A fémanyagok hegeszthetősége a fémek azon képességére vonatkozik, hogy bizonyos hegesztési eljárások, köztük hegesztési módszerek, hegesztési anyagok, hegesztési specifikációk és hegesztési szerkezeti formák alkalmazásával kiváló hegesztési kötéseket hoznak létre.Ha egy fém kiváló hegesztési kötéseket tud készíteni gyakoribb és egyszerűbb hegesztési eljárásokkal, akkor jó hegesztési teljesítményűnek tekinthető.A fémanyagok hegeszthetőségét általában két szempontra osztják: folyamathegeszthetőségre és alkalmazási hegeszthetőségre.
A folyamat hegeszthetősége: arra utal, hogy bizonyos hegesztési folyamat körülményei között kiváló, hibamentes hegesztési kötéseket lehet elérni.Ez nem a fém velejárója, hanem egy bizonyos hegesztési módszer és az alkalmazott speciális eljárási intézkedések alapján kerül értékelésre.Ezért a fémanyagok technológiai hegeszthetősége szorosan összefügg a hegesztési folyamattal.
Szervizhegeszthetőség: arra utal, hogy a hegesztett kötés vagy a teljes szerkezet milyen mértékben felel meg a termék műszaki feltételeiben meghatározott szolgáltatási teljesítménynek.A teljesítmény a hegesztett szerkezet üzemi körülményeitől és a tervezésben szereplő műszaki követelményektől függ.Általában magukban foglalják a mechanikai tulajdonságokat, az alacsony hőmérsékletű szívósságot, a rideg törésállóságot, a magas hőmérsékletű kúszást, a fáradási tulajdonságokat, a tartós szilárdságot, a korrózióállóságot és a kopásállóságot stb. Például az általánosan használt S30403 és S31603 rozsdamentes acélok kiváló korrózióállósággal rendelkeznek, és 16MnDR és a 09MnNiDR alacsony hőmérsékletű acélok alacsony hőmérsékleten is jó szívóssággal rendelkeznek.
Fémanyagok hegesztési teljesítményét befolyásoló tényezők
1. Anyagi tényezők
Az anyagok közé tartoznak a nem nemesfémek és a hegesztőanyagok.Azonos hegesztési körülmények között az alapfém hegeszthetőségét meghatározó fő tényezők a fizikai tulajdonságai és a kémiai összetétele.
Ami a fizikai tulajdonságokat illeti: a fém olvadáspontja, hővezető képessége, lineáris tágulási együtthatója, sűrűsége, hőkapacitása és egyéb tényezők mind hatással vannak az olyan folyamatokra, mint a hőciklus, az olvadás, a kristályosodás, a fázisváltozás stb. , ezáltal befolyásolja a hegeszthetőséget.Az alacsony hővezető képességű anyagok, például a rozsdamentes acél nagy hőmérsékleti gradienssel, nagy maradékfeszültséggel és hegesztés közbeni nagy deformációval rendelkeznek.Sőt, a magas hőmérsékleten való hosszú tartózkodási idő miatt a hőhatászónában lévő szemek megnőnek, ami rontja az ízületi teljesítményt.Az ausztenites rozsdamentes acél nagy lineáris tágulási együtthatóval és súlyos hézagdeformációval és feszültséggel rendelkezik.
Kémiai összetételét tekintve a legnagyobb hatású elem a szén, ami azt jelenti, hogy a fém széntartalma határozza meg a hegeszthetőségét.A legtöbb acél ötvözőeleme nem alkalmas a hegesztésre, de hatásuk általában sokkal kisebb, mint a széné.Az acél széntartalmának növekedésével nő a keményedési hajlam, csökken a plaszticitás, és hajlamosak a hegesztési repedések kialakulására.Általában a fémanyagok hegesztés közbeni repedésekre való érzékenységét és a hegesztett kötési terület mechanikai tulajdonságainak változását használják fő mutatóként az anyagok hegeszthetőségének értékelésére.Ezért minél nagyobb a széntartalom, annál rosszabb a hegeszthetőség.A 0,25%-nál kisebb széntartalmú alacsony széntartalmú acélok és gyengén ötvözött acélok plaszticitása és ütésállósága kiváló, valamint a hegesztett kötések hegesztés utáni plaszticitása és ütésállósága is nagyon jó.A hegesztés során előmelegítés és hegesztés utáni hőkezelés nem szükséges, a hegesztési folyamat pedig könnyen szabályozható, így jó hegeszthetősége van.
