Processo e precauzioni di saldatura duplex dell'acciaio inossidabile 2205
Caratteristiche strutturali: Austenite e ferrite nella soluzione solida nella serra rappresentano circa la metà di ciascuna e hanno caratteristiche strutturali a doppia fase. Mantiene le caratteristiche di basso numero di conduttori, resistenza alla vaiolatura, alla fessurazione e alla tensocorrosione da cloruri dell'acciaio inossidabile ferritico. Presenta i vantaggi di buona tenacità, bassa temperatura di transizione fragile, resistenza alla corrosione intergranulare, buone proprietà meccaniche e saldabilità.
La resistenza allo snervamento e alla tensocorrosione dell'acciaio inossidabile duplex è quasi doppia rispetto a quella dell'acciaio inossidabile austenitico, il che può far risparmiare materiali allo stesso livello di pressione. Il coefficiente di dilatazione lineare dell'acciaio inossidabile austenitico è inferiore a quello dell'acciaio inossidabile austenitico e vicino a quello dell'acciaio a basso tenore di carbonio. Rendere più adatta la connessione tra acciaio inossidabile duplex e acciaio al carbonio ha un importante significato ingegneristico. Sia la forgiatura che lo stampaggio a freddo sono inferiori all'acciaio inossidabile austenitico.
Saldabilità: l'acciaio inossidabile duplex 2205 ha una buona saldabilità e ha una bassa sensibilità alle cricche fredde e calde durante la saldatura. Solitamente non è previsto alcun preriscaldamento prima della saldatura e nessun trattamento termico dopo la saldatura. A causa dell'elevato contenuto di azoto, la tendenza della ferrite monofase nella zona interessata dal calore è ridotta. Quando i materiali di saldatura sono selezionati correttamente e l'energia della linea di saldatura è controllata in questo momento, le prestazioni complessive sono buone.
Cracking a caldo: la sensibilità alla cracking a caldo è molto inferiore a quella dell'acciaio inossidabile austenitico. Questo perché il contenuto di nichel non è elevato, le impurità che formano facilmente eutettici a basso punto di fusione sono molto basse e la pellicola liquida a basso punto di fusione non è facile da formare. Inoltre, non vi è alcun pericolo di rapida crescita dei cereali alle alte temperature.
Infragilimento della zona alterata dal calore: il problema principale con la saldatura duplex dell'acciaio inossidabile non è la saldatura, ma la zona alterata dal calore. Poiché la zona interessata dal calore si trova in uno stato di non equilibrio di rapido raffreddamento sotto l'azione dei cicli termici di saldatura, dopo il raffreddamento viene sempre trattenuta più ferrite, il che aumenta la tendenza alla corrosione e la suscettibilità alla rottura (fragilità) indotta dall'idrogeno.
Metallurgia di saldatura: durante il processo di saldatura dell'acciaio inossidabile duplex, si verificano una serie di cambiamenti nella microstruttura del metallo saldato e nella zona alterata dal calore sotto l'azione dei cicli termici. Ad alte temperature, la struttura metallografica dell'acciaio inossidabile duplex è ferrite e l'austenite precipita durante il raffreddamento. La quantità di precipitazione di austenite è influenzata da molti fattori.
Le proprietà meccaniche e la resistenza alla corrosione dei giunti saldati in acciaio inossidabile duplex dipendono dalla possibilità di mantenere il rapporto appropriato del giunto saldato. Pertanto, la saldatura ruota attorno a come garantire una struttura a doppia faccia. Quando la quantità di ferrite e austenite è vicina al 50%, le prestazioni sono buone e le proprietà dei materiali di base sono vicine tra loro. La modifica di questa relazione ridurrà la resistenza alla corrosione e le proprietà meccaniche dei giunti saldati in acciaio inossidabile duplex. Il contenuto ottimale di ferrite dell'acciaio inossidabile duplex 2205 è del 45%. Quando il contenuto di ferrite è inferiore al 25%, la resistenza e la capacità di tensocorrosione diminuiscono. Un contenuto eccessivo di ferrite superiore al 75% influirà anche sulla resistenza alla corrosione e ridurrà la resistenza agli urti. .
Fattori di confronto: l'equilibrio tra ferrite e austenite nei giunti saldati non è influenzato solo dal contenuto di elementi di lega nell'acciaio, ma anche dal metallo d'apporto, dal ciclo termico di saldatura e dal gas di protezione.
