מספר הפלריט בלחיצות נירוסטה דופלקס ונירוסטה אוסטניטי: מדידה ובקרה

מספר הפלריט, או FN, מודד את כמות הפלריט שבמפרק נירוסטה; טכנאיי ריתוך שולטים בו מכיוון שהוא משפיע על ביצועי המפרק. במפרקים דו-פאזיים ודו-פאזיים מתקדמים, התכולה הרצויה של פלריט היא בדרך כלל בין 30 ל-70 FN, כדי להשיג מבנה מאוזן של שתי פאזות; לעומת זאת, במפרקים אוסטניטיים מכוונים לרוב לתכולת פלריט קטנה אך לא אפסית, בערך בין 3 ל-10 FN, כדי למנוע סדיקות חמות. מדידת FN מתבצעת בדרך כלל בעזרת פלריטסקופ קליברטי, והחיזוי שלה נעשה בעזרת תרשים WRC-1992; זהו פרמטר בקרתי יישומי שמקשר את הליך הריתוך לעמידות בפני קורוזיה ולעוצמה.

מה מייצג מספר הפלריט
מספר הפלריט הוא אינדקס מגנטי סטנדרטי, לא אחוז נפח ישר. הוא פותח בגלל שמדידות מוקדמות של "אחוז פלריט" השתנו במידה רבה בין מעבדות שונות, ולכן התעשייה אימצה סקלה ניתנת לשחזור המוגדרת על פי תגובה מגנטית וניתנת לשיוך לסטנדרטים משניים. ברמות נמוכות, מספר הפלריט ואחוז הנפח של הפלריט קרובים זה לזה, אך הם מתפצלים ככל שהפלריט גדל, ולכן בדרישות לפלדה דו-פאזית מציינים את תנאי הקבלה כמספר פלריט או כאחוז המומר עם שיטה מוגדרת. המספר חשוב כי הפלריט והאוסטניט מתנהגים שונה: הפלריט מספק עמידות ותנגדות לנזילות תחת מתח חומצי כלורידי, בעוד שהאוסטניט מספק עמידות להתעכלות ודיקטליות. ריתוך שמתקרר עם איזון לא נכון מאבד תכונה אחת כדי להשיג את השנייה.

למה ריתוכים אוסטניטיים ודו-פאזיים שונים
בדרגות אוסטניטיות כגון 304L ו-316L המתכת הבסיסית היא אוסטניטית כמעט לחלוטין, אך מתכת הלחיצה מעוצבת בכוונה כך שתתגבש עם חלק קטן (מספר אחוזים) של פראיט דלתא. שבר הפראיט הקטן הזה מפרק את גבולות הגבישים האוסטניטיים הרציפים וממיס זרבים כגון גופרית וזרחן, ובכך מונע סדיקות חום בעת הקיבוע. כמות פראיט נמוכה מדי – פחות מ-3 FN – עלולה לגרום לסדיקות; כמות גבוהה מדי – מעל 10–12 FN – עלולה לפגוע בעמידות לשבירה ולגרום לקשיחות יתר לאחר חשיפה בשימוש. בדרגות דו-פازיות המצב הפוך: המתכת הבסיסית כבר מורכבת מתערובת מאוזנת, והמטרה היא לשחזר את האיזון הזה בלחיצה. פראיט עודף בלחיצה דו-פזית – שמתפתח כאשר הלחיצה מתקררת מהר מדי כדי שאוסטניט יוכל להיווצר מחדש – פוגע בעמידות לשבירה ובת Resistancת לקלקול, בעוד שאוסטניט עודף מפחית את העוצמה ועשוי לפגוע באופן מקומי בהתנגדות לקלקולים.

חיזוי FN בעזרת תרשים WRC-1992
תרשים ה-WRC-1992 הוא כלי מודרני לחיזוי פריטיות בלחיצה על-פי הרכב כימי. הוא מציג גרף של שקול הכרום, המסכם את היסודות היוצרים פריט, מול שקול הניקל, המסכם את היסודות היוצרים אוסטניט, ומאפשר לקרוא ממנו את ערך ה-FN הצפוי. שקול הכרום מחושב כ-Cr + Mo + 0.7 × Nb, ושקול הניקל מחושב כ-Ni + 35 × C + 20 × N + 0.25 × Cu. המקדם הגבוה על החנקן מדגים מדוע הוספת חנקן דוחפת את הלחיצה לכיוון האוסטניט, ולמה היא נמוכה במכוון במתכות ממלאות דו-פאזיות ובגזים להגנה. על-ידי השוואת ערך ה-FN המחושב של המתכת הבסיסית, המתכת הממלאת וההערכות שלהן, מהנדס לحام יכול לבחור מתכות ממלאות ורמת הדילוץ כך שיעלו בתוך התחום המטרה לפני שיכרות אפילו דוגמית אחת לבדיקה.