Ezenkívül az acél olvasztási és hengerlési állapota, hőkezelési állapota, szervezeti állapota stb. mind-mind különböző mértékben befolyásolja a hegeszthetőséget.Az acél hegeszthetősége javítható szemcsék finomításával vagy finomításával és szabályozott hengerlési folyamatokkal.
A hegesztőanyagok a hegesztési folyamat során közvetlenül részt vesznek egy sor kémiai metallurgiai reakcióban, amelyek meghatározzák a hegesztési fém összetételét, szerkezetét, tulajdonságait és hibaképződését.Ha a hegesztési anyagokat nem megfelelően választják ki, és nem egyeznek meg az alapfémmel, akkor nemcsak a felhasználási követelményeknek megfelelő kötés nem jön létre, hanem olyan hibák is megjelennek, mint a repedések és a szerkezeti tulajdonságok megváltozása.Ezért a hegesztőanyagok helyes megválasztása fontos tényező a jó minőségű hegesztett kötések biztosításához.
2. Folyamattényezők
A folyamattényezők közé tartoznak a hegesztési módszerek, a hegesztési folyamat paraméterei, a hegesztési sorrend, előmelegítés, utómelegítés és hegesztés utáni hőkezelés stb. A hegesztési módszer nagy hatással van a hegeszthetőségre, főként két szempontból: a hőforrás jellemzői és a védelmi feltételek.
A különböző hegesztési módszerek nagyon eltérő hőforrással rendelkeznek a teljesítmény, az energiasűrűség, a maximális fűtési hőmérséklet stb. tekintetében. A különböző hőforrásokkal hegesztett fémek eltérő hegesztési tulajdonságokat mutatnak.Például az elektroslag-hegesztés teljesítménye nagyon magas, de az energiasűrűség nagyon alacsony, és a maximális fűtési hőmérséklet nem magas.A hegesztés során lassú a felmelegedés, a magas hőmérsékleten való tartózkodási idő pedig hosszú, ami durva szemcséket eredményez a hőhatászónában és jelentősen csökken az ütésállóság, amit normalizálni kell.Fejleszteni.Ezzel szemben az elektronsugaras hegesztés, a lézerhegesztés és más módszerek alacsony teljesítményűek, de nagy energiasűrűséggel és gyors felmelegedéssel rendelkeznek.A magas hőmérsékletű tartózkodási idő rövid, a hőhatás zóna nagyon szűk, és nem áll fenn a szem növekedésének veszélye.
A hegesztési folyamat paramétereinek beállításával és egyéb folyamatintézkedésekkel, például előmelegítéssel, utómelegítéssel, többrétegű hegesztéssel és a rétegközi hőmérséklet szabályozásával beállítható és szabályozható a hegesztési hőciklus, ezáltal megváltoztatható a fém hegeszthetősége.Ha olyan intézkedéseket teszünk, mint a hegesztés előtti előmelegítés vagy a hegesztés utáni hőkezelés, teljes mértékben lehetséges repedésmentes hegesztett kötések készítése, amelyek megfelelnek a teljesítménykövetelményeknek.