Influenza degli elementi di lega: dalle ricerche e da numerosi esperimenti risulta che l'azoto, il materiale di base, è molto importante. L'azoto svolge un ruolo importante nel garantire una sufficiente formazione di austenite nel metallo saldato e nella zona interessata dal calore dopo la saldatura. L'azoto (come il nichel) forma valori di austenite ed espande gli elementi di austenite, ma la capacità dell'azoto è anche maggiore di quella del nichel, il che può prevenire la comparsa di singole fasi dopo la saldatura e prevenire la precipitazione di fasi metalliche dannose. A causa dell'influenza del ciclo termico di saldatura, quando la composizione della saldatura autogena o del metallo d'apporto è la stessa del metallo di base, il contenuto di ferrite del metallo di saldatura aumenta notevolmente e appare persino una struttura di ferrite pura. Per sopprimere l'eccessivo aumento di ferrite nella saldatura, il metallo di saldatura con austenite principale è la tendenza alla saldatura dell'acciaio inossidabile duplex. Di solito, i due metodi consistono nell'aggiungere nichel o azoto al materiale di saldatura. Tipicamente, il contenuto di nichel è superiore dal 2% al 4% rispetto al metallo di base, ad esempio il metallo d'apporto 2205 ha un contenuto di nichel fino all'8% - 10%. Il rapporto di saldatura contenente azoto può solo migliorare l'effetto della saldatura al nichel, ma l'aggiunta di azoto può non solo ritardare la precipitazione tra i metalli, ma anche migliorare la resistenza e la resistenza alla corrosione del metallo di saldatura. Attualmente, i materiali di riempimento si basano solitamente sull'aggiunta di nichel e quindi sull'aggiunta di azoto con lo stesso contenuto del metallo base.
Per l'acciaio inossidabile duplex 2205, il filo di saldatura Sandvik 22.8.3L (ER2209) viene utilizzato per la saldatura TIG e la bacchetta di saldatura Avesta 2205AC/DC viene utilizzata per la saldatura TIG per soddisfare i requisiti dei materiali di saldatura. Queste caratteristiche dell'acciaio inossidabile duplex 2205 e dei materiali di saldatura su elementi in lega forniscono un certo intervallo per la selezione dei parametri del processo di saldatura, ovvero l'energia della linea di saldatura, che è molto vantaggiosa per la saldatura.
Ciclo termico: la caratteristica più importante della saldatura duplex dell'acciaio inossidabile è che il ciclo termico di saldatura ha un impatto sulla struttura del giunto saldato. Che si tratti del cordone di saldatura o della zona stellata del film caldo, si verificherà un cambiamento di fase, che ha un grande impatto sulle prestazioni del giunto saldato. Pertanto, la saldatura multistrato e multipassaggio è vantaggiosa. Le saldature successive hanno un effetto di trattamento termico sulla saldatura precedente. La ferrite nel metallo saldato viene ulteriormente trasformata in austenite e l'austenite nella zona interessata dal calore adiacente alla saldatura aumenta anche la fase di massa, che può affinare i grani di ferrite e ridurre la precipitazione di carburi e nitruri da cristalli e grani confini, migliorando così significativamente la struttura e le prestazioni dell’intero giunto saldato. A causa dell'influenza del ciclo termico di saldatura, i cordoni di saldatura a contatto con il mezzo devono essere saldati con acciaio inossidabile duplex, il che è opposto ai requisiti per la sequenza di saldatura dell'acciaio inossidabile austenitico.
Influenza dei parametri di processo: Anche il numero di processi di saldatura, ovvero l'energia della linea di saldatura, gioca un ruolo chiave nell'equilibrio della microstruttura a due fasi. Poiché l'acciaio inossidabile duplex è composto per l'100% da ferrite alle alte temperature, se l'energia della linea è troppo piccola Se la velocità di raffreddamento della zona interessata dal calore è troppo veloce, un'eccessiva quantità di ferrite precipitata dall'austenite continuerà ad esistere sotto condizioni di sottoraffreddamento della serra. Se l'energia della linea è troppo grande e la velocità di raffreddamento è troppo lenta, anche se è possibile ottenere una quantità sufficiente di austenite, ciò porterà anche alla crescita del grano di ferrite nella zona termicamente alterata e alla precipitazione di fasi metalliche dannose pari a 0, con conseguente infragilimento articolare. . Per evitare la situazione di cui sopra, le misure migliori consistono nel controllare l'energia di saldatura e la temperatura di interpass e utilizzare metallo d'apporto.
Influenza del gas di protezione: durante la saldatura ad arco di tungsteno, è possibile aggiungere il 2% di azoto al gas argon per evitare la perdita di azoto sulla superficie di saldatura dovuta alla diffusione, il che è benefico per l'equilibrio tra ferrite e austenite.
