le métal de base sont différents en composition chimique, structure métallographique, thermique Les propriétés physiques et mécaniques sont très différentes et la contrainte résiduelle de soudage est inévitable, ce qui peut facilement provoquer une corrosion sous contrainte ou des dommages par fluage à haute température.
Soudage d'acier inoxydable duplex
1. Types d'acier inoxydable duplex
L'acier inoxydable duplex a une structure duplex austénite plus ferrite, et le contenu des structures à deux phases
Fondamentalement le même, il a donc les caractéristiques de l'acier inoxydable austénitique et de l'acier inoxydable ferritique. La limite d'élasticité peut atteindre 400 MPa ~ 550 MPa, soit le double de celle de l'acier inoxydable austénitique ordinaire. Comparé à l'acier inoxydable ferritique, l'acier inoxydable duplex a une ténacité élevée, une faible température de transition fragile, une résistance à la corrosion intergranulaire et des performances de soudage considérablement améliorées; en même temps, il conserve certaines caractéristiques de l'acier inoxydable ferritique, telles que la fragilité à 475 degrés, la conductivité thermique élevée, le faible coefficient de dilatation linéaire, la superplasticité et le magnétisme. Comparé à l'acier inoxydable austénitique, la résistance de l'acier inoxydable duplex est élevée, en particulier la limite d'élasticité est considérablement améliorée, et les performances de résistance à la corrosion par piqûres, de résistance à la corrosion sous contrainte et de résistance à la fatigue par corrosion sont également considérablement améliorées.
L'acier inoxydable duplex est classé selon sa composition chimique et peut être divisé en quatre types : type Cr18, type Cr23 (hors Mo), type Cr22 et type Cr25. Pour l'acier inoxydable duplex Cr25, il peut être divisé en acier inoxydable de type commun et en acier inoxydable super duplex, parmi lesquels le type Cr22 et le type Cr25 ont été largement utilisés ces dernières années. La plupart des aciers inoxydables duplex utilisés dans mon pays sont produits en Suède, et les nuances spécifiques sont : 3RE60 (type Cr18), SAF2304 (type Cr23), SAF2205 (type Cr22), SAF2507 (type Cr25).
2. Caractéristiques de soudage de l'acier inoxydable duplex
① L'acier inoxydable duplex a une bonne soudabilité. Il n'est pas facile de fragiliser la zone affectée par la chaleur pendant le soudage comme l'acier inoxydable ferritique, ni de produire des fissures à chaud de soudage comme l'acier inoxydable austénitique. Cependant, comme il contient une grande quantité de ferrite, lorsque la rigidité est élevée ou que la teneur en hydrogène de la soudure est élevée, des fissures de refroidissement d'hydrogène peuvent se produire, il est donc très important de contrôler strictement la source d'hydrogène.
② Afin de garantir les caractéristiques de l'acier biphasé, s'assurer que la proportion d'austénite et de ferrite dans la structure du joint soudé est appropriée est la clé du soudage de ce type d'acier. Lorsque la vitesse de refroidissement du joint après le soudage est lente, le changement de phase secondaire de δ→ est relativement suffisant, de sorte qu'une structure duplex avec un rapport de phase relativement approprié peut être obtenue à température ambiante, ce qui nécessite un apport de chaleur de soudage important et approprié pendant le soudage. . Sinon, si la vitesse de refroidissement après le soudage est rapide, la phase de ferrite δ augmentera, ce qui entraînera une diminution importante de la plasticité, de la ténacité et de la résistance à la corrosion du joint.
3. Sélection de consommables de soudage duplex en acier inoxydable
Consommables de soudage pour acier inoxydable duplex, caractérisés en ce que la structure de la soudure est une structure duplex dominée par l'austénite, et la teneur en principaux éléments résistants à la corrosion (chrome, molybdène, etc.) est équivalente à celle du métal de base, ce qui assurant la même résistance à la corrosion que le sexe en métal de base. Afin d'assurer la teneur en austénite dans la soudure, la teneur en nickel et en azote est généralement augmentée, c'est-à-dire que l'équivalent nickel est augmenté d'environ 2 à 4 %. Dans le matériau de base en acier inoxydable duplex, il y a généralement une certaine quantité d'azote, et une certaine quantité d'azote est également attendue dans les consommables de soudage, mais généralement elle ne doit pas être trop élevée, sinon des pores se formeront. De cette manière, la teneur élevée en nickel est devenue une différence majeure entre le matériau de soudage et le métal de base.
Selon les différentes exigences de résistance à la corrosion et de ténacité des joints, choisissez l'électrode qui correspond à la composition chimique du métal de base, comme le soudage de l'acier inoxydable duplex Cr22, vous pouvez choisir l'électrode Cr22Ni9Mo3, telle que l'électrode E2209. Lorsque des électrodes acides sont utilisées, l'élimination des scories est bonne et la forme de la soudure est belle, mais la résistance aux chocs est faible. Lorsque le métal fondu doit avoir une résistance élevée aux chocs et qu'un soudage toutes positions est requis, des électrodes alcalines doivent être utilisées. Les électrodes de base sont généralement utilisées lorsque le support de racine est soudé. Lorsqu'il existe des exigences particulières pour la résistance à la corrosion du métal fondu, des électrodes de base avec des composants en acier super duplex doivent également être utilisées.
Pour le fil de soudage sous protection gazeuse solide, tout en s'assurant que le métal de soudure a une bonne résistance à la corrosion et de bonnes propriétés mécaniques, il convient également de prêter attention aux performances de son procédé de soudage. Pour le fil fourré, lorsque la forme de la soudure doit être belle, rutile ou titane Pour le fil fourré de type calcium, lorsqu'une résistance aux chocs plus élevée est requise ou un soudage dans des conditions de plus grande retenue, un fil fourré avec une alcalinité plus élevée doit être utilisé.