3. Strukturális tényezők
Főleg a hegesztett szerkezet és a hegesztett kötések tervezési formájára vonatkozik, mint például az olyan tényezők hegeszthetőségre gyakorolt hatására, mint a szerkezeti alak, méret, vastagság, a hézaghornyok formája, hegesztési elrendezés és keresztmetszeti alakja.Hatása elsősorban a hőátadásban és az erőállapotban mutatkozik meg.Különböző lemezvastagságok, különböző kötésformák vagy horonyformák eltérő hőátadási sebességgel és sebességgel rendelkeznek, ami befolyásolja az olvadt medence kristályosodási irányát és szemcsenövekedését.A szerkezeti kapcsoló, a lemezvastagság és a hegesztési elrendezés határozza meg a kötés merevségét és visszatartását, ami befolyásolja a kötés feszültségi állapotát.A rossz kristálymorfológia, az erős feszültségkoncentráció és a túlzott hegesztési feszültség a hegesztési repedések kialakulásának alapvető feltételei.A tervezésben az illesztési merevség csökkentése, a kereszthegesztések csökkentése és a feszültségkoncentrációt okozó különféle tényezők csökkentése mind fontos intézkedések a hegeszthetőség javítására.
4. Használati feltételek
A hegesztett szerkezet üzemideje alatti üzemi hőmérsékletre, terhelési viszonyokra és munkaközegre vonatkozik.Ezek a munkakörülmények és működési feltételek megkövetelik a hegesztett szerkezetek megfelelő teljesítményét.Például az alacsony hőmérsékleten működő hegesztett szerkezeteknek törékeny törésállósággal kell rendelkezniük;a magas hőmérsékleten működő szerkezeteknek kúszási ellenállással kell rendelkezniük;a váltakozó terhelés alatt működő szerkezeteknek jó kifáradásállósággal kell rendelkezniük;savas, lúgos vagy sós közegben működő szerkezetek A hegesztett tartálynak magas korrózióállóságúnak kell lennie stb.Röviden: minél szigorúbbak a felhasználási feltételek, annál magasabbak a minőségi követelmények a hegesztett kötésekkel szemben, és annál nehezebb biztosítani az anyag hegeszthetőségét.
Fémanyagok hegeszthetőségének azonosítási és értékelési indexe
A hegesztési folyamat során a termék hegesztési hőfolyamatokon, kohászati reakciókon, valamint hegesztési feszültségeken és deformációkon megy keresztül, amelyek kémiai összetételének, metallográfiai szerkezetének, méretének és alakjának megváltozását eredményezik, így a hegesztett kötés teljesítménye gyakran eltér a hegesztési kötés teljesítményétől. alapanyag, néha még Nem felel meg a használati követelményeknek.Számos reakcióképes vagy tűzálló fém esetében speciális hegesztési módszereket kell alkalmazni, például elektronsugaras hegesztést vagy lézerhegesztést, hogy jó minőségű kötéseket kapjunk.Minél kevesebb felszerelési körülményt és kevesebb nehézséget igényel egy jó hegesztett kötés egy anyagból, annál jobb az anyag hegeszthetősége;ellenkezőleg, ha bonyolult és költséges hegesztési módszerekre, speciális hegesztési anyagokra és eljárási intézkedésekre van szükség, az azt jelenti, hogy az anyag A hegeszthetőség rossz.
A termékek gyártása során először a felhasznált anyagok hegeszthetőségét kell értékelni, hogy a kiválasztott szerkezeti anyagok, hegesztési anyagok és hegesztési módszerek megfelelőek-e.Számos módszer létezik az anyagok hegeszthetőségének értékelésére.Mindegyik módszer csak a hegeszthetőség egy bizonyos aspektusát tudja megmagyarázni.Ezért a hegeszthetőség teljes meghatározásához vizsgálatokra van szükség.A vizsgálati módszerek szimulációs típusra és kísérleti típusra oszthatók.Az előbbi a hegesztés fűtési és hűtési jellemzőit szimulálja;ez utóbbi a tényleges hegesztési feltételek szerint tesztel.A vizsgálati tartalom elsősorban a nem nemesfém és a hegesztési fém kémiai összetételének, metallográfiai szerkezetének, mechanikai tulajdonságainak, hegesztési hibáinak meglétének vagy hiányának kimutatására, valamint az alacsony hőmérsékletű, magas hőmérsékleti teljesítmény, korrózióállóság, ill. a hegesztett kötés repedésállósága.
