פלדות אל חלד אוסטיניותבדרך כלל יש מבנה מיקרו המורכב מאוסטניט טהור בטמפרטורת החדר; עם זאת, גרסאות מסוימות מכילות כמות קטנה של פריט, המסייעת במניעת פיצוח חם. בשל יכולת הריתוך המעולה שלהן, פלדות אל-חלד אוסטניטיות נמצאות בשימוש נרחב בתעשיות כמו עיבוד כימי וייצור מכלי לחץ למגזר הנפט. עם זאת, אם פעולות ריתוך מבוצעות בצורה לא נכונה, פלדות אל-חלד אוסטניטיות רגישות לבעיות שונות, כולל קורוזיה בין-גרגירית, סדקים חמים, פיצוח קורוזיה במתח ויצירת חרוזי ריתוך לקויים.
מהן בעיות הריתוך הקשורות לנירוסטה אוסטניטית?
I. קורוזיה בין-גרגירית
א. גורמים לקורוזיה בין-גרגירית
קורוזיה בין-גרגירית מתרחשת בגבולות התבואה; לפיכך, היא מכונה קורוזיה בין-גרגירית. הוא מייצג את אחת מצורות השפלה המסוכנות ביותר עבור פלדות אל-חלד אוסטניטיות. הוא מאופיין בקורוזיה החודרת עמוק לתוך המתכת לאורך גבולות התבואה, וכתוצאה מכך ירידה הן בתכונות המכניות והן בעמידות הקורוזיה של המתכת.
כאשר פלדת אל חלד אוסטניטית מוחזקת בטווח הטמפרטורות של 450 מעלות עד 850 מעלות למשך תקופה מסוימת, משקעים כרום קרבידים (Cr23C6) בגבולות התבואה. הכרום הנדרש עבור משקעים זה נמשך בעיקר משכבות פני השטח של הגרגירים; אם הכרום מבפנים הגרגירים לא יכול להתפזר החוצה במהירות מספיקה כדי לחדש את שכבות פני השטח הללו, תכולת הכרום בגבולות הגרגירים-במיוחד בשכבות פני השטח של הגרגרים-יירד, וייצור "אזור מדולדל- בכרום". תחת השפעת מדיה קורוזיבית אגרסיבית, האזורים המדוללים בכרום- אלה בגבולות התבואה הופכים רגישים להתקפה, וכתוצאה מכך קורוזיה בין-גרעינית. נירוסטה המושפעת מקורוזיה בין-גרגירית עשויה להפגין שינויים נראים לעין על פני השטח שלה; עם זאת, כאשר הוא נתון ללחץ, הוא ישבר לאורך גבולות התבואה, וכתוצאה מכך אובדן כמעט מוחלט של חוזק מבני.
ב. אמצעים למניעת קורוזיה בין-גרגירית
בחר אלקטרודות ריתוך מנירוסטה עם תכולת פחמן נמוכה במיוחד (C פחות או שווה ל-0.03%) או כאלו המכילות יסודות מייצבים כגון טיטניום או ניוביום.
השתמש בפרמטרי ריתוך "נמוך-חום-כניסה". המטרה היא למזער את זמן השהייה בטווח הטמפרטורות הקריטי (450 מעלות -850 מעלות). זה מושג על ידי ניצול זרמי ריתוך נמוכים, מהירויות נסיעה גבוהות, אורכי קשת קצרים והימנעות מתנועות אריגה רוחביות. ניתן ליישם שיטות קירור מאולצות (למשל, באמצעות לוחות גיבוי נחושת או קירור מים) על תפר הריתוך כדי להאיץ את קצב הקירור של המפרק המרותך ולהקטין את גודל האזור המושפע מהחום (HAZ).
