PWHT Неръждаема стомана

от Администратор88в свързани с продуктана Присъства на

Неръждаемите стомани се използват широко в индустриалното оборудване поради тяхната устойчивост на корозия и заваряемост, но могат да се използват във високотемпературна работна среда само ако се предприеме топлинна обработка след заваряване (PWHT), за да се предотврати крехкостта на сигма-фазата и последващото напукване.

PWHT често се провеждат в атмосфера като аргон или азот, за да се сведе до минимум образуването на вредни фази, които водят до намаляване на корозионната устойчивост и влошаване на механичните свойства с течение на времето.

Устойчивост на корозия

Хромът е основният елемент в неръждаемата стомана, който създава защитен оксиден слой срещу по-нататъшно окисление и корозия. Добавянето на други легиращи елементи, като никел (Ni) или молибден (Mo), може допълнително да подобри устойчивостта на корозия в зависимост от условията на околната среда и нуждите на приложението; класовете обикновено зависят от нуждите на индустрията или от нуждите на приложението, за да се определи техният състав.

Неръждаемата стомана не се топи при високи температури, както много други метали; въпреки това процесите на заваряване могат да доведат до интензивна топлина и бързи цикли на охлаждане, които да предизвикат микроструктурни промени в нея. Такива са загрубяването на заваръчния метал (HAZ) и утаяването на хром карбид. Такива изменения могат да компрометират неговата якост, пластичност и устойчивост на корозия.

Заваряването може да допринесе за галванична корозия, която възниква при контакт на два метала. Например заварките от неръждаема стомана могат да корозират поради галванична атака, причинена от медта (Cu), съдържаща се в заваръчния метал, която реагира с кислорода от заваръчния газ.

Дуплексните неръждаеми стомани, като 17-4 и PH13-8Mo, осигуряват по-голяма устойчивост на корозия от аустенитните класове, като 304 и 316; те обаче все още могат да бъдат податливи на сенсибилизация и междукристална корозия. За да се преодолее този проблем, заваръчните шевове от дуплексна неръждаема стомана трябва да се поставят в среда, свободна от корозия; алтернативно, топлинната обработка след заваряване (PWHT) може да намали чувствителността към сенсибилизация, както и да спомогне за добра якост на опън и твърдост след заваряване.

Механични свойства

Неръждаемите стомани по принцип са здрави и еластични материали; те обаче са податливи на промени по време на процесите на заваряване. Когато са изложени на екстремни температури по време на процесите на заваряване, металът на заваръчния шев и HAZ могат да станат крехки поради бързите процеси на термичен цикъл, които предизвикват микроструктурни промени в неговата тъкан и материалите на заваръчния шев/HAZ.

След заваряване винаги трябва да се прилага PWHT, за да се подпомогне защитата и запазването на целостта на заварените компоненти, въпреки че необходимостта от нея зависи до голяма степен от вида на завареното изделие и предвидените условия на експлоатация.

Аустенитните хром-никелови класове, които са предназначени за използване в тежки корозионни среди, може да изискват PWHT, за да се сведе до минимум сенсибилизацията при излагане на повишена температура, докато класовете, предназначени за по-малко агресивни приложения или предварително термично обработени, може да не изискват този допълнителен процес.

В последните проучвания са изследвани ефектите на PWHT върху микроструктурата и механичните свойства на заваръчните шевове от 316L аустенитна неръждаема стомана, заварени с плазмена дъга, по време на термичната обработка с плазмен проводник (PWHT). Те откриха, че с увеличаване на температурата на PWHT се увеличава и съдържанието на ферит; въпреки това якостта на опън, якостта на разрушаване, равномерното и общото удължение намаляват с всяко увеличаване на времето, прекарано в PWHT.

Процес на заваряване

Заваряването може да има драматичен ефект върху механичните свойства и устойчивостта на корозия на неръждаемата стомана, но чрез избора на подходящи параметри на заваряване и прилагането на термична обработка след заваряване инженерите и заварчиците могат да сведат до минимум тези странични ефекти и да увеличат максимално нейния потенциал.

Заварената неръждаема стомана може да бъде подложена на термична обработка след заваряване (PWHT), за да се намалят остатъчните напрежения и да се подобри заваряемостта, особено при по-големи или по-дебели участъци от материала. За съжаление, PWHT може да доведе и до изкривяване на заваръчния участък; за да се ограничи тази възможност, той трябва да бъде оставен достатъчно хлабав, така че разширяването и свиването му да не предизвиква изкривяване в ключовите връзки.

PWHT не само намалява напрежението, но може също така да намали податливостта на сигма-фазово крехкост и повреди от пълзене при повишена температура чрез минимизиране на температурния градиент между температурите на освобождаване от напрежението и отгряване на разтвора.

При различни топлинни натоварвания при заваряване е използвана оптична микроскопия за оценка на въздействието на заваряването върху микроструктурата на заваръчното покритие. Съдържанието на ферит се увеличава с увеличаване на топлинната мощност на заваряване; това показва, че делта феритът е бил преференциално трансформиран в сигма ферит по време на синтеза, което е довело до загуба на тегло, измерена чрез изпитване на устойчивост на питинг корозия в изкуствена корозионна среда.

Изисквания

Топлинната обработка на неръждаемите стомани след заваряване трябва да запази механичните им свойства. Това важи с особена сила за аустенитните класове, при които аустенитизираният повърхностен слой, образуван чрез образуване на пасивен слой, съдържащ хромов оксид, остава стабилен след заваряването, за да се сведат до минимум проблемите с корозията; обработката при PWHT обаче може да разруши тази бариера и следователно да намали корозионната устойчивост на тези материали.

Ето защо е от решаващо значение хората да знаят кога неръждаемата стомана изисква или не топлинна обработка след заваряване. Необходимостта от предварителна обработка зависи в голяма степен от нейния клас, очакваните условия на експлоатация и процедурата на заваряване.

Много промишлени приложения, в които се използва неръждаема стомана, не изискват PWHT, като например заварки в инсталации под налягане. Това може да се дължи на усъвършенстваните техники за заваряване, по-малките заварки и средата без проблеми с междукристалната корозия.

Съществуват някои заваръчни шевове, които изискват ШВП, като например тези, които се намират във враждебна среда или в условия на високо натоварване. Напукването на границата на зърното може да доведе до значителна загуба на пластичност и повишена податливост на хлоридно корозионно напукване под напрежение; PWHT работи чрез нагряване на съединението при температури, които насърчават образуването на фин ниобиев или молибденов карбид, като същевременно потискат растежа на феритната част на сплавта, наречена "сигма фаза", известна още като термомеханична стабилизация.