Általánosan használt fémanyagok hegesztési jellemzői
1. Szénacél hegesztése
(1) Alacsony széntartalmú acél hegesztése
Az alacsony széntartalmú acél alacsony széntartalommal, alacsony mangán- és szilíciumtartalommal rendelkezik.Normál körülmények között nem okoz komoly szerkezeti keményedést, vagy hegesztés miatti kioltást.Ennek az acélnak a plaszticitása és ütésállósága kiváló, hegesztett kötéseinek plaszticitása és szívóssága is rendkívül jó.A hegesztés során általában nincs szükség elő- és utómelegítésre, és nincs szükség speciális eljárási intézkedésekre a megfelelő minőségű hegesztett kötések eléréséhez.Ezért az alacsony széntartalmú acél kiváló hegesztési teljesítménnyel rendelkezik, és az összes acél közül a legjobb hegesztési teljesítményű acél..
(2) Közepes széntartalmú acél hegesztése
A közepes széntartalmú acél magasabb széntartalmú, hegeszthetősége rosszabb, mint az alacsony széntartalmú acél.Ha a CE az alsó határ közelében van (0,25%), a hegeszthetőség jó.A széntartalom növekedésével a kikeményedési hajlam növekszik, és a hőhatászónában könnyen kialakul egy kis plaszticitású martenzit szerkezet.Ha a hegesztés viszonylag merev, vagy a hegesztési anyagokat és az eljárási paramétereket nem megfelelően választják meg, hidegrepedések keletkezhetnek.A többrétegű hegesztés első rétegének hegesztésekor a varratba olvadt nemesfém nagy aránya miatt megnő a széntartalom, a kén- és foszfortartalom, így könnyen keletkezhetnek forró repedések.Ezenkívül a sztóma érzékenysége is nő, ha a széntartalom magas.
(3) Magas széntartalmú acél hegesztése
A 0,6%-nál nagyobb CE-tartalmú magas széntartalmú acél nagy edzhetőségű, és hajlamos kemény és törékeny, magas széntartalmú martenzit előállítására.A hegesztési varratokban és a hőhatásnak kitett zónákban hajlamosak repedések előfordulni, ami megnehezíti a hegesztést.Ezért ezt az acéltípust általában nem hegesztett szerkezetek készítésére használják, hanem nagy keménységű vagy kopásálló alkatrészek vagy alkatrészek készítésére használják.Hegesztésük nagy része a sérült alkatrészek javítására szolgál.Ezeket az alkatrészeket és alkatrészeket a hegesztési javítás előtt izzítani kell a hegesztési repedések csökkentése érdekében, majd hegesztés után ismét hőkezelni kell.
2. Gyengén ötvözött nagy szilárdságú acél hegesztése
Az alacsonyan ötvözött nagyszilárdságú acél széntartalma általában nem haladja meg a 0,20%-ot, és az ötvözőelemek összessége általában nem haladja meg az 5%-ot.Pontosan azért, mert az gyengén ötvözött nagyszilárdságú acél bizonyos mennyiségű ötvözőelemet tartalmaz, hegesztési teljesítménye némileg eltér a szénacélétól.Hegesztési jellemzői a következők:
(1) Hegesztési repedések a hegesztett kötésekben
A hidegrepedezett, gyengén ötvözött nagyszilárdságú acél C, Mn, V, Nb és egyéb elemeket tartalmaz, amelyek erősítik az acélt, így hegesztés közben könnyen edzhető.Ezek az edzett szerkezetek nagyon érzékenyek.Ezért ha nagy a merevség vagy nagy a visszatartó feszültség, ha a nem megfelelő hegesztési eljárás könnyen hidegrepedéseket okozhat.Ezenkívül az ilyen típusú repedés bizonyos késéssel jár, és rendkívül káros.