בריתוך רב-מעבר, יש לשלוט בקפדנות על הטמפרטורה בין-מעברים; יש לאפשר לחרוז הריתוך הקודם להתקרר מתחת ל-60 מעלות לפני הנחת המעבר הבא. יש לרתך אחרון את תפר הריתוך בצד הרכיב שיהיה במגע עם המדיום המאכל. יש לבצע טיפול לאחר-תמיסת ריתוך: חומר העבודה מחומם לטמפרטורה שבין 1050 מעלות ל-1150 מעלות, ולאחר מכן מרווה. תהליך זה גורם למשקעי Cr23C6 בגבולות התבואה להתמוסס מחדש לתוך פנים התבואה, ובכך להחזיר מבנה מיקרו אוסטניטי אחיד.
II. פיצוח חם
גורמים לפיצוח חם
מרווח טמפרטורות גדול בין קווי הליקווידוס לסולידוס-שמשמעותו טווח טמפרטורות רחב במהלך תהליך ההתמצקות-מוביל להפרדה חמורה של זיהומים בנקודת -היתוך- נמוכה, הנוטים להתרכז בגבולות התבואה. יתר על כן, מקדם התפשטות תרמית גבוה גורם ללחצים משמעותיים במהלך הקירור וההתכווצות.
אמצעים לשליטה בפיצוח חם
שליטה במבנה המיקרו של מתכת הריתוך; באופן אידיאלי, מתכת הריתוך צריכה להציג מבנה דופלקס, כאשר תכולת הפריט נשמרת על או מתחת ל-3%-5%. הסיבה לכך היא שלפריט יש את היכולת להמיס כמויות משמעותיות של זיהומים מזיקים כמו גופרית (S) וזרחן (P). לשלוט בהרכב הכימי; הפחתת תכולת הניקל, הפחמן, הגופרית והזרחן במתכת הריתוך-תוך כדי הגדלת רמות היסודות כגון כרום, מוליבדן, סיליקון ומנגן-יכולה למזער את התרחשותם של פיצוח חם.
בחר סוג מתאים של ציפוי אלקטרודות. השימוש באלקטרודות מצופות מסוג -מימן- נמוך מעודדות עידון גרגירים במתכת הריתוך, מפחיתה הפרדת זיהומים ומשפרת את עמידות הסדקים. לעומת זאת, אלקטרודות מצופות מסוג חומצי- בעלות תכונות חמצון חזקות, המובילות לשריפה- משמעותית של אלמנטים מתגזרים וכתוצאה מכך להפחתה בעמידות לסדקים; יתר על כן, הם גורמים למבני גרגרים גסים-, מה שהופך את הריתוך לרגיש מאוד לסדקים חמים. השתמש בפרמטרי ריתוך וקצבי קירור מתאימים. השתמש בפרמטרי ריתוך "קרים"-במיוחד, זרם נמוך ומהירות נסיעה גבוהה-כדי למנוע התחממות יתר של בריכת הריתוך וכדי להקל על קירור מהיר; זה ממזער את ההפרדה ומשפר את עמידות הסדקים. בריתוך רב-, שולט בקפדנות על טמפרטורת המעבר; ודא שחרוז הריתוך הקודם התקרר ל-60 מעלות לפני הנחת החרוז הבא.
III. פיצוח קורוזיה במתח
גורמים לסדיקת קורוזיה במתח
פיצוח קורוזיה במתח (SCC) הוא תופעה של פיצוח מושהה המתרחשת במפרקים מרותכים כאשר הם נתונים למתח מתיחה בתוך סביבה קורוזיבית ספציפית. במפרקים מרותכים מנירוסטה אוסטניטית, SCC מייצג מצב חמור במיוחד של כשל, המתבטא כשבר שביר שאינו מלווה בעיוות פלסטי מקרוסקופי כלשהו.