Pour le soudage à l'arc submergé, il est conseillé d'utiliser un fil de soudage de plus petit diamètre pour réaliser des soudages multicouches et multipasses sous des spécifications de soudage de petite et moyenne taille, afin d'éviter la fragilisation de la zone de soudage affectée thermiquement et du métal de soudure. , et utilisez un flux alcalin correspondant.
4. Points de soudure en acier inoxydable duplex
① Contrôle du processus thermique de soudage L'énergie thermique de soudage, la température de la couche intermédiaire, le préchauffage et l'épaisseur du matériau affecteront tous la vitesse de refroidissement pendant le soudage, affectant ainsi la structure et les performances de la soudure et de la zone affectée par la chaleur. Une vitesse de refroidissement trop rapide ou trop lente affectera la ténacité et la résistance à la corrosion des joints soudés en acier duplex. Lorsque la vitesse de refroidissement est trop rapide, cela entraînera un contenu de phase excessif et augmentera la précipitation de Cr2N. Si la vitesse de refroidissement est trop lente, les grains de cristal seront fortement grossis, et même certains composés intermétalliques fragiles, tels que la phase σ, peuvent être précipités. Le tableau 1 répertorie certaines énergies de ligne de soudage recommandées et plages de température entre passes. Lors de la sélection de l'énergie de la ligne, l'épaisseur spécifique du matériau doit également être prise en compte. La limite supérieure de l'énergie de ligne dans le tableau convient aux plaques épaisses et la limite inférieure convient aux plaques minces. Lors du soudage d'acier duplex avec 25 % de ω(Cr) et d'acier super inoxydable à haute teneur en alliage, afin d'obtenir les meilleures propriétés du métal fondu, il est recommandé de contrôler la température maximale entre passes à 100 degrés. Lorsqu'un traitement thermique est nécessaire après le soudage, la température entre passes peut ne pas être limitée.
② Traitement thermique après soudage Il est préférable de ne pas traiter thermiquement l'acier inoxydable duplex après le soudage, mais lorsque la teneur en phase à l'état brut de soudage dépasse l'exigence ou lorsque des phases nocives, telles que la phase σ, sont précipitées, post- le traitement thermique de la soudure peut être utilisé pour améliorer. La méthode de traitement thermique utilisée est la trempe à l'eau. Pendant le traitement thermique, le chauffage doit être aussi rapide que possible et le temps de maintien à la température de traitement thermique est de 5 à 30 minutes, ce qui devrait être suffisant pour rétablir l'équilibre des phases. L'oxydation des métaux est très grave lors du traitement thermique et une protection par gaz inerte doit être envisagée. Pour l'acier biphasé avec 22 % de ω (Cr), le traitement thermique doit être effectué à une température de 1050 degrés C ~ 1100 degrés C, tandis que l'acier biphasé et l'acier super biphasé avec 25 % de ω (Cr ) nécessitent un traitement thermique à une température de 1070 degrés C ~ 1120 degrés C Effectuer un traitement thermique.
Exemple de soudage d'un récipient sous pression en acier inoxydable
Le flash tank d'un diamètre de 800 mm et d'une épaisseur de paroi de 10 mm est en 0Cr18Ni9.
illustrer:
① Le diamètre du cylindre est de 800 mm et le soudeur peut percer le cylindre pour le soudage. Par conséquent, les coutures longitudinales et circulaires du cylindre sont soudées des deux côtés par soudage à l'arc à l'électrode.
② Il n'y a pas de trou dans cet équipement, de sorte que la soudure de fermeture ne peut être soudée que de l'extérieur. Afin d'assurer la qualité du soudage, le soudage TIG est utilisé comme support. Cependant, le métal arrière sera oxydé lors du soudage à l'arc sous argon de l'acier inoxydable. Dans le passé, seule la méthode de remplissage d'argon sur le dos pouvait être utilisée pour la protection. pas bon. Afin de résoudre cette difficulté de processus, la division de soudage de Nippon Oil & Fat Company a développé et fabriqué un fil de soudage TIG en acier inoxydable auto-protégé, qui est un fil de soudage avec un revêtement spécial, et le revêtement (c'est-à-dire le revêtement ) pénétrera dans le bain fondu après fusion Au dos, une couche protectrice dense se forme, ce qui équivaut au rôle du revêtement d'électrode. L'utilisation de ce fil de soudage est exactement la même que celle du fil de soudage TIG ordinaire, et le revêtement n'affectera pas la forme de l'arc avant et du bain de fusion, ce qui réduit considérablement le coût de soudage du soudage à l'arc sous argon en acier inoxydable. Dans cet équipement, si la protection arrière contre l'argon est utilisée, les pertes d'argon sont importantes, c'est pourquoi le fil de soudage autoblindé est utilisé.
③ Pour les soudures d'angle entre le tuyau de raccordement et la bride de soudage plate, et entre le tuyau de raccordement et la coque, compte tenu de la forme et des conditions de soudage des soudures au niveau de cette pièce, le soudage à l'arc à l'électrode est généralement utilisé. Si le diamètre du tuyau de raccordement est trop petit, afin de réduire la difficulté de soudage, le soudage TIG peut également être utilisé.
④ La soudure d'angle entre le support et la coque est une soudure sans pression, et la soudure sous protection gazeuse est utilisée (le gaz de protection est du CO2 pur), qui a un rendement élevé et une bonne forme de soudure. TFW-308L est la qualité du consommable de soudage et son modèle de consommable de soudage est E308LT1-1 (AWS A5.22).
