Ferīta skaitlis divfāžu un austēnītisko nerūsējošā tērauda šuvēs: mērīšana un regulēšana

Ferīta skaitlis (FN) kvantificē tāda nerūsējošā tērauda metinājuma ferīta saturu, un metinātāji to regulē, jo tas ietekmē metinājuma veiktspēju. Divfāžu un superdivfāžu metinājumiem mērķis parasti ir aptuveni 30–70 FN, lai sasniegtu līdzsvarotu divfāžu struktūru, kamēr austēnītiskiem metinājumiem parasti tiek izvirzīts neliels, bet nenulles ferīta saturs — aptuveni 3–10 FN —, lai novērstu karstās plaisāšanas risku. FN visbiežāk tiek izmērīts ar kalibrētu ferītoskopu un prognozēts, izmantojot WRC-1992 diagrammu. Tas ir praktisks regulēšanas parametrs, kas saista metināšanas procedūru ar korozijas izturību un triecienizturību.

Ko apzīmē ferīta skaitlis
Ferīta skaitlis ir standartizēts magnētiskais indekss, nevis tieša tilpuma procentuālā daļa. Tas radās tāpēc, ka agrīnās "ferīta procentu" mērīšanas vērtības atšķīrās ļoti daudz starp dažādām laboratorijām, tāpēc rūpniecība pieņēma reproducējamu skalu, kas definēta pēc magnētiskās reakcijas un kuru var novest līdz sekundārajiem standartiem. Zemās koncentrācijās FN un ferīta tilpuma procenti ir tuvu viens otram, bet tie atšķiras, kad ferīta daudzums palielinās, tāpēc divfāžu specifikācijās pieņemamība norādīta FN vai pārveidotā procentuālajā daļā ar definētu metodi. Skaitlis ir svarīgs, jo ferīts un austēnīts uzvedas citādi: ferīts nodrošina izturību un pretestību hlorīdu izraisītai stresa korozijai, austēnīts nodrošina triecienizturību un izstiepjamību. Metinājums, kas kristalizējas ar nepareizu līdzsvaru, zaudē vienu īpašību, lai iegūtu otru.

Kāpēc austēnīta un divfāžu metinājumi atšķiras
Austenītiskajās kvalitātēs, piemēram, 304L un 316L, pamatmetāls ir būtībā pilnīgi austenītisks, bet metinājuma metāls tiek apzināti formulēts tā, lai sacietētu ar dažu procentu delta ferrīta saturu. Šis nelielais ferrīta daudzums pārtrauc nepārtrauktās austenīta grauda robežas un izšķīdina piemaisījumus, piemēram, sēru un fosforu, novēršot cietināšanas karstās plaisāšanas veidošanos. Pārāk mazs ferrīta daudzums — zem aptuveni 3 FN — rada plaisāšanās risku; pārāk liels daudzums — virs aptuveni 10–12 FN — var samazināt triecienizturību un, ilgstoši ekspluatējot, veicināt embrittlement (kristālstruktūras trauslumu). Divfāžu kvalitātēm darbojas pretēji: pamatmetāls jau ir līdzsvarota maisījuma veidā, un mērķis ir atkārtot šo līdzsvaru metinājumā. Pārāk daudz ferrīta divfāžu metinājumā — kas notiek tad, ja metinājums dzist pārāk ātri, lai austenīts varētu atkal veidoties — pasliktina triecienizturību un korozijas izturību, kamēr pārāk daudz austenīta samazina stiprību un var vietēji samazināt bedrīšanās izturību.

FN prognozēšana, izmantojot WRC-1992 diagrammu
WRC-1992 diagramma ir moderns rīks, lai prognozētu metinājuma ferītu pēc sastāva. Tā attēlo hroma ekvivalentu, kurā summējas ferītu veidojošie elementi, pret nikelīta ekvivalentu, kurā summējas austenītu veidojošie elementi, un no tā nolasa paredzamo FN vērtību. Hroma ekvivalents ir Cr + Mo + 0.7 × Nb, bet nikelīta ekvivalents ir Ni + 35 × C + 20 × N + 0.25 × Cu. Augstais koeficients pie slāpekļa parāda, kāpēc slāpekļa pievienošana virza metinājumu uz austenītu un kāpēc to apzināti izmanto divfāžu (duplex) piepildvielās un aizsarggāzēs. Salīdzinot pamatmetāla, piepildvielas un to dilūcijas paredzamo FN vērtību, metināšanas inženieris var izvēlēties patēriņa materiālus un dilūciju tā, lai rezultāts iekristu mērķa diapazonā jau pirms pirmā testa parauga izgatavošanas.