אמצעים נגד פיצוח קורוזיה במתח
קבע נהלי יצירה, עיבוד והרכבה מתאימים כדי למזער ככל האפשר עיוותים שנגרמו מקירור-; להימנע מהרכבה כפויה; ולמנוע את החדרת פגמים שונים במשטח במהלך תהליך ההרכבה (מאחר ששריטות שונות הקשורות להרכבה ופגיעות קשת יכולות לשמש אתרי התחלת סדקים עבור SCC ומועדים להתפתח לבורות קורוזיה). בחר בחומרי ריתוך מתכלים בתבונה. המתכת הריתוך והמתכת הבסיסית צריכות להיות מותאמות היטב-כדי למנוע היווצרות של מיקרו-מבנים לא רצויים-כגון התגבשות גרגרים או מרטנזיט קשה ושביר. השתמש בתהליכי ריתוך מתאימים. ודא כי חרוז הריתוך מציג מורפולוגיה טובה, ללא פגמים שעלולים לגרום לריכוזי מתח או חריצים (למשל, חתך נמוך); יתר על כן, אמצו רצף ריתוך רציונלי כדי למזער את מתחי הריתוך השיוריים. יישם טיפולי{11}}הקלה במתח. זה כרוך בדרך כלל בטיפולי חום לאחר-ריתוך, כגון חישול מלא או חישול; במקרים שבהם קשה לבצע טיפול בחום, ניתן להשתמש בשיטות חלופיות-כגון-החיטה לאחר ריתוך או פיצוץ בירי-.
IV. יצירת חרוזי ריתוך גרועים
א. גורמים להיווצרות חרוזי ריתוך גרועים
בעת ריתוך נירוסטה אוסטניטית, התכולה הגבוהה של אלמנטים מתגזרים בתוך מתכת הריתוך גורמת לנזילות לקויה של בריכת הריתוך, מה שמוביל לעתים קרובות להיווצרות לקויה של משטח חרוז הריתוך. זה מתבטא בעיקר בהיווצרות הידרדרות בצד האחורי של מעבר השורש וגימור משטח מחוספס במעבר הכובע. בעוד שההשפעה של היווצרות משטח לקויה על ביצועי הריתוך אינה ברורה במיוחד בתנאי הפעלה של-טמפרטורות סביבה או גבוהות, בתנאי טמפרטורה-נמוכים, ריכוזי המתח הנגרמים על ידי פגמים כאלה יכולים להשפיע על ביצועי הטמפרטורות הנמוכות- של הריתוך באותה מידה כמו פגמי ריתוך פנימיים.
ב. אמצעים להיווצרות חרוזי ריתוך גרועים
ניתן לפתור ביעילות בעיות הנוגעות להיווצרות חרוזי ריתוך לקויים-כמו גם הבעיה של קורוזיה בין-גרגירית בתוך האזור המושפע מחום (-)- באמצעות אופטימיזציה של תהליכי ריתוך. באופן ספציפי, שימוש בגז טונגסטן קשת ריתוך (GTAW) עבור מעבר השורש, בשילוב עם שימוש בקלט חום ריתוך נמוך, מאפשר שליטה יעילה על המידה שבה ה-HAZ חשוף לטווח טמפרטורת הרגישות.
מַסְקָנָה
נירוסטה אוסטינית היא חומר בשימוש נרחב בתעשיות הכימיות והפטרוכימיות; עם זאת, הריתוך שלו נוטה לארבעה סוגים עיקריים של פגמים-כגון קורוזיה בין-גרגירית וסדקים חמים-שהגורמים העיקריים להם קשורים במידה רבה לבקרת טמפרטורה, הפרדה אלמנטרית ומתח שיורי. במקרה הטוב, נושאים אלה רק פוגעים במורפולוגיה של הריתוך; במקרה הרע, הם פוגעים באופן דרסטי בביצועי החומר או אפילו גורמים לשבר שביר. כתוצאה מכך, אסטרטגיות מניעה ובקרה אפקטיביות דורשות ניהול מקיף לאורך שלבים מרובים-כולל בחירת אלקטרודות, אופטימיזציה של פרמטרי ריתוך וטיפול לאחר-ריתוך-כאשר השליטה המדויקת של קלט החום משמשת כמוקד קריטי.