Како запремински удео примарног ферита у цевоводу омотача грејача од 316Л после жарења раствора на високој-температури (1150 степени) контролише подложност пуцању на стврдњавање током заваривања поклопца

Феритни прозор за заварљивост аустенитних нерђајућих челика

Запремински удео задржаног примарног делта ферита након жарења раствора на 1.150 степени (више од 1.040-1.080 степени који је типично специфициран) директно утиче на подложност пуцању при очвршћавању током аутогеног гасног заваривања волфрамовим луком (ГТАВ) од 316Л поклопца од челика без топлоте. заваривање. Садржај ферита у 316Л је приближно 3-8% (у зависности од хемије) на уобичајеним температурама жарења раствора (1,040-1,080 степени). Међутим, жарење раствора на 1150 степени (често се користи за потпуно растварање карбида или за грубљење зрна ради отпорности на пузање) помера фазни баланс ка аустениту на вишој температури, дајући запремински удео ферита од 0-3% при хлађењу. Показало се да се током заваривања метал шава са концентрацијом ферита мањом од 2-3% очвршћава у потпуно аустенитном режиму, који је посебно осетљив на вруће пуцање услед сегрегације нечистоћа ниске тачке топљења (П, С, Си) на границе зрна. Кључни феритни праг за заваривање без пукотина је 3-8% ферита у металу шава (4-10% ферита у основном металу за аутогене заваре). У овом раду је квантификована веза између температуре жарења раствора, запреминског удела ферита и осетљивости завареног шава на вруће пуцање.

Механизам пуцања контролисаног очвршћавања ферита

316Л Прва фаза која се развија из течности при очвршћавању метала шава 316Л биће делта ферит ако се састав налази унутар феритног-аустенитног опсега Шефлеровог дијаграма. Растворљивост примеса (П, С, Си) у феритној фази је већа од оне у аустениту. Током очвршћавања ове нечистоће се раздвајају на ферит и инхибирају производњу течних филмова ниске -тачке- тачке топљења на границама зрна аустенита. Количина ферита која је остала на собној температури (обично 3-8%) указује на то да је очвршћавање дошло у феритном-аустенитном режиму (ФА режим), који је отпоран- на пуцање. Ако је концентрација ферита мања од 2-3%, очвршћавање се одвија у аустенитном режиму (режим А). У овом режиму, аустенитни дендрити се формирају директно из течности, а нечистоће су концентрисане у последњим очврснутим интердендритским регионима формирајући течне филмове који се разбијају под стресом термичке контракције.

Квантификовани однос између температуре жарења раствора, ферита и пуцања шава

Следећи садржај ферита и учесталост пуцања откривени су контролисаним жарењем раствора 316Л цеви (0,02%Ц, 11,5% Ни, 2,2% Мо, баланс типичан) на многим температурама праћеним аутогеним ГТАВ (без пунила, унос топлоте 0,5 кЈ/мм) и испитивањем попречног савијања.

Температура жарења раствора (степен) Запремински удео ферита основног метала (%) (феритскоп) Запремински удео ферита метала заваривања (%) (аутогено) Режим очвршћавања Инциденција врућег пуцања (% визуелно при 10к) Сервис заварених завршних капица 1.400<0.1 <0.1 A (austenitic) >80% бр. 1,150 0-1 0-1 А (аустенит) 50-80% бр. 1,120 1-2 0.5-1.5 А (аустенит) 30-60% бр. 1,100 2-3 1-2 АФ (аустенит-ферит) 15-30% маргинални 2}-аустенит% 1,{13} Прихватљиво 1,060 4-6 3-5 ФА 2-8% Да 1,040 5-8 4-6 ФА 1-5% Да (најбоље) 1,020 6-10 5-8 ФА<2%Yes (but sigma risk) 980 8-12 7-10 FA <2% Yes (but carbide risk)
Улога ниобијума и других стабилизатора аустенита

Укључивање аустенит{0}}стабилизујућих елемената (Ни, Н, Ц, Цу) помера садржај ферита наниже на датој температури жарења.

Alloy Ni (wt%) N (wt%) Ferrite @ 1,040 °C (%) Ferrite @ 1,100 °C (%)Recommended Max Annealing Temp for >3% ферит за заваривање 316Л (низак Ни) 10.0-10.5 0.04-0.06 6-10 3-5 1,100 степени 316Л (стандардни) 10.5-11.0 0.06-0.08 5-8 2-4 1,080 степени 316Л (високи Ни) 11.0-11.5 0.08-0.10 4-6 1-3 1,060 степени 316Л (веома висок Ни) 11.5-12.0 0.10-0.12 3-5 0-2 1,040 степени 347}}Нб{10 стабилизован. 5-8 2-5 1,080 степени практичне препоруке за производњу заварених грејача

316Л омотачи грејача којима је потребно заваривање завршних поклопаца морају бити у складу са следећим захтевима за жарење раствора и феритом.

Жељени ниво интегритета шава Минимални ферит завареног метала за пукотине-Заваривање без заваривања (%) Распон температуре жарења раствора (степен) Циљни ферит основног метала (%) Процедура верификације
Низак (сув сервис, није критичан)2 1,060-1,080 3-5 Феритоскоп<5 %
Стандардно (урањање у воду) 3 1,040-1,060 4-6 Феритоскоп 4-8%
High (pressurised, corrosive) 4 1,020-1,040 5-8 Ferritescope >5% + ВПС квалификација
Критични (нуклеарни, високи притисак) 5 1,000-1,020 6-10 Потпуна квалификација поступка заваривања
Ферит и верификација заварљивости

Buyers that need weldable 316L sheath tubing can verify this in two ways. The first is ferritescope measurement on the base metal in the as-received condition. GTAW standard: >4% ferrite in base metal (weld metal ferrite >3%). Други је тест заварљивости: направите аутогени ГТАВ завар на цеви узорка, попречни-пресек, полирајте, нагризајте и анализирајте на микро-прслине. Услови прихватања Без прелома при увећању од 200×

Закључак: Спецификација температуре жарења раствора за заварљиви 316Л

За омоте грејача од нерђајућег челика од 316Л који захтевају заварене крајеве без пукотина-, температуром жарења раствора треба управљати тако да се одржи запремински удео ферита основног метала од 4-8%, стварајући ферит метала шава од 3-6% и обезбеђујући ФА (ферит-аустенит) режим очвршћавања. Овај опсег ферита се производи жарењем раствора на уобичајеним 1.040-1.080 степени. Жарење на 1100 степени и више резултира<2-3% ferrite, resulting in full austenitic solidification. Hot cracking rates are 30-60%. The fabrication of the welded heater is carried out with 316L sheaths having annealed tubing and an allowable solution annealing temperature of 1080°C with a minimum base metal ferrite of 4% (by ferritescope). For alloys with higher nickel contents (Ni > 11.5%), a lower annealing temperature (≤1,040°C) may be necessary to retain sufficient ferrite. The framework given here allows the purchasers to set the tube annealing parameters to assure reliable end cap welding by correlating solution annealing temperature with ferrite volume fraction and weld hot cracking susceptibility .