טבלה: יעדי פריטיות טיפוסיים

מדידת פראיט במעש
הפריטסקופ הוא הכלי המרכזי בקומה. הוא מייצר שדה מגנטי על הלחיצה ומודד את התגובה, אשר מתקשרת לתוכן הפerrיט, ונותן קריאה ישירה של FN תוך שניות לאחר קליברציה מול תקנים מאומתים. זהו בדיקת לא-הרסנית, ניידת, ומתאימה במיוחד לבדיקות ייצור על מעברי השורש והכיסוי. לצורך הכרעה או מחקר, ספירת נקודות מטלוגרפית על חתך אטש נותנת אחוז נפח, ושתי השיטות מוסדרות בתקנים מוכרים. יש לבצע מספר קריאות לאורך הלחיצה ואזור ההשפעה החום במקום קריאה אחת בלבד, מכיוון שההמסה והקירור משתנים לאורך ולרוחב המחבר. יש לזכור גם שפריטסקופ מודד רק את האזור המשטחי אותו הוא נוגע בו, ולכן גריסה, עיבוד קרה וזיהום משטח יכולים לפגוע בתוצאה, וקריאות על צינורות קמורים בקוטר קטן עשויים להצריך תיקון גאומטרי. במעבדה מצוידת, מדידת הפerrיט מלווה במבחני מכה ובמבחני קורוזיה כדי לאשר שמספר טוב אכן מתורגם לביצועים מכניים ולקורוזיה מקובלים.

שליטה על פריט באמצעות התהליך
שני מניעים תהליכיים שולטים בבקרה על פֶרִיט: כמות החום המוזרמת והחנקן. כמות החום המוזרמת קובעת את קצב ההתקררות, וקצב ההתקררות קובע כמה אוסטניט יכול להיווצר מחדש מהפריט שיצדד ראשון. בהלחמה דו-פазית, כמות חום מוזרמת נמוכה מדי יוצרת קירור מהיר שמקפיא יותר מדי פריט ומעכב את היווצרות האוסטניט, מה שפוגע בעמידות לשבירה; לעומת זאת, כמות חום מוזרמת גבוהה מדי מאיטה את הקירור במידה כה רבה שגורמת להיווצרות של פאזות בין-מתכתיות. טווח מבוקר, לעתים קרובות עם גבול עליון לטמפרטורת המעבר בין מסלולים (interpass) של כ-150 מעלות צלזיוס, שומר על איזון המבנה. החנקן הוא המניע הכימי: הוספת מספר אחוזים של חנקן לגז השמורה הארגון, וביחד עם בחירת חומר ריפוד עשיר בניקל וחנקן, מעודדת את היווצרות האוסטניט מחדש ומעלה את התנגדות הנזיל של המחבר. במקרה האוטוגני יש להתייחס בזריזות מיוחדת, משום שהמחבר שנעשה ללא חומר ריפוד וללא חנקן בגז הסגירה מסתמך לחלוטין על הרכבה הכימית של המתכת הבסיסית, ונדחה לכיוון פריט מופרז – ולכן מחברים בסיסיים דו-פאזיות מתבצעים כמעט תמיד עם גז סגירה עשיר בחנקן. שגיאה כאן יוצרת השלכות מוחשיות. מחבר דו-פازي עשיר בפריט מציג עמידות נמוכה לשבירה לפי מדד צ'רפי ויכול לסתעף תחת מתח כלורי; מחבר דל בפריט מאבד חוזק והתנגדות לחדירות; ומחבר אוסטני עם מעט מדי פריט עלול לסתעף במהלך הקיבוע. הגדרת טווח FN, חיזוי שלו לפי נוסחת WRC-1992, בקרה על כמות החום המוזרמת ועל החנקן, ואימות בעזרת מד-פריט (ferritescope) הופכים את איכות המחברים לתוצאה מבוקרת וממוסמכת, ולא לקויה.

שאלות נפוצות
שאלה: איזה מספר פריט (FN) צריך להיות בלחם דו-קומתי 2205?
תשובה: לחם דו-קומתי מאוזן מסוג 2205 מכוון בדרך כלל ל-30–60 FN; יותר מדי פריט מפחית את העמידות והתנגדות הליחה, בעוד שפחות מדי מפחית את העוצמה.
שאלה: כיצד נמדד מספר הפריט (FN) בלחמים גמורים?
תשובה: בדרך כלל באמצעות פריטומטר callibrated, הקורא את ה-FN ללא הרס תוך שניות; ספירת נקודות מטאלוגרפית משמשת להכרעה סופית ונותנת אחוז נפח.

לצינורות דו-קומטיים ואוסטניטיים שנלחנו ובודקו למטרות פריט מבוקרות, פנו ל-Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. טל' +86 577 8922 2595 / https://www.chinawqsteel.com/