Újrahevítési (SR) repedések Az újramelegítési repedések szemcseközi repedések, amelyek a hegesztési vonal közelében a durvaszemcsés területen keletkeznek a hegesztés utáni feszültségmentesítő hőkezelés vagy hosszú távú, magas hőmérsékletű működés során.Általában úgy gondolják, hogy ez a hegesztés magas hőmérséklete miatt következik be, ami miatt a V, Nb, Cr, Mo és más karbidok a HAZ közelében szilárdan feloldódnak az ausztenitben.A hegesztés utáni hűtés során nincs idejük kicsapódni, de a PWHT során szétoszlanak és kicsapódnak, így erősítik a kristályszerkezetet.Belül a feszültséglazítás során a kúszás deformációja a szemcsehatárokon koncentrálódik.
Az alacsonyan ötvözött, nagy szilárdságú acél hegesztett kötései általában nem hajlamosak újramelegedő repedésekre, mint például 16MnR, 15MnVR stb. Az Mn-Mo-Nb és Mn-Mo-V sorozatú alacsony ötvözetű nagyszilárdságú acélok esetében azonban, mint pl. 07MnCrMoVR, mivel az Nb, V és Mo olyan elemek, amelyek erősen érzékenyek az újrahevítésre, ezért az ilyen típusú acélt a hegesztés utáni hőkezelés során kezelni kell.Ügyelni kell arra, hogy elkerüljük az újramelegítési repedések érzékeny hőmérsékleti területét, hogy elkerüljük az újramelegítési repedések kialakulását.
(2) A hegesztett kötések ridegsége és felpuhulása
Nyíláskor töredezettség A hegesztett kötéseket a hegesztés előtt különféle hideg eljárásoknak kell alávetni (nyírás, hordóhengerlés stb.).Az acél képlékeny deformációt okoz.Ha a területet tovább melegítjük 200-450 °C-ra, a deformáció elöregedése következik be..A feszített öregedés ridegsége csökkenti az acél plaszticitását és növeli a rideg átmeneti hőmérsékletet, ami a berendezés rideg töréséhez vezet.A hegesztés utáni hőkezelés kiküszöbölheti a hegesztett szerkezet ilyen irányú öregedését, és visszaállíthatja a szívósságát.
Hegesztési varratok és hőhatású zónák töredezettsége A hegesztés egyenetlen fűtési és hűtési folyamat, ami egyenetlen szerkezetet eredményez.A hegesztési varrat (WM) és a hőhatászóna (HAZ) rideg átmeneti hőmérséklete magasabb, mint az alapfémé, és ez a kötés gyenge láncszeme.A hegesztősor energiája jelentős hatással van az alacsonyan ötvözött nagyszilárdságú WM és HAZ acél tulajdonságaira.Az alacsonyan ötvözött, nagy szilárdságú acél könnyen edzhető.Ha a vonal energiája túl kicsi, martenzit jelenik meg a HAZ-ban, és repedéseket okoz.Ha a vonal energiája túl nagy, a WM és a HAZ szemcséi durvává válnak.Az ízület törékennyé válik.A melegen hengerelt és normalizált acélhoz képest az alacsony szén-dioxid-kibocsátású edzett és edzett acél komolyabb hajlamot mutat a túlzott lineáris energia okozta HAZ ridegedésre.Ezért hegesztéskor a vonal energiáját egy bizonyos tartományra kell korlátozni.
A hegesztett kötések hőhatászónájának lágyulása A hegesztési hő hatására az alacsony széntartalmú edzett és edzett acél hőhatászónájának (HAZ) külseje a megeresztési hőmérséklet fölé melegszik, különösen az Ac1 közelében lévő terület, amely csökkentett szilárdságú lágyulási zónát eredményez.A HAZ zónában a szerkezeti lágyulás a hegesztősor energia és az előmelegítési hőmérséklet növekedésével növekszik, de általában a lágyított zónában a szakítószilárdság még mindig nagyobb, mint az alapfém standard értékének alsó határa, így a hőhatás zóna Az ilyen típusú acél meglágyul Amíg a megmunkálás megfelelő, a probléma nem befolyásolja a kötés teljesítményét.
3. Rozsdamentes acél hegesztése
A rozsdamentes acél különböző acélszerkezetei szerint négy kategóriába sorolható, nevezetesen ausztenites rozsdamentes acél, ferrites rozsdamentes acél, martenzites rozsdamentes acél és ausztenites-ferrites duplex rozsdamentes acél.Az alábbiakban elsősorban az ausztenites rozsdamentes acél és a kétirányú rozsdamentes acél hegesztési jellemzőit elemzik.
