Kaip pirminio ferito tūrinė dalis 316 l šildytuvo apvalkalo vamzdeliuose po aukštos temperatūros (1 150 laipsnių) tirpalo atkaitinimo kontroliuoja jautrumą kietėjimui įtrūkimams suvirinant galinį dangtelį

Ferito langas, skirtas austenitinio nerūdijančio plieno suvirinimui

Išlaikyto pirminio delta ferito tūrio dalis po atkaitinimo tirpalu 1 150 laipsnių temperatūroje (didesnė nei 1 040 -1 080 laipsnių, kaip paprastai nurodoma) tiesiogiai priklauso nuo 316 l talpos elektrinio nerūdijančio plieno vamzdžių suvirinimo be galo dangtelio jautrumo kietėjimo įtrūkimams suvirinant autogeniniu volframo lankiniu dujomis (GTAW). Ferito kiekis 316 l yra maždaug 3-8 % (atsižvelgiant į chemiją) esant įprastinei tirpalo atkaitinimo temperatūrai (1040-1080 laipsnių). Tačiau tirpalo atkaitinimas 1150 laipsnių temperatūroje (dažnai naudojamas visiškai ištirpinti karbidus arba stambesnius grūdelius, kad būtų atsparus valkšnėjimui) aukštesnėje temperatūroje perkelia fazių balansą link austenito, todėl aušinant susidaro 0–3% ferito tūrio dalis. Įrodyta, kad suvirinimo metu suvirinimo metalas, kurio ferito koncentracija mažesnė nei 2-3%, kietėja visiškai austenitiniu režimu, kuris yra ypač jautrus karštajam trūkinėjimui dėl žemos lydymosi temperatūros priemaišų (P, S, Si) atsiskyrimo prie grūdelių ribų. Esminis ferito slenkstis suvirinant be įtrūkimų yra 3–8 % ferito suvirinimo metale (4–10 % ferito netauriajame metale autogeninėms siūlėms). Šiame darbe kiekybiškai įvertinamas ryšys tarp tirpalo atkaitinimo temperatūros, ferito tūrio dalies ir suvirinimo karštojo įtrūkimo jautrumo.

Ferito kontroliuojamo kietėjimo krekingo mechanizmas

316L Pirmoji fazė, kuri susidaro iš skysčio kietėjant 316L suvirintam metalui, bus delta feritas, jei sudėtis patenka į Schaeffler diagramos ferito-austenito diapazoną. Priemaišų (P, S, Si) tirpumas ferito fazėje yra didesnis nei austenito. Kietėjimo metu šios priemaišos pasiskirsto į feritą ir slopina žemos -lydymosi- temperatūros skystų plėvelių susidarymą ties austenito grūdelių ribomis. Kambario temperatūroje likusio ferito kiekis (paprastai 3-8 %) rodo, kad kietėjimas vyko ferito{10}}austenito režimu (FA režimu), kuris yra atsparus įtrūkimams. Jei ferito koncentracija mažesnė nei 2-3%, kietėjimas vyksta austenito režimu (A režimas). Šiuo režimu austenito dendritai susidaro tiesiai iš skysčio, o priemaišos koncentruojasi paskutiniuose kietėjančiuose interdendritiniuose regionuose, sudarydamos skystas plėveles, kurios suyra veikiamos terminio susitraukimo.

Kiekybinis ryšys tarp tirpalo atkaitinimo temperatūros, ferito ir suvirinimo įtrūkimų

Šis ferito kiekis ir įtrūkimų dažnis atskleidžiamas kontroliuojamu tirpalo atkaitinimu 316 l vamzdeliuose (0,02 % C, 11,5 % Ni, 2,2 % Mo, balansas tipiškas) esant daugeliui temperatūrų, po to autogeninis GTAW (be užpildo, šilumos įvadas 0,5 kJ/mm) ir skersinio lenkimo bandymas.

