Tìm kiếm
Ống thép không gỉ là một vật liệu bằng thép không gỉ với cấu trúc pha kép của austenite và ferrite, với tỷ lệ cấu trúc điển hình là 50% austenite và 50% ferrite. Cấu trúc này mang lại cho nó sức mạnh cao, độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, đặc biệt là trong môi trường ăn mòn căng thẳng clorua. Tuy nhiên, trong quá trình hàn, hoạt động không phù hợp sẽ dẫn đến mất cân bằng pha, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến các tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn của đường ống.
Nguyên nhân mất cân bằng pha trong hàn
Chu kỳ nhiệt hàn sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô của vật liệu gốc và khu vực hàn. Các nguyên nhân chính bao gồm:
Đầu vào nhiệt quá cao hoặc quá thấp;
Tốc độ hàn không đúng cách;
Kiểm soát kém nhiệt độ làm nóng trước và nhiệt độ xen kẽ;
Tốc độ làm mát quá nhanh hoặc quá chậm;
Lựa chọn không chính xác của vật liệu hàn và khí bảo vệ.
Các yếu tố trên có thể khiến pha austenite không hình thành đầy đủ hoặc tạo ra sự kết tủa của các pha thứ cấp có hại (chẳng hạn như pha và pha), khiến cấu trúc vi mô của khu vực hàn bị lệch khỏi tỷ lệ lý tưởng là 50:50.
Kiểm soát đầu vào nhiệt là một biện pháp chính
Duy trì đầu vào nhiệt thích hợp là phương tiện cốt lõi để ngăn chặn sự mất cân bằng pha. Thông thường nên kiểm soát đầu vào nhiệt trong khoảng 0,5, 2,5 kJ/mm. Nếu đầu vào nhiệt quá cao, nó sẽ thúc đẩy sự kết tủa của pha hoặc các pha giòn khác; Nếu đầu vào nhiệt quá thấp, kim loại hàn có thể nguội quá nhanh, pha austenite không thể được kết tủa hoàn toàn, tỷ lệ ferrite tăng và độ bền giảm.
Sử dụng hàn đa lớp nhiều lớp và công nghệ hàn hẹp có thể làm giảm hiệu quả đầu vào nhiệt của một lần và giảm sự hình thành các cấu trúc không thuận lợi.
Chọn một phương pháp hàn phù hợp
Các phương pháp hàn khác nhau có tác động đáng kể đến việc kiểm soát cấu trúc. Phương pháp hàn phổ biến bao gồm:
Gas Vonfram ARC Hàn (GTAW/TIG): Thích hợp cho hàn gốc, đầu vào nhiệt có thể kiểm soát được, có lợi cho việc điều chỉnh cấu trúc;
Hàn hồ quang kim loại khí (GMAW/MIG): Thích hợp để làm đầy và đóng nắp, và các cấu trúc tốt có thể thu được bằng cách điều chỉnh các tham số một cách thích hợp;
Hàn laser và hàn hồ quang plasma: Vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt hẹp và kiểm soát thích hợp có thể làm giảm độ lệch của cấu trúc.
Việc sử dụng hàn hồ quang xung có thể đạt được điều khiển đầu vào nhiệt chính xác hơn và thúc đẩy sự hình thành pha austenite.
Lựa chọn chính xác các vật liệu hàn
Thành phần của vật liệu phụ phải đảm bảo rằng hàm lượng austenite trong mối hàn có thể đạt đến mục tiêu. Thông thường, một dây hàn hoặc điện cực có hàm lượng niken cao hơn một chút so với vật liệu cơ sở được sử dụng. Ví dụ, vật liệu phụ cho vật liệu cơ sở UNS S32205 có thể là dây hàn ER2209, có hàm lượng niken là 8,5%-9,5%, cao hơn vật liệu cơ bản, để thúc đẩy tái tạo austenite sau khi hàn.
Ngoài ra, hàm lượng tạp chất của phốt pho, lưu huỳnh và các tạp chất khác trong vật liệu phụ nên được tránh để giảm khả năng hình thành các vùi có hại.
Chất lượng che chắn khí là rất quan trọng
Trong quá trình hàn TIG hoặc hàn MIG, độ tinh khiết và thành phần của khí bảo vệ đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát cấu trúc vi mô. Nên chọn khí hỗn hợp argon hoặc argon/nitơ cao. Lượng nitơ phù hợp có thể thúc đẩy sự hình thành pha austenite và giúp cải thiện khả năng chống rỗ. Thông thường, một loại khí hỗn hợp với thêm 1-2% nitơ có ảnh hưởng đáng kể đến tối ưu hóa cấu trúc vi mô.
Phải tránh xâm nhập không khí trong quá trình hàn để ngăn chặn sự hình thành các lớp oxit hoặc vùng oxit ranh giới hạt.
Tốc độ làm mát phải vừa phải
Làm mát quá nhanh sẽ ngăn Austenite kết tủa kịp thời, dẫn đến ferrite quá mức. Làm mát quá chậm có thể dẫn đến kết tủa pha. Phương pháp làm mát lý tưởng là làm mát tự nhiên trong không khí, tránh làm mát không khí cưỡng bức hoặc làm mát nước.
Đối với các đường ống có thành dày, chăn điều khiển nhiệt độ hoặc các biện pháp cách nhiệt sau hàn có thể được sử dụng một cách thích hợp để đảm bảo rằng đường cong làm mát là nhẹ nhàng và biến đổi cấu trúc vi mô là đủ.
Kiểm soát nhiệt độ xen kẽ
Trong hàn đa đường, kiểm soát nhiệt độ xen kẽ là một trong những bước chính để ngăn ngừa sự mất cân bằng pha. Người ta thường khuyến nghị rằng nhiệt độ xen kẽ không được vượt quá 150 ° C. Nhiệt độ xen kẽ quá mức sẽ gây ra sự tích tụ nhiệt, làm tăng tốc độ khuếch tán biên hạt và tạo ra sự kết tủa của các pha giòn. Sử dụng nhiệt kế hồng ngoại để theo dõi nhiệt độ trong thời gian thực có thể cải thiện khả năng điều khiển của quá trình hàn.
Điều trị nhiệt sau chiến và xét nghiệm kim loại
Đối với các ống thép song công cho các mục đích đặc biệt, chẳng hạn như các mục tiêu được sử dụng trong các khu vực chính như kỹ thuật biển và thiết bị dầu khí, nên thực hiện ủ giải pháp sau chiến dịch (thường ở 1050 nhiệt1120 ° C) và sau đó làm mát nhanh để khôi phục tỷ lệ cấu trúc song công lý tưởng và hòa tan kết tủa có tác hại.
Sau khi hàn, kính hiển vi kim loại nên được sử dụng để kiểm tra tỷ lệ pha của khu vực hàn hoặc máy dò nội dung ferrite (như dụng cụ cảm ứng từ tính) nên được sử dụng để phân tích định lượng để đảm bảo hàm lượng austenite nằm trong khoảng từ 35% đến 65%. .
