Perfect lassen van Martensitic en Duplex roestvast staal

1. Wat is martensitisch roestvrij staal?

Dit verwijst naar een type roestvast staal met een martensitische microstructuur bij kamertemperatuur en waarvan de mechanische eigenschappen kunnen worden gewijzigd door warmtebehandeling.

In het algemeen is het een type roestvast staal dat gehard kan worden.

Enkele veel voorkomende soorten martensitisch roestvast staal zijn 1Cr13, 2Cr13, 3Cr134Kr13, 3Kr13Mo, 1Kr17N2, 2Kr13N2, 9Kr18 en 9Kr18MoV.

Gerelateerde lectuur: Roestvrij staal

2. Gebruikelijke lasmethoden

Martensitisch roestvast staal kan worden gelast met verschillende vlamboogovens. lastechnieken.

Momenteel blijft booglassen de primaire methode, terwijl het gebruik van kooldioxide gasbeschermd lassen of argon-koolstofdioxide gasbeschermd lassen kan de hoeveelheid waterstof in de las aanzienlijk verminderen, waardoor de kans op koudscheuren in de las kleiner wordt.

3. Gebruikelijke lasmaterialen

(1) Cr13 martensitic roestvrij staal elektrode en draad

Over het algemeen, wanneer een hogere sterkte vereist is in de las, is Cr13 martensitisch lassen van roestvrij staal staven en draden worden gebruikt om de chemische samenstelling van het lasmetaal gelijk te maken aan die van het basismetaal, maar dit verhoogt de kans op koudscheuren.

Overwegingen:

a. Voorverwarmen is noodzakelijk vóór het lassen en de temperatuur mag niet hoger zijn dan 450°C om verbrossing bij 475°C te voorkomen.

Er moet een warmtebehandeling na het lassen worden uitgevoerd.

Nadat de temperatuur is afgekoeld tot 150-200°C, moet gedurende 2 uur een warmtebehandeling na het lassen worden uitgevoerd om de transformatie van alle delen van de lasnaad mogelijk te maken. austeniet in martensiet, gevolgd door ontlaten bij hoge temperatuur waarbij de temperatuur wordt verhoogd tot 730-790 °C.

De wachttijd moet 10 minuten per 1 mm plaatdikte zijn, maar niet minder dan 2 uur, en tot slot moet de plaat luchtgekoeld worden.

b. Om scheurvorming te voorkomen moet het gehalte aan S en P in de lasstaven en -draden minder zijn dan 0,015% en mag het Si gehalte niet hoger zijn dan 0,3%.

Een verhoging van het Si gehalte kan de vorming van grof primair ferriet veroorzaken, waardoor de plasticiteit van de verbinding afneemt.

De koolstofgehalte moet meestal lager zijn dan die van het basismetaal, wat de hardbaarheid kan verminderen.

(2) Cr Ni austenitisch roestvast staal elektrode en draad

Het lasmetaal van Cr Ni austenitisch staal heeft een hoge mate van plasticiteit, die de spanning kan verlichten die ontstaat tijdens de martensitische transformatie in de warmte-beïnvloede zone.

Bovendien hebben de austenitische roestvaststalen lassen van het Cr-Ni-type een hoge oplosbaarheid voor waterstof, wat de waterstofdiffusie van het lasmetaal naar de warmte-beïnvloede zone kan verminderen en effectief kan voorkomen. koude scheurenvoorverwarmen is dus niet nodig.

De sterkte van de las is echter relatief laag en kan niet worden verbeterd door warmtebehandeling na het lassen.

4. Gewoon lasproblemen

(1) Lassen van koude scheur

Martensitisch roestvast staal heeft een hoog chroomgehalte, waardoor het aanzienlijk beter kan worden gehard.

Ongeacht de begintoestand voor het lassen, resulteert lassen altijd in de vorming van martensiet in de buurt van de naad.

Naarmate de verhardingstendens toeneemt, wordt de verbinding vatbaarder voor koudscheuren, vooral als er waterstof aanwezig is. In dergelijke omstandigheden is martensitisch roestvast staal ook gevoelig voor de vorming van gevaarlijke waterstofgeïnduceerde vertraagde scheurvorming.

