خصائص اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي: كمية الإجهاد والانفعال المرن والبلاستيكي أثناء اللحام كبيرة، ولكن نادرًا ما تحدث شقوق باردة. لا توجد منطقة تصلب إخماد وخشونة الحبوب في المفصل الملحوم، وبالتالي تكون قوة الشد للمفصل الملحوم عالية.
المشاكل الرئيسية في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي: تشوه اللحام كبير؛ بسبب خصائص حدود الحبوب والحساسية لبعض الشوائب النزرة (S، P)، فمن السهل إنتاج الشقوق الساخنة.
خمس مشاكل رئيسية في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وحلولها
1. يؤدي تكوين كربيد الكروم إلى تقليل مقاومة التآكل بين الحبيبات في المفاصل الملحومة.
التآكل بين الحبيبات: وفقًا لنظرية الكروم الرديء، عندما يتم تسخين اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة إلى منطقة درجة حرارة التحسس 450-850 درجة، سوف يترسب كربيد الكروم على حدود الحبوب، مما يؤدي إلى حدود الحبوب للكروم الرديء، وهو ما لا يكفي لمقاومة التآكل.
(1) بالنسبة للتآكل بين الحبيبات في اللحام والتآكل في منطقة درجة الحرارة الحساسة على المادة المستهدفة، يمكن استخدام التدابير التالية للحد منها:
أ. تقليل محتوى الكربون في المعدن الأساسي واللحام، وإضافة عناصر التثبيت Ti و Nb وعناصر أخرى إلى المعدن الأساسي لتشكيل MC بشكل تفضيلي لتجنب تكوين Cr23C6.
ب. جعل اللحام يشكل بنية ثنائية الطور من الأوستينيت وكمية صغيرة من الفريت. عندما يكون هناك كمية معينة من الفريت في اللحام، يمكن تنقية الحبوب، ويمكن زيادة مساحة الحبوب، ويمكن تقليل كمية ترسب كربيد الكروم لكل وحدة مساحة من حدود الحبوب. يتمتع الكروم بذوبان كبير في الفريت، ويتكون Cr23C6 بشكل تفضيلي في الفريت، دون التسبب في استنفاد حدود حبيبات الأوستينيت في الكروم؛ يمكن للفيريت المنتشر بين الأوستينيت منع التآكل على طول حدود الحبوب إلى الانتشار الداخلي.
ج. التحكم في زمن الإقامة في نطاق درجة حرارة التحسس. ضبط دورة اللحام الحرارية لتقصير زمن الإقامة عند 600-1000 درجة قدر الإمكان، واختيار طريقة لحام ذات كثافة طاقة عالية (مثل لحام قوس البلازما بالأرجون)، واختيار طاقة خط لحام أصغر، ومرر غاز الأرجون على الجزء الخلفي من اللحام أو استخدم وسادة نحاسية. زيادة معدل تبريد المفصل الملحوم، وتقليل عدد الأقواس والقوس لتجنب التسخين المتكرر، وتطبيق اللحام الأخير على سطح التلامس مع الوسيط التآكلي أثناء اللحام متعدد الطبقات.
د. بعد اللحام، يتم تنفيذ معالجة المحلول أو التثبيت بالتلدين (درجة 850-900 ) والتبريد بالهواء بعد الحفاظ على الحرارة، بحيث يمكن ترسيب الكربيدات بالكامل ويمكن تسريع انتشار الكروم).
(2) التآكل الشبيه بالسكين للمفاصل الملحومة، ولهذا السبب يمكن اتخاذ التدابير الوقائية التالية:
بسبب الانتشار القوي للكربون، فإنه سوف ينفصل عند حدود الحبيبات لتكوين حالة مشبعة للغاية أثناء عملية التبريد، بينما يظل Ti وNb في البلورة بسبب انتشارهما المنخفض. عندما يتم تسخين المفصل الملحوم مرة أخرى في نطاق درجة حرارة التحسس، سوف يترسب الكربون المشبع للغاية في شكل Cr23C6 في الحبيبات.
أ. تقليل محتوى الكربون. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الذي يحتوي على عناصر تثبيت، يجب ألا يتجاوز محتوى الكربون 0.06%.
