Karakteristik pengelasan baja tahan karat austenitik: jumlah tegangan dan regangan elastis dan plastik selama pengelasan besar, tetapi retakan dingin jarang terjadi. Tidak ada zona pengerasan pendinginan dan pengasaran butiran pada sambungan las, sehingga kekuatan tarik sambungan las tinggi.
Masalah utama pengelasan baja tahan karat austenitik: deformasi pengelasan besar; karena karakteristik batas butir dan kepekaan terhadap kotoran jejak tertentu (S, P), mudah terjadi retakan panas.
Lima masalah pengelasan utama baja tahan karat austenitik dan solusinya
1. Pembentukan kromium karbida mengurangi ketahanan terhadap korosi intergranular pada sambungan las.
Korosi intergranular: Menurut teori kromium buruk, ketika las dan zona yang terkena panas dipanaskan hingga zona suhu sensitisasi 450-850 derajat, kromium karbida akan mengendap pada batas butir, sehingga menghasilkan batas butir kromium buruk, yang tidak cukup untuk menahan korosi.
(1) Untuk korosi intergranular las dan korosi di zona suhu peka pada material target, tindakan berikut dapat digunakan untuk membatasi:
a. Kurangi kandungan karbon pada logam dasar dan las, dan tambahkan unsur penstabil Ti, Nb dan unsur lainnya ke logam dasar untuk membentuk MC secara lebih baik guna menghindari terbentuknya Cr23C6.
b. Jadikan lasan membentuk struktur dua fase dari austenit dan sedikit ferit. Bila terdapat sejumlah ferit dalam lasan, butiran dapat disempurnakan, luas butiran dapat ditingkatkan, dan jumlah presipitasi kromium karbida per satuan luas batas butiran dapat dikurangi. Kromium memiliki kelarutan yang besar dalam ferit, dan Cr23C6 lebih disukai terbentuk dalam ferit, tanpa menyebabkan batas butiran austenit terkuras kromium; ferit yang tersebar di antara austenit dapat mencegah korosi di sepanjang batas butiran hingga difusi interior.
c. Kontrol waktu tinggal dalam kisaran suhu sensitisasi. Sesuaikan siklus termal pengelasan untuk mempersingkat waktu tinggal pada derajat 600-1000 sebanyak mungkin, pilih metode pengelasan dengan kepadatan energi tinggi (seperti pengelasan busur argon plasma), pilih energi garis pengelasan yang lebih kecil, dan alirkan gas argon di bagian belakang las atau gunakan bantalan tembaga Tingkatkan laju pendinginan sambungan las, kurangi jumlah lengkung dan lengkung untuk menghindari pemanasan berulang, dan terapkan pengelasan terakhir pada permukaan kontak dengan media korosif selama pengelasan multi-lapis.
d. Setelah pengelasan, lakukan perlakuan larutan atau stabilisasi anil (850-900 derajat) dan pendinginan udara setelah pengawetan panas, sehingga karbida dapat diendapkan sepenuhnya dan difusi kromium dapat dipercepat).
(2) Korosi seperti pisau pada sambungan las, oleh karena itu, tindakan pencegahan berikut dapat dilakukan:
Karena difusivitas karbon yang kuat, karbon akan terpisah pada batas butiran untuk membentuk keadaan super jenuh selama proses pendinginan, sementara Ti dan Nb tetap berada dalam kristal karena difusivitasnya yang rendah. Ketika sambungan las dipanaskan lagi dalam kisaran suhu sensitisasi, karbon super jenuh akan mengendap dalam bentuk Cr23C6 di intergranular.
a. Kurangi kandungan karbon. Untuk baja tahan karat yang mengandung unsur penstabil, kandungan karbon tidak boleh melebihi 0.06%.
b. Gunakan proses pengelasan yang wajar. Pilih energi jalur pengelasan yang lebih kecil untuk mengurangi waktu tinggal area yang terlalu panas pada suhu tinggi, dan perhatikan untuk menghindari efek "sensitisasi suhu sedang" selama proses pengelasan. Saat pengelasan dua sisi, jahitan pengelasan yang bersentuhan dengan media korosif harus dilas terakhir (ini adalah alasan mengapa pengelasan bagian dalam pipa las berdinding tebal berdiameter besar dilakukan setelah pengelasan bagian luar). Area yang terlalu panas yang bersentuhan dengan media korosif dipanaskan lagi dengan sensitisasi.
c. Perlakuan panas pasca-pengelasan. Perlakuan larutan atau stabilisasi dilakukan setelah pengelasan.
2 Retak korosi tegangan
Tindakan berikut dapat dilakukan untuk mencegah terjadinya retak korosi tegangan:
a. Pemilihan material yang tepat dan penyesuaian komposisi las yang wajar. Baja tahan karat austenitik kromium-nikel dengan kemurnian tinggi, baja tahan karat austenitik kromium-nikel dengan silikon tinggi, baja tahan karat austenitik feritik, baja tahan karat feritik kromium tinggi, dll. memiliki ketahanan korosi tegangan yang baik, dan logam lasnya adalah baja tahan karat austenitik. Ketahanan korosi tegangan baik ketika struktur baja dua fase adalah feritik dan feritik.
b. Menghilangkan atau mengurangi tegangan sisa. Perlakuan panas penghilang tegangan pasca-las dilakukan, dan metode mekanis seperti pemolesan, peening, dan pemukulan digunakan untuk mengurangi tegangan sisa permukaan.
c. Desain struktur yang wajar. untuk menghindari konsentrasi tegangan yang besar.