Mmaatregelen:

• Een lasstroom met hoge dradenergie kan de koelsnelheid verlagen.
• Verschillende staalsoorten vereisen verschillende interpasstemperaturen, die niet lager mogen zijn dan de voorverwarmingstemperatuur.
• Een langzaam afkoelingsproces na het lassen tot 150-200°C, gevolgd door een warmtebehandeling na het lassen, is nodig om het lassen te elimineren. restspanningVerwijder diffuse waterstof in de verbinding en verbeter de structuur en eigenschappen van de verbinding.

(2) Verbrossing van door warmte aangetaste zone

Martensitische roestvaste staalsoorten, vooral die met een hoger gehalte aan ferrietvormende elementen, hebben een grotere neiging tot korrelgroei.

Een langzame afkoelsnelheid kan leiden tot de vorming van grove ferriet en carbide in de gelaste warmte-beïnvloede zone (HAZ), terwijl een snelle afkoelsnelheid kan leiden tot verharding en de vorming van grove martensiet in de HAZ.

Deze grove structuren verminderen de plasticiteit en taaiheid van de HAZ van martensitisch roestvast staal, waardoor het bros wordt.

Tegenmaatregelen:

• De juiste koelsnelheid aanhouden;
• Een redelijke voorverwarmingstemperatuur kiezen. De voorverwarmingstemperatuur mag niet hoger zijn dan 450°C, omdat langdurige blootstelling aan hoge temperaturen boven deze drempelwaarde verbrossing bij 475°C kan veroorzaken.
• Lasmaterialen verstandig kiezen om de samenstelling van de las aan te passen en de aanwezigheid van grof ferriet in de las te minimaliseren.

5. Lasproces

1) Voorverwarmen voor het lassen

Voorverwarmen vóór het lassen is een cruciale techniek om koudscheuren te voorkomen.

Voor koolstofgehalte tussen 0,1% en 0,2% moet de voorverwarmingstemperatuur tussen 200 en 260°C liggen, terwijl een las met hoge sterkte kan worden voorverwarmd tot een temperatuur tussen 400 en 450°C.

2) Koelen na het lassen

Het lasstuk mag niet rechtstreeks worden verwarmd vanaf de lastemperatuur voor tempereerbehandeling omdat de austeniet niet volledig getransformeerd kan zijn tijdens het lassen.

Onmiddellijk verwarmen en temperen na het lassen kan carbiden doen neerslaan langs de austeniet korrelgrens, wat resulteert in de transformatie van austeniet in pareliet en een grove korrelstructuur, wat de taaiheid aanzienlijk vermindert.

Daarom moet het lasstuk voor het ontlaten worden afgekoeld en moet de austeniet in de las en de warmte-beïnvloede zone grotendeels ontleed zijn.

Voor lasstukken met lage sterkte kunnen ze worden afgekoeld tot kamertemperatuur en vervolgens ontlaten.

Voor dikke lasnaden is een complexer proces vereist. Na het lassen moet het worden afgekoeld tot 100-150°C, 0,5-1 uur warm worden gehouden en dan worden verwarmd tot de hardingstemperatuur.

3) Warmtebehandeling na het lassen

Het doel van warmtebehandeling na het lassen is het verlagen van de hardheid van de las en de warmte-beïnvloede zone, het verbeteren van de plasticiteit en taaiheid en het verminderen van lasrestspanning.

Warmtebehandeling na het lassen kan het ontlaten en volledig ontlaten omvatten. gloeien. De hardingstemperatuur moet tussen 650-750 °C liggen, met een wachttijd van 1 uur gevolgd door afkoeling aan de lucht.

Als het lasstuk na het lassen moet worden bewerkt, moet volledig gloeien kan worden uitgevoerd om een minimale hardheid te bereiken.

De gloeitemperatuur moet tussen 830-880 °C liggen, met een wachttijd van 2 uur gevolgd door afkoeling in de oven tot 595 °C en vervolgens afkoeling aan de lucht.

