هل تطل على هذه العوامل الحرجة في اللحام عالي الأداء الفولاذ المقاوم للصدأ？

يجب أن تكون لحام الفولاذ المقاوم للصدأ (اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة) مقاومة للتآكل وسليمة من الناحية الهيكلية لتلبية متطلبات التطبيق المحدد. بشكل عام ، يجب أن تكون مقاومة التآكل للحام هي على الأقل نفس مقاومة المعدن الأصلي ، ويفضل أن تكون درجة أعلى قليلاً. يمكن تقسيم جودة اللحام إلى جانبين مختلفين - عيوب اللحام الجسدية والمشاكل المعدنية. يمكن أن تقلل من مقاومة التآكل أو القوة ، لذلك يجب تجنبها. يجب إصلاح اللحامات غير المقبولة لضمان الخصائص المطلوبة. معظم العيوب الفيزيائية شائعة بالفعل في اللحام الصلب الكربوني ، في حين أن المشكلات المعدنية فريدة من نوعها للفولاذ المقاوم للصدأ. فيما يلي إرشادات عملية للمساعدة في ضمان جودة اللحامات.

غير مكتمل P اختراق W ELDS  

يحدث الاختراق غير المكتمل عادةً في اللحامات بعقب الأنابيب أو اللحامات الأخرى التي لا تكون على الوجهين. يشير الاختراق غير المكتمل إلى وجود فجوة في اللحام التي يمكن أن تسبب التآكل وتأوي الأوساخ. الفجوة تقلل من قوة ومقاومة التآكل للحام ومن الصعب تعقيمها (نظيفة). تتطلب اللحامات عالية الجودة بعقب تغلغل كامل. خلاف ذلك ، يتم تقليل القوة الميكانيكية ومقاومة التعب من اللحام بشكل كبير. لتجنب هذه المشكلات ، من المهم تصميم اللحام الصحيح أو قطع الظهر ، ويوصى بقطع الظهر كلما كان ذلك ممكنًا.

المسامية

المسام السطحية هي موانئ مثالية للأوساخ وهي أيضًا مصدر للتآكل. من الصعب تنظيف المسام السطحية وتطهيرها لأنها تجذب الأوساخ والبكتيريا. غالبًا ما تكون المسامية ناتجة عن الرطوبة ، والتي يمكن أن تأتي من تدفق القطب ، أو غاز التدريع أو سطح قطعة العمل. لتقليل المسامية ، الانتباه إلى جفاف القطب ، كيمياء الغاز وممارسات التنظيف. أيضًا ، تحديد مستوى قبول المسامية لتوجيه الفحص الشعاعي والبصري للحامات.

بدء القوس واللحام

ابدأ القوس واللحام يخلق الشقوق وبدء تآكل الشقوق. لتقليل هذا العيب ، يجب أن يبدأ اللحامات القوس داخل اللحام ، وليس بجواره. إذا كان هناك بدء قوس وليحام اللحام ، فيجب إزالته بعجلة طحن ناعمة.

تجنب اللحام اللحام واللحامات غير المتكافئة ©Outokumpu

المصغرات والشقوق الساخنة

المصغرات صغيرة ، تشققات قصيرة أو شقوق يمكن أن تحدث في اللحامات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. نادراً ما تنتشر ونادراً ما يتسببون في الفشل الهيكلي لحام ، ولكن في بيئات معينة يمكن أن تسبب تآكلًا موضعيًا. التكسير الساخن ، والمعروف بشكل أكثر دقة باسم تكسير تصلب اللحام ، هو عيب لحام خطير يجب تجنبه.

