Soldagem de aço inoxidável austenítico 18Cr: Problemas e medidas de prevenção

O aço inoxidável austenítico tem boa resistência à corrosão porque contém alto teor de cromo e pode formar uma densa película de óxido.

Quando o Cr18% e o Ni8% estão contidos, é possível obter uma única estrutura austenítica. Portanto, o aço inoxidável austenítico tem boa resistência à corrosão, plasticidade, desempenho em alta temperatura e desempenho de soldagem.

No entanto, sob diferentes condições de trabalho, as juntas soldadas de aço inoxidável austenítico geralmente enfrentam alguns problemas especiais, que podem facilmente causar defeitos de construção, como corrosão intergranularcorrosão por estresse, corrosão por faca, trinca quente por soldagem, fragilização de fase α e assim por diante.

01. Análise de corrosão de juntas soldadas

Corrosão intergranular de juntas soldadas

A corrosão intergranular é um dos mais importantes problemas de corrosão do aço inoxidável austenítico. Quando a corrosão intergranular ocorre, sua resistência é quase perdida quando é grave, e a fratura intergranular ocorrerá quando determinada tensão for aplicada.

A principal causa da corrosão intergranular de materiais austeníticos soldagem de aço inoxidável A junta é a precipitação de carboneto de cromo.

Quando o aço inoxidável austenítico é sensibilizado na faixa de temperatura de 500 a 800 ℃, a taxa de difusão da solução sólida supersaturada de carbono para o limite do grão é mais rápida do que a do cromo.

Próximo ao limite do grão, o carboneto (Cr, Fe) 23c6 é sintetizado com cromo e precipitado no limite do grão, formando o fenômeno da deficiência de cromo próximo ao limite do grão.

Quando o teor de cromo nessa área diminui abaixo do teor limite necessário para a passivação (w (CR) 12.5%), a corrosão nessa área será acelerada e a corrosão intergranular será formada.

A corrosão intergranular na zona de temperatura de sensibilização da zona afetada pelo calor ocorre na faixa de temperatura de pico de aquecimento de 600 ~ 1000 ℃ na zona afetada pelo calor.

O motivo da corrosão intergranular ainda é a precipitação de carboneto de cromo na austenita limite de grãos.

As principais medidas preventivas para reduzir e evitar a corrosão intergranular incluem:

① Adotar medidas de processo como pequenas especificações (pequena corrente, grande velocidade de soldagem) e soldagem de múltiplos passes;

② Tente reduzir o teor de carbono em metais básicos e materiais de soldageme use materiais de soldagem com teor de C inferior a 0,03%;

③ A solda é alterada de simples austenita para a fase dupla de austenita e ferrita. A taxa de difusão do Cr na ferrita é mais rápida do que na austenita.

Portanto, o cromo se difunde para o contorno de grão mais rapidamente na ferrita, o que reduz o fenômeno da deficiência de cromo no contorno de grão da austenita;

④ A adição de Ti, Nb e outros elementos com maior afinidade com o carbono do que o cromo ao aço e aos materiais de soldagem pode formar compostos estáveis com o carbono, de modo a evitar a deficiência de cromo nos limites de grão da austenita.

Corrosão sob tensão de juntas soldadas

A rachadura por corrosão sob tensão do aço inoxidável é o comportamento de corrosão mais prejudicial.

Não há deformação ao rachar.

Os acidentes geralmente são repentinos e as consequências são graves.

Há muitos fatores que afetam a rachadura por corrosão sob tensão do aço inoxidável em condições de serviço, incluindo a composição, a estrutura e o estado do aço, o tipo de meio, a temperatura, a concentração, as propriedades de tensão, o tamanho e as características estruturais.

As medidas para reduzir e evitar a corrosão por estresse incluem principalmente:

① Evite montagens fortes, impacto mecânico e queima de arco e reduza a deformação e o estresse do trabalho a frio;

Controle rigorosamente as impurezas no meio e no ambiente (especialmente cloreto, fluoreto etc.);

③ Seleção razoável de material (metal base e material de soldagem): evite o engrossamento do grão e o endurecimento estrutura de martensita;

④ A solda está bem formada, sem nenhuma concentração de tensão (como rebaixamento);

⑤ Organize razoavelmente a sequência de soldagem para reduzir o estresse;

Tratamento anticorrosivo: adicione inibidor de corrosão no revestimento, forro ou proteção catódica.

02. Análise de sensibilidade a trincas térmicas de juntas soldadas

A trinca a quente do aço inoxidável austenítico é principalmente uma trinca de cristal, que é produzida durante a solidificação do metal de solda e do metal líquido.

Nesse momento, há um cristal primário no eutético do ponto de fusão, principalmente entre os dendritos. Há três causas principais:

S, P e C formam um eutético de baixo ponto de fusão com Ni (por exemplo, o ponto de fusão de NIS + Ni é 644 ℃) para enfraquecer a resistência do limite do grão;

② O aço inoxidável austenítico tem grande distância entre o estado líquido e o estado sólido, longo tempo de cristalização, forte direcionalidade da dendrita e fácil segregação de elementos de impureza;

③ O aço tem pequena condutividade térmica e grande coeficiente de expansão linear, o que facilita a produção de estresse.

As principais medidas para evitar trincas quentes na soldagem incluem:

Controle rigorosamente o teor de enxofre e fósforo no metal de base e no material de soldagem;

② A estrutura duplex de cerca de 5% de ferrita é produzida na solda, o que interrompe a direção do cristal colunar de austenita;

③ Medidas tecnológicas: use eletrodo alcalino e especificações pequenas (baixa corrente, soldagem rápida) para evitar rachaduras térmicas.

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03. Controle do teor de ferrita em juntas soldadas

O teor de ferrita no metal de solda do aço austenítico não está relacionado apenas à formação da fragilização da fase α(σ) e à resistência térmica, mas também afeta diretamente a resistência à trinca a quente da junta.

Depois que a peça de trabalho for aquecida em alta temperatura por um certo tempo, a fase σ frágil se precipitará.

Quanto maior for o tempo de aquecimento, maior será o tempo de permanência em alta temperatura e maior será a precipitação, o que afetará seriamente as propriedades mecânicas da junta.

Do ponto de vista da resistência à trinca térmica, é necessária uma certa quantidade de ferrita no metal de solda, mas quanto menor o teor de ferrita, melhor do ponto de vista da fragilização da fase α e da resistência térmica.

Portanto, para juntas soldadas com requisitos de resistência a altas temperaturas, o teor de ferrita deve ser rigorosamente controlado. Em alguns casos, é necessário usar metal de solda austenítico.