4) Keuze van lasdraad

Elektroden voor het lassen van martensitisch roestvast staal worden in twee categorieën ingedeeld: chroom roestvrij staal elektroden en chroomnikkel austenitische roestvrijstalen elektroden.

Gebruikelijke elektroden van chroomroestvrij staal zijn E1-13-16 (G202) en E1-13-15 (G207).

Gebruikelijke austenitische chroomnikkel roestvrijstalen elektroden zijn onder andere E0-19-10-16 (A102), E0-19-10-15 (A107), E0-18-12Mo2-16 (A202) en E0-18-12Mo2-15 (A207).

6. Lassen van duplex roestvast staal

1. Lasbaarheid van duplex roestvast staal

Duplex roestvast staal heeft zowel de voor- als nadelen van austenitisch en ferritisch staal en vermindert hun respectievelijke zwakheden.

(1) Het risico op warmscheuren is veel kleiner in vergelijking met austenitisch staal.

(2) Het risico op koudscheuren is aanzienlijk lager in vergelijking met gewone lage legeringen. hoogsterkte staal.

(3) Na afkoeling in de warmte-beïnvloede zone blijft een grotere hoeveelheid ferriet achter, waardoor het risico op corrosie en waterstofgeïnduceerd scheuren (verbrossing) toeneemt.

(4) De gelaste verbinding van duplex roestvast staal is gevoelig voor het neerslaan van δ-fase, een intermetallische verbinding van Cr en Fe.

De vormingstemperatuur ligt tussen 600°C en 1000°C en kan variëren op basis van de specifieke staalsoort.

Tabel 1 Temperatuurbereik van oplossing behandeling, fase δ en 475 ℃ brosheid van Duplex roestvast staal

2. Selectie van lasmethoden

De lasproces Bij duplex roestvast staal wordt eerst TIG gelast en daarna elektrodelassen.

Bij ondergedompeld booglassen moeten de warmte-inbreng en de interpasstemperatuur nauwlettend in de gaten worden gehouden en moet overmatige verdunning worden vermeden.

Opmerking:

Wanneer TIG-lassen wordt gebruikt, moet 1-2% stikstof worden toegevoegd aan het schermgas (Toevoeging van meer dan 2% stikstof kan de porositeit verhogen en instabiliteit in de boog veroorzaken). De toevoeging van stikstof helpt bij het absorberen van stikstof uit het lasmetaal, voorkomt stikstofverlies door diffusie in het lasoppervlak en draagt bij aan het stabiliseren van de austenietfase in het lasmetaal. gelaste verbinding.

3. Selectie van lasmaterialen

Lasmaterialen met een hoger gehalte aan austenietvormende elementen (zoals Ni, N) worden gekozen om de omzetting van ferriet in de las in austeniet te bevorderen.

De 22.8.3L elektrode of lasdraad wordt vaak gebruikt voor het lassen van 2205 staal, terwijl de 25.10.4L elektrode of 25.10.4R elektrode vaak wordt gebruikt voor het lassen van 2507 staal.

Tabel 2 Lasmaterialen en FN van typisch duplex roestvast staal

4. Laspunten

(1) Tijdens het lasproces zal de regeling van de lasenergie, de interpass-temperatuur, het voorverwarmen en de materiaaldikte de koelsnelheid beïnvloeden en vervolgens de structuur en eigenschappen van de las en de warmte-beïnvloede zone.

Om optimale eigenschappen van het lasmetaal te verkrijgen, wordt aanbevolen om de maximale interpasstemperatuur op 100°C te houden. Als een warmtebehandeling na het lassen nodig is, kunnen de beperkingen van de interpasstemperatuur opgeheven worden.

(2) Voor duplex roestvast staal wordt warmtebehandeling na het lassen bij voorkeur vermeden.

Als een warmtebehandeling na het lassen nodig is, blussen in water is de gebruikte methode. Tijdens de warmtebehandeling moet de verwarming snel zijn en de wachttijd bij de temperatuur van de warmtebehandeling moet tussen 5-30 minuten zijn, voldoende om het fase-evenwicht te herstellen.

Oxidatie van metaal is een probleem tijdens de warmtebehandeling, dus het gebruik van een inert gas ter bescherming moet worden overwogen.