إن ضبط تكوين المعادن الحشو شائعة الاستخدام 308 (L) و 316 (L) لتحقيق محتوى الفريت من 5 إلى 10 ٪ يمكن أن يحسن بشكل كبير من المقاومة للتكسير المجهرية والتكسير الساخن. يمتص الفريت ضغوط الانكماش ولديه قابلية للذوبان أعلى للكبريت والفوسفور وغيرها من الشوائب التي تتسبب في احتضان الأوستينيت. تكون اللحامات القياسية من الفولاذ المقاوم للصدأ مع الفريت إلى المحتوى الموصى بها خالية بشكل عام من التصدع الدقيق والتكسير الساخن ، ولكن يمكن أن تحدث عندما تكون مدخلات الحرارة عالية جدًا ، وضغوط تقييد اللحام مرتفعة أو أن اللحام مقعر. يشير رقم الفريت (FN) المحدد من قبل جمعية اللحام الأمريكية (AWS A5.4) إلى كمية الفريت في اللحام. عدد الفريت (FN) يعادل تقريبا نسبة حجم الفريت في اللحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. يوضح الشكل أدناه اثنين من المعادن لحام مع محتويات الفريت المختلفة.

المعادن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مع محتويات الفريت المختلفة ©لينكولن الكهربائية

لا تنتج المعادن الحشو التي تستخدم لحام الفولاذ المقاوم المقاوم للصدأ عالي الأداء اللحامات التي تحتوي على الفريت ، وبالتالي فإن اللحامات الخاصة بهم عرضة للتكسير الدقيق والتكسير الساخن. لتقليل الصناديق الدقيقة والتكسير الساخن ، فإن المعادن الحشو المستخدمة في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ أوستنيتي عالي الأداء لها محتويات فوسفور وكبريت منخفضة للغاية. يجب التحكم بعناية في مدخلات الحرارة وغيرها من معلمات اللحام أثناء اللحام. يبلغ الحد الأعلى لإدخال الحرارة عمومًا 1.5 كيلو جول/مم (38 كيلو جول/بوصة).

عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ أوستنيتي عالي الأداء ، تجنب أي عملية تزيد من حجم تجمع اللحام (مثل التأثير المفرط). تزيد تجمعات اللحام الكبيرة من ضغوط تقلص التصلب. تزيد حمامات اللحام الكبيرة أيضًا من حجم الحبوب في منطقة اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة. منطقة حدود الحبوب للمواد الحبيبية الخشنة أصغر من تلك الموجودة في المواد الدقيقة. يؤدي هذا إلى تركيزات شوائب أعلى عند حدود الحبوب ، مما قد يقلل من مقاومة التآكل. يمكن أن تسبب ضغوط الانكماش المفرط وتركيزات العناصر عالية التتبع عند حدود الحبوب تكسيرًا ساخنًا.

آخر D الآثار  

عيوب اللحام الأخرى ، مثل عدم كفاية الانصهار وضوطي الخبث بين حبات اللحام ، غير مقبولة لكل من الفولاذ الصلب الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. يمكن أن تسبب شوائب الخبث السطحي تضيء عندما يتعرض اللحام لبيئة تآكل. وبالمثل ، فإن السطح الخشن على اللحام سيقلل من مقاومة التآكل. يمكن أن تقلل عمليات التقويض بشكل كبير من أداء التعب للحام. يمكن أن يؤثر قوم الزائد على جذر اللحام أو غطاء اللحام أيضًا بشكل سلبي على أداء اللحام.

أكاسيد السطح  

بالنسبة للعديد من التطبيقات ، فإن الصبغة المزاجية على السطح الداخلي لحامات الأنابيب هي مصدر قلق. هناك العديد من الطرق للتخلص من أو تقليل أكاسيد الصبغة. أحدهما هو توفير تفجير الغاز الخامل الكافي عبر الأنبوب. عند اللحام بعقب باستخدام GTAW المداري ، يجب تجميع المفصل وتطهيره مع الغاز الخامل لتحقيق لحام خالٍ من صبغة المزاج. عندما يتم إجراء اللحامات الجذرية اليدوية GTAW ، يتم إنتاج درجة من الصبغة عادة. اعتمادًا على درجة الصبغة والاستخدام المقصود ، تتم إزالة الأكاسيد عن طريق التخليل أو التلميع الميكانيكي.