Tabula: Tipiski ferīta mērķi

Ferrīta mērīšana praksē
Ferrītskops ir darba zirgs ražošanas telpās. Tas pieliek magnētisko lauku metinājumam un mēra reakciju, kura ir proporcionāla ferīta saturam, tādējādi pēc kalibrēšanas pret akreditētiem standartiem sekundes laikā tiek iegūts tiešs FN rādījums. Tas ir nedestruktīvs, portatīvs un ļoti piemērots ražošanas pārbaudēm gan saknes, gan vāka šuvēm. Arbitrāžas vai pētnieciskiem nolūkiem metalogrāfiskā punktu skaitīšana ķīmiski apstrādātā šķērsgriezumā dod tilpuma procentuālo daļu, un abas metodes ir ietvertas atzītajos standartos. Veiciet vairākus mērījumus pa visu metinājumu un siltuma ietekmēto zonu, nevis tikai vienā punktā, jo dilūcija un atdzišana mainās gar un šķērsām metinājuma savienojumam. Ņemiet vērā arī to, ka ferrītskops mēra tikai to virsmas reģionu, kuru tas pieskaras, tāpēc slīpēšana, aukstā deformācija un virsmas piesārņojums var izkropļot rezultātu, un mērījumi uz mazā diametra liektām caurulēm var prasīt ģeometrisku korekciju. Aprīkotā laboratorijā ferīta mērījumu kombinē ar trieciena izturības un korozijas izturības testiem, lai pārliecinātos, ka labais rādījums patiešām atbilst pieļaujamai mehāniskajai un korozijas izturībai.

Ferrīta regulēšana caur procedūru
Divi procesu sviras regulēšanas faktori dominē ferīta kontrolē: siltuma pievade un slāpeklis. Siltuma pievade nosaka dzesēšanas ātrumu, bet dzesēšanas ātrums nosaka, cik daudz austēnīta var atkal veidoties no ferīta, kas pirmkārt kristalizējas. Divfāžu metināšanā pārāk mazā siltuma pievade rada ātru dzesēšanu, kas „aizsalst” pārāk daudz ferīta un trūkstošu austēnītu, tādējādi samazinot triecienizturību; pārāk liela siltuma pievade tik ļoti palēnina dzesēšanu, ka var veidoties starpmetāliskās fāzes. Kontrolēts diapazons — bieži ar starppasažu temperatūras augšējo robežu aptuveni 150 grādos pēc Celsija — nodrošina līdzsvarotu struktūru. Slāpeklis ir ķīmiskais regulēšanas faktors: dažu procentu slāpekļa pievienošana argona aizsarggāzē un pārāk sakausēta, nikelīga un slāpekļa bagāta metāla izvēle veicina austēnīta atkalveidošanos un paaugstina metinājuma korozijas izturību. Autogēnā metinājuma gadījumā jābūt īpaši uzmanīgam, jo metinājums bez piepildvielas un bez slāpekļa gāzē pilnībā balstās uz pamatmetāla ķīmisko sastāvu un novirzās uz pārāk daudzu ferītu, tāpēc divfāžu saknes metinājumus gandrīz vienmēr veic ar slāpekli saturošu aizmugures gāzi. Kļūda šajā jautājumā rada reālas sekas. Pārāk ferītbagāts divfāžu metinājums parāda zemu Charpy triecienizturību un var plaisāt hlorīdu izraisītā sprieguma ietekmē; pārāk ferītmazs metinājums zaudē izturību un plaisu pretestību; austēnitiskais metinājums ar pārāk mazu ferītu var plaisāt kristalizācijas laikā. Norādiet ferīta skaitļa (FN) diapazonu, prognozējiet to, izmantojot WRC-1992 metodi, kontrolējiet siltuma pievadi un slāpekļa saturu, un verificējiet ar ferītskopu — tad metinājuma kvalitāte kļūst kontrolēts, dokumentēts rezultāts, nevis vienkārši cerība.

Bieži uzdotie jautājumi
J: Kāds jābūt ferīta skaitlim 2205 divfāžu metinājumam?
A: Līdzsvarots 2205 metinājums parasti tiecas pēc aptuveni 30–60 FN; pārāk daudz ferīta samazina triecienizturību un korozijas izturību, bet pārāk maz — stiprumu.
J: Kā mēra ferīta skaitli pabeigtos metinājumos?
A: Visbiežāk ar kalibrētu ferītskopu, kas sekundes laikā nesagraujot nolasa FN; metalogrāfiskais punktu skaitīšanas paņēmiens tiek izmantots strīdu izšķiršanai un dod tilpuma procentu.

Divfāžu un austēnīta caurulēm, kas ir metinātas un pārbaudītas, lai sasniegtu kontrolētus ferīta mērķskaitļus, sazinieties ar Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. Tālrunis +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/