Baja tahan karat austenitik dalam karakteristik pengelasan: proses pengelasan elastis, tegangan plastis dan variabel tegangan sangat besar, namun jarang muncul retakan dingin. Tidak terdapat zona pengerasan dan butiran kasar pada sambungan las, sehingga kekuatan tarik las tinggi.
Masalah utama pengelasan baja tahan karat austenitik: deformasi pengelasan yang besar; Karena karakteristik batas butir dan kepekaannya terhadap beberapa pengotor (S, P), retakan panas mudah terjadi.
Lima masalah pengelasan dan tindakan perawatan baja tahan karat austenitik
01 Pembentukan kromium karbida mengurangi ketahanan korosi antar butir pada sambungan las
Korosi antar butir: Menurut teori miskin krom, kromium karbida mengendap pada batas butir ketika lasan dan zona yang terkena panas dipanaskan hingga zona suhu sensitisasi 450-850 derajat C, menghasilkan batas butir miskin krom yang tidak cukup untuk menahan tingkat korosi.
(1) Untuk korosi intergranular las dan korosi pada zona suhu peka pada mesh, tindakan berikut dapat dilakukan untuk membatasi:
A. Kurangi kandungan karbon pada logam dasar dan las, dan tambahkan elemen penstabil Ti, Nb, dan elemen lainnya ke logam dasar untuk membentuk MC secara istimewa untuk menghindari pembentukan Cr23C6.
B. Lasan dibentuk menjadi struktur bifase austenit dan sejumlah kecil ferit. Jika terdapat sejumlah ferit dalam lasan, ukuran butir dapat diperhalus, luas butir dapat ditingkatkan, dan jumlah presipitasi kromium karbida pada luas satuan batas butir dapat dikurangi.
Kromium memiliki kelarutan yang tinggi dalam ferit, Cr23C6 lebih disukai terbentuk dalam ferit, dan tidak menyebabkan defisiensi kromium pada batas butir austenit. Ferit, yang berada di antara austenit, mencegah korosi menyebar ke dalam sepanjang batas butir.
C. Kontrol waktu tinggal dalam kisaran suhu peka. Sesuaikan siklus termal pengelasan, persingkat waktu tinggal 600 ~ 1000 derajat sebanyak mungkin, dan pilih metode pengelasan dengan kepadatan energi tinggi (seperti pengelasan busur argon plasma).
Pilih energi garis pengelasan yang lebih kecil, gas argon di bagian belakang las atau bantalan tembaga untuk meningkatkan kecepatan pendinginan sambungan las, kurangi jumlah busur dan busur untuk menghindari pemanasan berulang, dan permukaan kontak pengelasan multi-lapis dengan media korosif dilas sejauh mungkin.
D. Setelah pengelasan, perlakuan larutan padat atau anil stabilisasi (850 ~ 900 derajat) setelah pelestarian panas dan pendinginan udara, sehingga karbida sepenuhnya diendapkan, dan kromium dipercepat difusi).
(2) Korosi pisau pada sambungan las, oleh karena itu dapat dilakukan tindakan pencegahan sebagai berikut:
Karena kemampuan difusi karbon yang kuat, karbon akan terpolarisasi pada batas butir membentuk keadaan lewat jenuh selama proses pendinginan, sedangkan Ti dan Nb tetap berada dalam kristal karena kemampuan difusi yang rendah. Ketika sambungan las dipanaskan kembali pada kisaran suhu sensitisasi, karbon jenuh akan mengendap dalam bentuk Cr23C6 di antara kristal.
A. Mengurangi kandungan karbon. Untuk baja tahan karat yang mengandung elemen penstabil, kandungan karbonnya tidak boleh melebihi 00,06 persen .
B. Mengadopsi proses pengelasan yang wajar. Pilih energi jalur pengelasan yang lebih kecil untuk mengurangi waktu tinggal di area yang terlalu panas pada suhu tinggi, dan perhatikan untuk menghindari efek "sensitisasi suhu sedang" selama proses pengelasan.
Ketika pengelasan di kedua sisi, lasan yang bersentuhan dengan media korosif harus dilas akhirnya (inilah alasan mengapa pengelasan di dalam dan di luar dinding tebal berdiameter besar dilakukan), jika tidak dapat dilaksanakan, pengelasan spesifikasi dan bentuk las harus disesuaikan, dan area yang terlalu panas yang bersentuhan dengan media korosif harus disensitisasi kembali sebanyak mungkin.
C. Perlakuan panas setelah pengelasan. Solusi padat atau stabilisasi setelah pengelasan.
02 Retak korosi akibat tegangan
Langkah-langkah berikut dapat diambil untuk mencegah retak korosi tegangan:
A. Pemilihan bahan yang benar dan penyesuaian komposisi las yang wajar. Baja tahan karat austenitik kromium-nikel dengan kemurnian tinggi, baja tahan karat austenitik kromium-nikel silikon tinggi, baja tahan karat feritik-austenitik, baja tahan karat feritik kromium tinggi, dll., memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi tegangan, dan ketahanan yang baik terhadap korosi tegangan saat logam las adalah struktur baja dupleks austenit-ferit.
B. Menghilangkan atau mengurangi tegangan sisa. Tegangan permukaan sisa dikurangi dengan metode mekanis seperti pemolesan, peledakan, dan pemukulan.