يقلل Tint Tint بشكل كبير من مقاومة التآكل وتآكل الشق ، وخاصة بالنسبة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي القياسي. هناك مشكلة محتملة أخرى وهي التآكل الميكروبيولوجي (MIC). تكون المناطق ذات الصبغة المزاجية عرضة للميكروفون ، والتي تم العثور عليها في المياه غير المعالجة ، وخاصة بمعدلات التدفق المنخفض أو ظروف التدفق الراكد. يمكن أن يؤدي الفشل في تصريف وتجفيف النظام بعد الاختبار الهيدروستاتيكي بالماء العادي إلى التسبب في الميكروفون.

هناك تحديان في تطوير معايير القبول للحامات حيث لا يمكن إزالة Tint Tint. الأول هو كيفية تحديد صبغة مزاج على اللحام. تستخدم العديد من الصناعات مخططًا ملونًا من Tint Tint لتحديد درجة Tint Tint بصريًا. تم العثور على هذا الرسم البياني في AWS D18.1 و AWS D18.2. والثاني هو تحديد درجة الصبغة المقبولة في تطبيق معين.

تلطخ مزاج من لحام GMA عالي الجودة والمنطقة المتأثرة بالحرارة (يسار) ، وتخلل المخلل بعد الليباد مقاومة التآكل للحام (يمين) ©Outokumpu

له تأثير أكثر أهمية على مقاومة التآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ القياسي (مثل 304L و 316L) من الفولاذ المقاوم للصدأ العالي الأداء. عندما تكون إزالة صبغة الأمواج صعبة للغاية أو مكلفة ، يجب على المصممين التفكير في استخدام المزيد من الدرجات المقاومة للتآكل للاستفادة من أدائهم بشكل أفضل.

التوعية  

يتم توعية الدرجات القياسية عالية الكربون من خلال التعرض القصير إلى 480-900°C (900-1650°و) وعرضة للتآكل بين الحبيبية في البيئات المائية والحمضية. ومع ذلك ، فإن الدرجات القياسية المتقدمة عادة ما تكون "L-Prades" مع محتويات الكربون أقل من 0.03 ٪. لذلك ، فهي مقاومة للتوعية في لحام التصنيع الطبيعي دون معالجة حرارية لاحقة. على سبيل المثال ، يستغرق التوعية من 304 من الفولاذ المقاوم للصدأ مع 0.042 ٪ محتوى الكربون حوالي ساعة واحدة في أسرع درجة حرارة التوعية. هذه المرة أطول بكثير من الوقت في درجة حرارة تحسس اللحام. ومع ذلك ، يجب أن يكون وقت التعرض للحامات الكبيرة في نطاق درجة الحرارة الحرجة محدودًا.

يمكن أن يساعد استخدام درجات الكربون المنخفضة في تجنب توعية اللحامات السميكة والأجزاء التي تحتاج إلى معالجة الحرارة بعد اللحام. 304L لديه تسامح طويل لدرجة حرارة التوعية ، لذلك يمكن تبريد الأجزاء الكبيرة بأمان. مع درجات L ، حتى مكونات الصلب المقاوم للصدأ والمختلط يمكن أن يكون مرتاحًا للإجهاد.

مؤامرة زيادة درجة الحرارة (TTS) ل 304 من الفولاذ المقاوم للصدأ مع محتويات الكربون المختلفة

لتحسين قوة درجة الحرارة المرتفعة ، تحتوي درجات درجة الحرارة المرتفعة عادة على 0.04 ٪ على الأقل من الكربون (304 ساعة). لحسن الحظ ، فإن التآكل المائي بسبب التوعية ليس مصدر قلق لتطبيقات درجة الحرارة المرتفعة. عادة ما تتطلب هذه الدرجات معادن حشو الكربون عالية لتوفير قوة درجة حرارة مرتفعة لحام كافية.

استقرت 321 و 347 فولاذ مقاوم للصدأ معرضة للتآكل الضيق على شكل سكين عندما يتعرضون لدرجات حرارة بين 480 و 900°ج أثناء اللحام. إذا كان التآكل على شكل سكين مصدر قلق ، فيجب تحديد حل حلول للمعالجة الحرارية والثبات. للاطلاع على مناقشة لآليات التآكل على شكل سكين ، راجع الفصول السابقة في هذه السلسلة.

