PWHT szükséges a rozsdamentes acél hegesztésekhez?

Bár a rozsdamentes acélok magas hőmérsékletű alkalmazásai terén jelentős előrelépés történt, a hegesztési varratoknál még mindig jelentős problémák merülnek fel az újramelegedési repedések miatt.

Az újramelegedési repedés jellemzően az alapfém hőhatású zónájában (HAZ) és a hegesztési varratban bekövetkező érzékenyítés miatt kezdődik, ami krómkarbidok kicsapódásához vezet.

Széntartalom

Az acél széntartalma határozza meg az acél szilárdságát, alakíthatóságát és korrózióállóságát, valamint a hegesztési és hegesztés utáni hőkezelés (PWHT) követelményeit. A rozsdamentes acélokban 0,03 és 0,5% között változhat a keménység és a kopásállóság növelése érdekében; a túlzott mennyiség azonban rideggé és kevésbé hegeszthetővé teheti az acélt.

A rozsdamentes acélfajták gyakran tartalmaznak alacsony széntartalmú ötvözőelemeket, például krómot, molibdént és mangánt, a tulajdonságok javítása érdekében. Ezek az elemek együttesen 0,25 százalék alá csökkentik a széntartalmat, ami a szénacélokhoz képest hegeszthetőséget, fokozott korrózióállóságot és alacsonyabb megmunkálhatóságot tesz lehetővé.

A PWHT esetében a rozsdamentes acél általában jobb választás a szénacélnál. Alacsonyabb széntartalma egyszerűbbé teszi a hegesztést és a kezelést minden gyártási folyamat során - ami különösen fontos a megmunkálási műveletek során. Továbbá az alacsonyabb folyáshatár miatt a rozsdamentes acél kevésbé érzékeny a horpadásra vagy hajlításra, mint a szénacélok.

Az ausztenites rozsdamentes acélok általában alacsony, akár 0,10% széntartalommal rendelkeznek, és gyakran hegeszthetők hegesztés utáni hőkezelés (PWHT) nélkül. Szénacélokkal való egyesítéskor azonban ezek a minőségek érzékenyebbé válnak a szemcseközi korrózióra, amelyet a két fémtípus közötti eltérő hőtágulás okoz. Ezért a rozsdamentes acélminőség széntartalmának ismerete a PWHT-kezelés kiválasztása előtt nagy jelentőséggel bír.

Általános kémia

A rozsdamentes acélt alkotó ötvözetek összetétele jelentősen eltérhet. A vas, a króm, a nikkel és a molibdén különböző arányban járul hozzá az összetételhez; a pontos keverékek attól függnek, hogy milyen típusú rozsdamentes acélötvözetre van szükség, és milyen célra használják. Ezek a tényezők befolyásolják többek között a szilárdságot, a korrózióállóságot, a hegeszthetőséget, a mágneses sűrűséget és a hővezető képességet.

Például a rozsdamentes acél bizonyos fajtái ellenállnak a savas oldatoknak, míg mások nem. A rozsdamentes acélötvözetek króm- és molibdéntartalmának növelésével nő a redukáló savakkal, például sósavval, híg kénsavval és salétromsavval szembeni ellenállás. Sajnos azonban ez nem növeli az oxidáló savakkal, például a tömény kénsavval szembeni ellenállást.

A feszültségkorróziós repedés (SCC), a rozsdamentes acélfajták másik jellemzője, akkor keletkezik, ha hosszabb ideig és magas hőmérsékleten kloridoknak van kitéve, és a fémben repedések keletkeznek. Ha nem kezelik, az SCC a fém meghibásodásához vezethet, ami meghibásodást vagy repedések kialakulását eredményezheti, amelyek végül végzetesek lehetnek.

A rozsdamentes acélok kiváló tartósságot kínálnak, és ellenállnak a különböző környezeteknek, ami a gyártásban igen kívánatos anyaggá teszi őket. Ellenálló képességüknek köszönhetően ellenállnak a vegyi üzemek, olaj- és gázvezetékek és egyéb létesítmények tűzállóságának - ez a másik ok, amiért széles körben használják őket az építőiparban és az autók kipufogórendszereiben.

Hegesztési hőmérséklet

A rozsdamentes acél rendkívül korrózióálló, így kiváló választás éttermi konyhák, kézműves sörfőzdék, orvosi berendezések, valamint folyadékok és gázok szállítására. A rozsdamentes acél ellenáll a szélsőségesen meleg és hideg hőmérsékleteknek, valamint a kémiai és mechanikai igénybevétel számos formájának; emellett nagyon tartós, mivel repedés nélkül képes ellenállni a kopásnak és az ütéseknek.

A rozsdamentes acél összetételétől függően további óvintézkedésekre lehet szükség a hegesztés során. A teljesen ausztenites fajták (300-as sorozat) repedésveszélyessé válhatnak, ha hosszabb ideig magas hőmérsékleten maradnak, mivel a hőbevitel megváltoztathatja a ferrit és az ausztenit közötti egyensúlyt mind a hegesztett fémben, mind az alapfémben, ami esetleges Sigma-fázis kialakulásához és repedéshez vezet.

A ferrites és duplex rozsdamentes acélok az alacsonyabb maximális átmenő hőmérséklethatárok miatt fokozott óvatosságot igényelnek, és speciális előmelegítési és hegesztés utáni hőkezelési hőmérsékletet igényelnek annak érdekében, hogy a hegesztés során ne alakuljanak ki nem kívánt fázisok.

A hatékony PWHT csökkentheti az SMSS-IGSCC érzékenységet a karbidkiválás miatt a krómban szegény zónákban a hegesztési határfelületek közelében, és csökkentheti a hidrogénnel kapcsolatos hibákat az illesztésekben, miközben növeli a szilárdságot, a képlékenységet, a korrózióállóságot és a lyukasztásállóságot enyhén savas környezetben.

Szelvényvastagság

A rozsdamentes acél számos alkalmazásban megtalálható, és szilárdsága és korrózióállósága miatt gyakran választják a szerkezetek anyagául. A szilárdságát azonban nemcsak a lemez minősége és ötvözet-összetétele határozza meg, hanem a vastagsága is; a szabványos vastagság befolyásolja, hogy mennyire könnyen fordul elő hajlítás vagy vetemedés, a vastagabb lemezek ellenállóbbak, de a gyártáshoz speciális szerszámokra van szükség.

A rozsdamentes acéllemezek vastagsága a mérőműszerrel mérve a mérőszámuk alapján határozható meg. Bár a mérőszám nem nyújt sok betekintést a tényleges vastagságukba, a különböző fémek eltérő mérőtáblázatokkal rendelkeznek, és vastagságuk jelentősen eltérhet egymástól. A meghatározott méretű projektekhez szükséges anyagok kiválasztásakor alapvető fontosságú, hogy a Gauge-táblázatokat ellenőrizni kell a kívánt méretekben való rendelkezésre állás megerősítése érdekében.

A rozsdamentes acél hegesztés utáni hőkezelése (PWHT) a minőségtől és az alkalmazástól függ. Az ausztenites rozsdamentes acélok alacsony széntartalmuk és kiváló hegeszthetőségük miatt minimális PWHT-t igényelnek; a martenzites és a csapadékkeményedő acélok esetében előnyös lehet a PWHT-kezelés; ennek során a hegesztési varratot fokozatosan kell felmelegíteni a kívánt hőmérsékletre, majd meghatározott ideig ezen a szinten kell maradnia.