C. Desain struktural yang masuk akal. Untuk menghindari konsentrasi stres yang besar.
03 Retak panas pengelasan (retakan kristalisasi las, retakan pencairan zona yang terkena panas)
Sensitivitas retak termal terutama bergantung pada komposisi kimia, struktur dan sifat material. Ni mudah membentuk senyawa dengan titik leleh rendah atau eutektik dengan pengotor seperti S dan P, dan pemisahan boron dan silikon akan mendorong terjadinya retakan panas.
Lasan mudah untuk membentuk struktur kristal kolumnar kasar terarah yang kuat, yang kondusif untuk pemisahan kotoran dan elemen berbahaya. Dengan demikian, film cair intergranular kontinyu terbentuk dan sensitivitas retak termal meningkat. Jika pengelasan tidak dipanaskan secara merata, tegangan tarik yang besar akan mudah terbentuk dan menyebabkan terjadinya retakan panas pengelasan.
Tindakan pencegahan:
A. Kontrol secara ketat kandungan pengotor berbahaya S dan P.
B. Sesuaikan struktur logam las. Lasan mempunyai ketahanan retak yang baik. Fase δ dalam pengelasan dapat menghaluskan butiran, menghilangkan directivity austenit fase tunggal, mengurangi pemisahan pengotor berbahaya pada batas butir, dan fase δ dapat melarutkan lebih banyak S dan P, mengurangi energi antarmuka, dan mengatur pembentukan film cair intergranular.
C. Sesuaikan komposisi paduan logam las. Sensitivitas retak termal dapat dikurangi dengan meningkatkan kandungan Mn, C dan N secara tepat dalam baja austenitik fase tunggal dan menambahkan sejumlah kecil elemen jejak seperti serium, besi, tantalum (yang dapat memperhalus struktur las dan memurnikan butiran. batas).
D. Langkah-langkah proses. Minimalkan panas berlebih pada kolam cair untuk mencegah pembentukan kristal kolumnar tebal, dan gunakan energi garis kecil dan las penampang kecil. Misalnya, baja austenitik 25-20 rentan terhadap retakan likuifaksi. Dengan membatasi secara ketat kandungan pengotor dan ukuran butiran bahan dasar, metode pengelasan dengan kepadatan energi tinggi, energi garis kecil, dan meningkatkan kecepatan pendinginan sambungan dapat diadopsi.
04 Penggetasan sambungan las
Baja berkekuatan termal harus memastikan plastisitas sambungan las untuk mencegah penggetasan suhu tinggi; Baja suhu rendah memerlukan ketangguhan suhu rendah yang baik untuk mencegah patah getas suhu rendah pada sambungan las.
05 Deformasi pengelasan besar
Karena konduktivitas termal yang rendah dan koefisien ekspansi yang besar, deformasi pengelasan menjadi besar, dan perlengkapan dapat digunakan untuk mencegah deformasi. Pemilihan metode pengelasan dan bahan pengelasan untuk baja tahan karat austenitik:
Baja tahan karat austenitik dapat dilas dengan las busur argon tungsten (TIG), las busur argon cair (MIG), las busur argon plasma (PAW) dan las busur terendam (SAW).
Karena titik lelehnya yang rendah, konduktivitas termal yang kecil, dan resistivitas yang besar, arus pengelasan baja tahan karat austenitik menjadi kecil. Pengelasan sempit dan jalur las sempit harus digunakan untuk mengurangi waktu tinggal pada suhu tinggi, mencegah pengendapan karbida, mengurangi tegangan kontraksi las, dan mengurangi sensitivitas retak termal.
Komposisi bahan las khususnya unsur paduan Cr, Ni lebih tinggi dibandingkan bahan dasar. Bahan las yang mengandung sejumlah kecil (4 ~ 12 persen) ferit digunakan untuk memastikan ketahanan retak yang baik (retak dingin, retak panas, retak korosi tegangan) pada lasan.
Jika fase ferit tidak diperbolehkan atau tidak mungkin ada dalam lasan, bahan las harus dipilih dengan Mo, Mn dan elemen paduan lainnya.
C, S, P, Si, Nb pada bahan las harus serendah mungkin, Nb pada las austenit murni akan menyebabkan retakan pemadatan, namun sejumlah kecil ferit pada las dapat dihindari secara efektif.
Struktur pengelasan yang perlu distabilkan atau dihilangkan tegangannya setelah pengelasan biasanya merupakan bahan las yang mengandung Nb. Pengelasan busur terendam digunakan untuk mengelas pelat sedang. Hilangnya pembakaran Cr dan Ni dapat ditambah dengan transisi unsur paduan dalam fluks dan kawat.
Karena kedalaman penetrasi yang besar, perhatian harus diberikan untuk mencegah terjadinya retakan panas di tengah las dan mengurangi ketahanan korosi pada zona yang terkena panas. Perhatian harus diberikan pada pemilihan kawat yang lebih tipis dan energi jalur las yang lebih kecil, dan kawat tersebut harus memiliki Si, S, dan P yang rendah.
Kandungan ferit dalam las baja tahan karat tahan panas tidak boleh lebih dari 5 persen. Untuk baja tahan karat austenitik dengan kandungan Cr dan Ni lebih besar dari 20 persen , kawat Mn (6-8 persen ) yang tinggi harus dipilih, dan fluks basa atau netral harus dipilih untuk mencegah penambahan Si pada lasan untuk meningkatkan retaknya perlawanan.
Fluks khusus untuk baja tahan karat austenitik meningkatkan Si sangat sedikit, yang dapat mentransisikan paduan ke lasan dan mengkompensasi hilangnya elemen paduan yang terbakar untuk memenuhi persyaratan kinerja las dan komposisi kimia.