تحتوي معظم الفولاذ المقاوم للصدأ أوستنيتي على محتوى كربون أعلى أقل من الدرجات التقليدية "L" ، وسوف توعية بشكل أسرع من الدرجات التقليدية في نفس محتوى الكربون. ومع ذلك ، فإن تكوين المرحلة الثانوية يمثل مشكلة أكثر بالنسبة للحام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستينيسي العالي من التوعية.

مراحل intermetallic

نطاق درجة الحرارة لتشكيل المراحل المتداخلة ، & sigma ؛ و & chi ؛ ، هو 500-1050°C. فولاذ مقاوم للصدأ يحتوي على & سيغما ؛ و & chi ؛ مراحل خفضت بشكل كبير من مقاومة التآكل والصلابة. 5 ٪ من & Sigma ؛ سوف تقلل المرحلة من الصلابة بنسبة 50 ٪.

زيادة محتوى الكروم والموليبدينوم يعزز بشكل كبير هطول الأمطار للمراحل المتداخلة. في درجة الحرارة الحرجة ، وقت تشكيل & سيغما ؛ و & chi ؛ المراحل في الفولاذ المقاوم للصدأ أوستنيتي عالية الأداء أقل من دقيقة واحدة. لذلك ، يجب أن تشمل معلمات اللحام لهذه المواد مدخلات حرارة منخفضة (أقل من 1.5 كيلو جول/مم) ودرجات حرارة Interpass لا تتجاوز 100°ج ، وينبغي تقليل الوقت إلى درجة الحرارة الحرجة. يجب قياس درجة حرارة interpass للحام في نهاية اللحام ، وينبغي ضمان الدقة عن طريق القياسات الحرارية. يتم حظر الأقلام الملونة الحساسة لدرجة الحرارة لأنها تلوث اللحام.

في درجات الحرارة غير المثالية ، عادة ما يستغرق وقت هطول الأمطار لأي مركب intermetallic في الصفوف القياسية 100 ساعة أو أكثر. بسبب حركتها البطيئة ، هطول الأمطار & sigma ؛ و & chi ؛ المراحل ليست مشكلة أثناء معالجة وتصنيع الدرجات القياسية ، لكن خدمة درجات الحرارة العالية طويلة الأجل ليست متفائلة.

فصل اللحام

يعتبر المعدن لحام من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الأداء العالي الأداء معرضًا بشكل خاص لتصنيف الموليبدينوم. يحدث التجميع الدقيق أثناء التصلب لأن المعدن الصلب الأول يحتوي على محتوى موليبدينوم أقل ، ويحتوي المعدن المتصل في وقت لاحق على محتوى موليبدينوم أعلى ، مما يؤدي إلى التدرج الدقيق لمحتوى الموليبدينوم. في 6 ٪ MO من الفولاذ المقاوم للصدأ ، قد تقل مساحة المنخفضة المنخفضة من مقاومة التآكل بشكل كبير.

لذلك ، من أجل تعويض التصنيف الدقيق ، يتطلب اللحام الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الأداء الأداء استخدام المعادن الحشو الزائدة. عند اللحام بنسبة 6 ٪ من الفولاذ المقاوم للصدأ ، من الأفضل استخدام معدن حشو يستند إلى النيكل مع محتوى الموليبدينوم الذي لا يقل عن 9 ٪ ، بحيث لا يقل محتوى الموليبدينوم في المنطقة الأولى من 6 ٪ ، بحيث يحافظ معدن اللحام على مقاومة تآكل جيدة.

نظرًا لمشاكل التجميع الدقيق ، لا يمكن لحام مكونات الصلب غير القابل للصدأ عالي الأداء والتي لا يمكن أن تكون ملحوظة بعد الحامى الذاتي (بدون معدن حشو). اللحام الذاتي مناسب فقط للحام التي يجب أن تكون حلًا بعد الحلول. يمكن أن يتجانس الصلب الحل لللحام ، ويقلل من التصنيف الدقيق ، واستعادة مقاومة التآكل.