Acier inoxydable austénitique dans les caractéristiques de soudage : le processus de soudage des contraintes élastiques, plastiques et des contraintes variables est très important, mais apparaissent rarement des fissures à froid. Il n'y a pas de zone de durcissement ni de gros grains dans le joint soudé, la résistance à la traction de la soudure est donc élevée.
Principaux problèmes du soudage des aciers inoxydables austénitiques : déformation importante du soudage ; En raison de ses caractéristiques de joints de grains et de sa sensibilité à certaines traces d'impuretés (S, P), il est facile de produire des fissures à chaud.
Cinq problèmes de soudage et mesures de traitement de l'acier inoxydable austénitique
01 La formation de carbure de chrome réduit la résistance à la corrosion intergranulaire des joints soudés
Corrosion intergranulaire : selon la théorie de la pauvreté en chrome, le carbure de chrome précipite sur les joints de grains lorsque la soudure et la zone affectée thermiquement sont chauffées à la zone de température de sensibilisation de 450-850 degré C, ce qui entraîne des joints de grains pauvres en chrome qui ne suffisent pas pour résister au degré de corrosion.
(1) Pour la corrosion intergranulaire des soudures et la corrosion dans la zone de température sensibilisée sur le treillis, les mesures suivantes peuvent être adoptées pour limiter :
un. Réduisez la teneur en carbone du métal de base et soudez, et ajoutez des éléments stabilisants Ti, Nb et d'autres éléments au métal de base pour former préférentiellement du MC afin d'éviter la formation de Cr23C6.
b. La soudure est formée d’une structure biphasée d’austénite et d’une petite quantité de ferrite. Lorsqu'il y a une certaine quantité de ferrite dans la soudure, la taille des grains peut être affinée, la surface du grain peut être augmentée et la quantité de précipitation de carbure de chrome sur la surface de l'unité limite des grains peut être réduite.
Le chrome a une solubilité élevée dans la ferrite, le Cr23C6 se forme préférentiellement dans la ferrite et n'entraîne pas de carence en chrome dans les joints de grains d'austénite. La ferrite, qui circule entre les austénites, empêche la corrosion de se propager vers l'intérieur le long des joints de grains.
c. Contrôler le temps de séjour dans la plage de température sensibilisée. Ajustez le cycle thermique de soudage, raccourcissez autant que possible le temps de séjour de 600 à 1 000 degrés et choisissez une méthode de soudage à haute densité d'énergie (telle que le soudage à l'arc plasma-argon).
Sélectionnez une énergie de ligne de soudage plus petite, du gaz argon à l'arrière de la soudure ou un tampon de cuivre pour augmenter la vitesse de refroidissement du joint soudé, réduire le nombre d'arcs et d'arcs pour éviter un échauffement répété et la surface de contact du soudage multicouche avec le milieu corrosif est soudé autant que possible.
d. Après soudage, traitement en solution solide ou recuit de stabilisation (850 ~ 900 degrés) après conservation de la chaleur et refroidissement à l'air, de sorte que le carbure soit entièrement précipité et que le chrome soit à diffusion accélérée).
(2) Corrosion au couteau des joints soudés, pour cette raison, les mesures préventives suivantes peuvent être prises :
En raison de la forte capacité de diffusion du carbone, il sera polarisé au niveau des joints de grains pour former un état sursaturé pendant le processus de refroidissement, tandis que Ti et Nb resteront dans le cristal en raison de la faible capacité de diffusion. Lorsque le joint soudé est réchauffé dans la plage de température de sensibilisation, le carbone susaturé précipitera sous forme de Cr23C6 entre les cristaux.
un. Réduire la teneur en carbone. Pour l'acier inoxydable contenant des éléments stabilisants, la teneur en carbone ne doit pas dépasser 0,06 pour cent.
b. Adoptez un processus de soudage raisonnable. Sélectionnez une énergie de ligne de soudage plus petite pour réduire le temps de séjour de la zone surchauffée à haute température et faites attention à éviter l'effet de « sensibilisation à température moyenne » pendant le processus de soudage.
Lors du soudage des deux côtés, la soudure en contact avec le milieu corrosif doit être définitivement soudée (c'est la raison pour laquelle la soudure à l'intérieur et à l'extérieur de la soudure à paroi épaisse de grand diamètre est réalisée), si elle ne peut être réalisée, la soudure les spécifications et la forme de la soudure doivent être ajustées et la zone surchauffée en contact avec le milieu corrosif doit être à nouveau sensibilisée dans la mesure du possible.
c. Traitement thermique après soudage. Solution solide ou stabilisation après soudage.
02 Fissuration par corrosion sous contrainte
Les mesures suivantes peuvent être prises pour prévenir la fissuration par corrosion sous contrainte :
un. Sélection correcte des matériaux et ajustement raisonnable de la composition de la soudure. L'acier inoxydable austénitique au chrome-nickel de haute pureté, l'acier inoxydable austénitique au chrome-nickel à haute teneur en silicium, l'acier inoxydable ferritique-austénitique, l'acier inoxydable ferritique à haute teneur en chrome, etc., ont une bonne résistance à la corrosion sous contrainte et une bonne résistance à la corrosion sous contrainte lorsque le métal soudé est une structure en acier duplex austénite-ferrite.
b. Éliminer ou réduire le stress résiduel. La contrainte superficielle résiduelle est réduite par des méthodes mécaniques telles que le polissage, le grenaillage et le martelage.
c. Conception structurelle raisonnable. Pour éviter une grande concentration de stress.