ب. استخدم عملية لحام معقولة. اختر طاقة خط لحام أصغر لتقليل وقت بقاء المنطقة المحمومة عند درجة حرارة عالية، وانتبه لتجنب تأثير "التحسس بدرجة الحرارة المتوسطة" أثناء عملية اللحام. عند اللحام على الوجهين، يجب لحام خط اللحام الملامس للوسط التآكلي أخيرًا (هذا هو السبب في أن اللحام الداخلي للأنبوب الملحوم ذي الجدار السميك ذي القطر الكبير يتم تنفيذه بعد اللحام الخارجي). يتم تسخين المنطقة المحمومة التي تلامس الوسط التآكلي مرة أخرى عن طريق التحسس.
ج. المعالجة الحرارية بعد اللحام. يتم إجراء المعالجة بالحل أو التثبيت بعد اللحام.
2- التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي
يمكن اتخاذ التدابير التالية لمنع حدوث التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي:
أ. الاختيار الصحيح للمواد والتعديل المعقول لتركيب اللحام. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي النقاء بالكروم والنيكل، والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي السليكون بالكروم والنيكل، والفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي الأوستنيتي، والفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي عالي الكروم، وما إلى ذلك بمقاومة جيدة للتآكل الإجهادي، والمعدن المستخدم في اللحام هو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. تكون مقاومة التآكل الإجهادي جيدة عندما يكون هيكل الفولاذ ثنائي الطور من الفريتي والفريتي.
ب. إزالة أو تقليل الإجهاد المتبقي. يتم إجراء المعالجة الحرارية لتخفيف الإجهاد بعد اللحام، ويتم استخدام طرق ميكانيكية مثل التلميع والطرق بالخرطوم والطرق لتقليل الإجهاد المتبقي على السطح.
ج. التصميم الهيكلي المعقول لتجنب تركيزات الإجهاد الكبيرة.
3. شقوق اللحام الساخنة (شقوق تبلور اللحام، شقوق تسييل المنطقة المتأثرة بالحرارة)
تعتمد قابلية التشقق الحراري بشكل أساسي على التركيب الكيميائي وبنية وخصائص المادة. من السهل تكوين مركبات ذات نقطة انصهار منخفضة أو يوتكتيكية مع شوائب مثل S و P من النيكل، وسوف يؤدي فصل البورون والسيليكون إلى حدوث تشقق حراري. من السهل تكوين بنية حبيبات عمودية خشنة ذات اتجاه قوي من اللحام، مما يساعد على فصل الشوائب والعناصر الضارة. وبالتالي تعزيز تكوين فيلم سائل بين البلورات المستمر وتحسين حساسية التشقق الحراري. إذا تم تسخين اللحام بشكل غير متساوٍ، فمن السهل تكوين إجهاد شد كبير وتعزيز تكوين شقوق اللحام الساخنة.
الإجراءات الوقائية:
أ. التحكم الصارم في محتوى الشوائب الضارة S و P.
ب. ضبط نسيج المعدن الملحوم. يتميز اللحام الهيكلي ثنائي الطور بمقاومة جيدة للتشقق. يمكن لمرحلة دلتا في اللحام تحسين الحبيبات، والقضاء على اتجاهية الأوستينيت أحادي الطور، وتقليل فصل الشوائب الضارة عند حدود الحبيبات، ويمكن لمرحلة دلتا إذابة المزيد من S وP، ويمكنها تقليل طاقة الواجهة وتنظيم تكوين فيلم سائل بين البلورات.
ج. ضبط تركيبة سبيكة المعدن الملحوم. قم بزيادة محتوى المنغنيز والكربون والنيتروجين في الفولاذ الأوستنيتي أحادي الطور بشكل مناسب، وأضف كمية صغيرة من العناصر النزرة مثل السيريوم والمعول والتنتالوم (التي يمكنها تحسين بنية اللحام وتنقية حدود الحبوب) لتقليل حساسية الشقوق الساخنة.
د. إجراءات العملية. تقليل ارتفاع درجة حرارة حوض المنصهر لمنع تكوين بلورات عمودية خشنة، واستخدام طاقة خطية صغيرة وخرز لحام مقطعي صغير.