(1) Ausztenites rozsdamentes acél hegesztése
Az ausztenites rozsdamentes acélok könnyebben hegeszthetők, mint a többi rozsdamentes acél.Nem lesz fázisátalakulás semmilyen hőmérsékleten, és nem érzékeny a hidrogén ridegségére.Az ausztenites rozsdamentes acél kötés hegesztett állapotban is jó plaszticitással és szívóssággal rendelkezik.A hegesztés fő problémái a következők: hegesztési forró repedés, ridegedés, szemcseközi korrózió és feszültségkorrózió stb. Ezen túlmenően a rossz hővezetőképesség és a nagy lineáris tágulási együttható miatt nagy a hegesztési feszültség és deformáció.Hegesztéskor a hegesztési hőbevitel a lehető legkisebb legyen, és ne legyen előmelegítés, és csökkenteni kell a rétegközi hőmérsékletet.A rétegközi hőmérsékletet 60°C alatt kell tartani, és a hegesztési kötéseket lépcsőzetesen kell kialakítani.A hőbevitel csökkentése érdekében a hegesztési sebességet nem szabad túlzottan növelni, de a hegesztőáramot megfelelően csökkenteni kell.
(2) Ausztenites-ferrites kétirányú rozsdamentes acél hegesztése
Az ausztenites-ferrites duplex rozsdamentes acél egy duplex rozsdamentes acél, amely két fázisból áll: ausztenitből és ferritből.Egyesíti az ausztenites acél és a ferrites acél előnyeit, így rendelkezik a nagy szilárdság, a jó korrózióállóság és a könnyű hegesztés jellemzőivel.Jelenleg három fő típusú duplex rozsdamentes acél létezik: Cr18, Cr21 és Cr25.Az ilyen típusú acélhegesztés fő jellemzői a következők: alacsonyabb termikus hajlam az ausztenites rozsdamentes acélhoz képest;alacsonyabb ridegedési hajlam hegesztés után a tiszta ferrites rozsdamentes acélhoz képest, és a ferrit durvulás mértéke a hegesztési hőhatás zónában Ez is alacsonyabb, így a hegeszthetőség jobb.
Mivel ez a fajta acél jó hegesztési tulajdonságokkal rendelkezik, a hegesztés során nincs szükség elő- és utómelegítésre.A vékony lemezeket AWI-vel, a közepes és vastag lemezeket ívhegesztéssel kell hegeszteni.Az ívhegesztéssel végzett hegesztés során az alapfémhez hasonló összetételű speciális hegesztőrudakat vagy alacsony széntartalmú ausztenites hegesztőpálcákat kell használni.Nikkel alapú ötvözet elektródák Cr25 típusú kétfázisú acélhoz is használhatók.
A kétfázisú acélok nagyobb arányban tartalmaznak ferritet, és a ferrites acélokra jellemző ridegedési hajlamok, mint például a ridegség 475°C-on, a σ fázisú kiválásos ridegség és a durva szemcsék továbbra is fennállnak, csak az ausztenit jelenléte miatt.Némi megkönnyebbülés érhető el a kiegyenlítő hatás révén, de a hegesztés során továbbra is figyelni kell.Ni-mentes vagy alacsony Ni-tartalmú duplex rozsdamentes acél hegesztésekor a hőhatászónában hajlamos az egyfázisú ferrit és a szemcsés durvulás.Ekkor figyelni kell a hegesztési hőbevitel szabályozására, és igyekezni kell kis áramerősséget, nagy hegesztési sebességet és keskeny csatornás hegesztést alkalmazni.És több menetes hegesztés a szemcsék durvulása és az egyfázisú ferritesedés megakadályozására a hőhatászónában.A rétegek közötti hőmérséklet nem lehet túl magas.A legjobb, ha a következő menetet lehűlés után hegesztjük.
Feladás időpontja: 2023.09.11