03 Fissure chaude de soudage (fissure de cristallisation de la soudure, fissure de liquéfaction de la zone affectée par la chaleur)
La sensibilité aux fissures thermiques dépend principalement de la composition chimique, de la structure et des propriétés du matériau. Le Ni est facile à former un composé à bas point de fusion ou un eutectique avec des impuretés telles que S et P, et la ségrégation du bore et du silicium favorisera la production de fissures chaudes.
La soudure permet de former facilement une structure cristalline en colonnes grossières et directionnelles, propice à la ségrégation des impuretés et des éléments nocifs. Ainsi, un film liquide intergranulaire continu se forme et la sensibilité aux fissures thermiques est augmentée. Si le soudage n'est pas chauffé uniformément, il est facile de former une contrainte de traction importante et de favoriser la génération de fissures chaudes lors du soudage.
Mesures préventives:
un. Contrôler strictement la teneur en impuretés nocives S et P.
b. Ajustez la structure du métal soudé. La soudure présente une bonne résistance aux fissures. La phase δ dans la soudure peut affiner le grain, éliminer la directivité de l'austénite monophasée, réduire la ségrégation d'impuretés nocives au joint de grain, et la phase δ peut dissoudre plus de S et P, réduire l'énergie d'interface et organiser le formation d'un film liquide intergranulaire.
c. Ajustez la composition de l’alliage du métal soudé. La sensibilité aux fissures thermiques peut être réduite en augmentant de manière appropriée la teneur en Mn, C et N dans l'acier austénitique monophasé et en ajoutant une petite quantité d'oligo-éléments tels que le cérium, le fer, le tantale (qui peuvent affiner la structure de la soudure et purifier le grain). frontière).
d. Mesures de processus. Minimisez la surchauffe du bain fondu pour empêcher la formation de cristaux colonnaires épais et adoptez une petite énergie de ligne et une soudure de petite section transversale. Par exemple, l'acier austénitique 25-20 est sujet aux fissures de liquéfaction. En limitant strictement la teneur en impuretés et la taille des grains du matériau de base, une méthode de soudage à haute densité énergétique, une faible énergie de ligne et l'amélioration de la vitesse de refroidissement du joint peuvent être adoptées.
04 Fragilisation des joints soudés
L'acier à résistance thermique doit garantir la plasticité des joints soudés pour éviter la fragilisation à haute température ; L'acier à basse température nécessite une bonne ténacité à basse température pour éviter la rupture fragile des joints soudés à basse température.
05 Grande déformation de soudage
En raison de la faible conductivité thermique et du coefficient de dilatation élevé, la déformation du soudage est importante et le luminaire peut être utilisé pour empêcher la déformation. Sélection des méthodes de soudage et des matériaux de soudage pour l'acier inoxydable austénitique :
L'acier inoxydable austénitique peut être soudé par soudage à l'arc tungstène-argon (TIG), soudage à l'arc sous argon fondu (MIG), soudage à l'arc plasma sous argon (PAW) et soudage à l'arc submergé (SAW).
En raison de son faible point de fusion, de sa faible conductivité thermique et de sa grande résistivité, le courant de soudage de l'acier inoxydable austénitique est faible. Une soudure étroite et une passe de soudure étroite doivent être utilisées pour réduire le temps de séjour à haute température, empêcher la précipitation du carbure, réduire la contrainte de contraction de la soudure et réduire la sensibilité aux fissures thermiques.
La composition du matériau de soudage, en particulier les éléments en alliage Cr, Ni, est supérieure à celle du matériau de base. Des matériaux de soudage contenant une petite quantité (4 à 12 pour cent) de ferrite sont utilisés pour assurer une bonne résistance à la fissuration (fissuration à froid, fissuration à chaud, fissuration par corrosion sous contrainte) de la soudure.
Lorsque la phase ferrite n'est pas autorisée ou impossible à exister dans la soudure, le matériau de soudage doit être sélectionné avec du Mo, du Mn et d'autres éléments d'alliage.
C, S, P, Si, Nb dans le matériau de soudage doivent être aussi faibles que possible, Nb dans la soudure austénitique pure provoquera des fissures de solidification, mais une petite quantité de ferrite dans la soudure peut être efficacement évitée.
Les structures de soudage qui doivent être stabilisées ou soulagées après le soudage sont généralement des matériaux soudés contenant du Nb. Le soudage à l’arc submergé est utilisé pour souder des plaques moyennes. La perte par combustion de Cr et Ni peut être complétée par la transition d'éléments d'alliage dans le flux et le fil.
En raison de la grande profondeur de pénétration, il convient de veiller à éviter l'apparition de fissures chaudes au centre de la soudure et à réduire la résistance à la corrosion de la zone affectée thermiquement. Il faut veiller à choisir un fil plus fin et une énergie de ligne de soudage plus petite, et le fil doit être à faible teneur en Si, S et P.
La teneur en ferrite dans la soudure en acier inoxydable résistant à la chaleur ne doit pas dépasser 5 pour cent. Pour l'acier inoxydable austénitique avec une teneur en Cr et Ni supérieure à 20 pour cent, un fil à haute teneur en Mn (6-8 pour cent) doit être sélectionné et un flux alcalin ou neutre doit être sélectionné pour empêcher l'ajout de Si à la soudure afin d'améliorer sa fissuration. résistance.
Le flux spécial pour l'acier inoxydable austénitique augmente très peu Si, ce qui peut faire passer l'alliage à la soudure et compenser la perte par combustion des éléments d'alliage pour répondre aux exigences de performances de soudure et de composition chimique.