على سبيل المثال، الفولاذ الأوستنيتي من النوع 25-20 عرضة لشقوق التسييل. من خلال الحد الصارم من محتوى الشوائب وحجم حبيبات المعدن الأساسي، واعتماد طرق اللحام ذات الكثافة العالية للطاقة، وطاقة الخط الصغيرة وزيادة معدل تبريد المفاصل وغيرها من التدابير.
4. هشاشة المفاصل الملحومة
يجب أن يضمن الفولاذ ذو القوة الساخنة مرونة المفصل الملحوم ويمنع هشاشة درجات الحرارة العالية؛ ويجب أن يتمتع الفولاذ ذو درجات الحرارة المنخفضة بصلابة جيدة في درجات الحرارة المنخفضة لمنع هشاشة المفصل الملحوم في درجات الحرارة المنخفضة.
5. تشوه اللحام الكبير
بسبب الموصلية الحرارية المنخفضة ومعامل التمدد الكبير، يكون تشوه اللحام كبيرًا، ويمكن استخدام تركيبات لمنع التشوه. طرق اللحام واختيار مواد اللحام للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي:
يمكن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عن طريق لحام قوس التنغستن والأرجون (TIG)، ولحام قوس الأرجون بإلكترود الصهر (MIG)، ولحام قوس الأرجون البلازمي (PAW)، ولحام القوس المغمور (SAW). يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بتيار لحام منخفض بسبب نقطة انصهاره المنخفضة، وموصليته الحرارية المنخفضة ومقاومته العالية. يجب استخدام اللحامات الضيقة والخرز لتقليل وقت الإقامة في درجات الحرارة العالية، ومنع ترسب الكربيد، وتقليل إجهاد انكماش اللحام، وتقليل حساسية الشقوق الحرارية.
إن تركيب المواد الاستهلاكية المستخدمة في اللحام، وخاصة العناصر السبائكية من الكروم والنيكل، أعلى من تركيب المعدن الأساسي. وتستخدم المواد الاستهلاكية المستخدمة في اللحام التي تحتوي على كمية صغيرة (4-12%) من الفريت لضمان مقاومة جيدة للتشقق (التشقق البارد، التشقق الساخن، التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي) في اللحام. وعندما لا يسمح بوجود مرحلة الفريت أو يكون ذلك مستحيلاً في اللحام، فيجب اختيار المواد الاستهلاكية المستخدمة في اللحام التي تحتوي على الموليبدينوم والمنجنيز وعناصر السبائك الأخرى.
يجب أن تكون نسبة C وS وP وSi وNb في المواد الاستهلاكية للحام منخفضة قدر الإمكان. سيتسبب Nb في حدوث شقوق تصلب في اللحامات الأوستينيتية النقية، ولكن يمكن تجنب كمية صغيرة من الفريت في اللحامات بشكل فعال. بالنسبة للهياكل الملحومة التي تحتاج إلى الاستقرار أو تخفيف الضغط بعد اللحام، يتم عادةً اختيار مواد اللحام المحتوية على Nb. يتم استخدام اللحام بالقوس المغمور في لحام ألواح الوسائط، ويمكن تعويض فقدان الاحتراق للكروم والنيكل عن طريق انتقال عناصر السبائك في التدفق وسلك اللحام؛ نظرًا لعمق الاختراق الكبير، يجب الانتباه إلى منع تكوين شقوق ساخنة في وسط اللحام ومقاومة التآكل لمنطقة التأثر بالحرارة. التخفيض الجنسي. يجب الانتباه إلى اختيار سلك لحام أرق وطاقة خط لحام أصغر، ويجب أن يكون سلك اللحام منخفضًا في Si وS وP. يجب ألا يتجاوز محتوى الفريت في لحام الفولاذ المقاوم للحرارة 5٪. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الذي يحتوي على نسبة من الكروم والنيكل أكبر من 20%، يجب استخدام أسلاك لحام عالية المنغنيز (6-8%)، ويجب استخدام تدفق قلوي أو محايد كتدفق لمنع إضافة السيليكون إلى اللحام وتحسين مقاومته للتشقق. التدفق الخاص للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي يحتوي على القليل جدًا من السيليكون، مما يمكنه نقل السبائك إلى اللحام للتعويض عن فقدان احتراق عناصر السبائك لتلبية متطلبات أداء اللحام والتركيب الكيميائي.