3. Retakan panas akibat pengelasan (retakan kristalisasi akibat pengelasan, retakan pencairan akibat zona yang terkena panas)
Kerentanan retak termal terutama bergantung pada komposisi kimia, struktur, dan sifat material. Ni mudah membentuk senyawa titik leleh rendah atau eutektik dengan pengotor seperti S dan P, dan pemisahan boron dan silikon akan menyebabkan retak termal. Lasan mudah membentuk struktur butiran kolom kasar dengan arah yang kuat, yang kondusif untuk pemisahan pengotor dan elemen berbahaya. Dengan demikian mendorong pembentukan film cairan interkristalin kontinu dan meningkatkan sensitivitas retak termal. Jika pengelasan dipanaskan secara tidak merata, mudah untuk membentuk tegangan tarik yang besar dan mendorong pembentukan retak panas pengelasan.
Tindakan pencegahan:
a. Mengontrol secara ketat kandungan pengotor berbahaya S dan P.
b. Menyesuaikan tekstur logam las. Lasan struktur dua fase memiliki ketahanan retak yang baik. Fase delta dalam las dapat menghaluskan butiran, menghilangkan arah austenit fase tunggal, mengurangi pemisahan pengotor berbahaya pada batas butiran, dan fase delta dapat melarutkan lebih banyak S, P, dan dapat mengurangi energi antarmuka dan mengatur pembentukan film cairan antarkristalin.
c. Sesuaikan komposisi paduan logam las. Tingkatkan kandungan Mn, C, dan N dalam baja austenitik fase tunggal secara tepat, dan tambahkan sejumlah kecil elemen jejak seperti cerium, beliung, dan tantalum (yang dapat memperbaiki struktur las dan memurnikan batas butir) untuk mengurangi sensitivitas retak panas.
d. Langkah-langkah proses. Minimalkan pemanasan berlebih pada kolam cair untuk mencegah pembentukan kristal kolom kasar, dan gunakan energi garis kecil dan manik las penampang kecil.
Misalnya, baja austenitik tipe 25-20 rentan terhadap retakan akibat pencairan. Dengan membatasi secara ketat kandungan pengotor dan ukuran butiran logam dasar, mengadopsi metode pengelasan dengan kepadatan energi tinggi, energi saluran kecil, dan meningkatkan laju pendinginan sambungan serta tindakan lainnya.
4. Kerapuhan pada sambungan las
Baja berkekuatan panas harus memastikan plastisitas sambungan las dan mencegah kerapuhan pada suhu tinggi; baja suhu rendah diharuskan memiliki ketangguhan suhu rendah yang baik untuk mencegah kerapuhan sambungan las pada suhu rendah.
5. Deformasi pengelasan besar
Karena konduktivitas termal yang rendah dan koefisien ekspansi yang besar, deformasi pengelasan menjadi besar, dan perlengkapan dapat digunakan untuk mencegah deformasi. Metode pengelasan dan pemilihan bahan pengelasan untuk baja tahan karat austenitik:
Baja tahan karat austenitik dapat dilas dengan pengelasan busur argon tungsten (TIG), pengelasan busur argon elektroda leleh (MIG), pengelasan busur argon plasma (PAW) dan pengelasan busur terendam (SAW). Baja tahan karat austenitik memiliki arus pengelasan rendah karena titik lelehnya rendah, konduktivitas termal rendah, dan resistivitas tinggi. Lasan dan manik-manik yang sempit harus digunakan untuk mengurangi waktu tinggal pada suhu tinggi, mencegah presipitasi karbida, mengurangi tegangan penyusutan las, dan mengurangi sensitivitas retak termal.
Komposisi bahan habis pakai las, terutama unsur paduan Cr dan Ni, lebih tinggi daripada logam dasar. Bahan habis pakai las yang mengandung sedikit ferit (4-12%) digunakan untuk memastikan ketahanan retak yang baik (retak dingin, retak panas, retak korosi tegangan) pada las. Bila fasa ferit tidak diperbolehkan atau tidak mungkin terjadi pada las, bahan habis pakai las yang mengandung Mo, Mn, dan unsur paduan lainnya harus dipilih.
C, S, P, Si, dan Nb dalam bahan habis pakai pengelasan harus serendah mungkin. Nb akan menyebabkan retakan pemadatan pada las austenit murni, tetapi sejumlah kecil ferit dalam las dapat dihindari secara efektif. Untuk struktur las yang perlu distabilkan atau dihilangkan tegangannya setelah pengelasan, biasanya dipilih material las yang mengandung Nb. Pengelasan busur terendam digunakan untuk mengelas pelat medium, dan kehilangan pembakaran Cr dan Ni dapat dilengkapi dengan transisi elemen paduan dalam fluks dan kawat las; karena kedalaman penetrasi yang besar, perhatian harus diberikan untuk mencegah timbulnya retakan panas di bagian tengah las dan ketahanan korosi pada zona yang terkena panas. Reduksi seksual. Perhatian harus diberikan pada pemilihan kawat las yang lebih tipis dan energi garis las yang lebih kecil, dan kawat las harus rendah Si, S, dan P. Kandungan ferit dalam las baja tahan karat tahan panas tidak boleh melebihi 5%. Untuk baja tahan karat austenitik dengan kandungan Cr dan Ni lebih besar dari 20%, kawat las dengan kadar Mn tinggi (6-8%) harus digunakan, dan fluks alkali atau netral harus digunakan sebagai fluks untuk mencegah penambahan Si pada lasan dan meningkatkan ketahanan retaknya. Fluks khusus untuk baja tahan karat austenitik memiliki sedikit penambahan Si, yang dapat mentransfer paduan ke lasan untuk mengimbangi kehilangan unsur paduan akibat pembakaran guna memenuhi persyaratan kinerja las dan komposisi kimia.