Tirpalo atkaitinimo temperatūra ( laipsnis ) Netauriojo metalo ferito tūrio dalis (%) (feritoskopas) Suvirinimo metalo ferito tūrio dalis (%) (autogeninis) Kietėjimo režimas Karšto įtrūkimo dažnis (% vizualinis esant 10x) Suvirinto galo dangtelio aptarnavimas 1 400<0.1 <0.1 A (austenitic) >80% Nr. 1,150 0-1 0-1 A (austenitas) 50-80% Nr. 1,120 1-2 0.5-1.5 A (austenitas) 30-60% Nr. 1,100 2-3 1-2 AF (austenitas-feritas) 15-30% ribinis 1,{080 3-5 2-4Austenitas-5%austenitas-5% 1,060 4-6 3-5 FA 2–8 % Taip 1,040 5-8 4-6 FA 1–5 % Taip (geriausias) 1,020 6-10 5-8 FA<2%Yes (but sigma risk) 980 8-12 7-10 FA <2% Yes (but carbide risk)
Niobio ir kitų austenito stabilizatorių vaidmuo

Įtraukus austenitą{0}}stabilizuojančius elementus (Ni, N, C, Cu), esant nurodytai atkaitinimo temperatūrai, ferito kiekis išstumiamas žemyn.

Alloy Ni (wt%) N (wt%) Ferrite @ 1,040 °C (%) Ferrite @ 1,100 °C (%)Recommended Max Annealing Temp for >3 % suvirinimo feritas 316L (mažas Ni) 10.0-10.5 0.04-0.06 6-10 3-5 1,100 laipsnio 316L (standartinis) 10.5-11.0 0.06-0.08 5-8 2-4 1,080 laipsnio 316L (didelis Ni) 11.0-11.5 0.08-0.10 4-6 1-3 1,060 laipsnio 316L (labai didelis Ni) 11.5-12.0 0.10-0.12 3-5 0-2 1,040 laipsnio 347}}(Nb/{047) (Nb/{040). 5-8 2-5 1,080 laipsnių praktinės suvirintų šildytuvų gamybos rekomendacijos

316L šildytuvo apvalkalai, kuriems reikia suvirinti galinį dangtelį, turi atitikti šiuos tirpalo atkaitinimo ir ferito reikalavimus.

Norimas suvirinimo vientisumo lygis Minimalus suvirinimo metalo feritas nuo įtrūkimų-Laisvojo suvirinimo (%) tirpalo atkaitinimo temperatūros diapazonas (laipsnis) Netauriojo metalo ferito tikslas (%) Patikrinimo procedūra
Žemas (sausas aptarnavimas, nekritinis)2 1,060-1,080 3-5 Feritoskopas<5 %
Standartinis (panardinamas į vandenį) 3 1,040-1,060 4-6 Feritoskopas 4-8 %
High (pressurised, corrosive) 4 1,020-1,040 5-8 Ferritescope >5% + WPS kvalifikacija
Kritinis (branduolinis, aukšto slėgio) 5 1,000-1,020 6-10 Viso suvirinimo procedūros kvalifikacija
Ferito ir suvirinamumo patikrinimas

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 proc.). Antrasis yra suvirinamumo testas: padarykite autogeninį GTAW suvirinimą ant mėginio vamzdžio, skerspjūvio, nupoliruokite, išgraviruokite ir analizuokite, ar nėra mikro-įtrūkimų. Priėmimo reikalavimas Nėra lūžių, kai padidinamas 200 kartų

Išvada: Suvirinamo 316L tirpalo atkaitinimo temperatūros specifikacija

316 l nerūdijančio plieno šildytuvų apvalkalams, kuriems reikalingos suvirinimo siūlės be įtrūkimų{1}}, tirpalo atkaitinimo temperatūra turi būti valdoma taip, kad netauriųjų metalų ferito tūrio dalis būtų 4-8 %, kad suvirinimo metalo feritas būtų 3–6 % ir būtų užtikrintas FA (ferito-austenito) kietėjimo režimas. Šis ferito diapazonas gaminamas tirpalo atkaitinimo būdu įprastu 1040-1080 laipsnių. Atkaitinimas 1100 laipsnių ir aukštesnėje temperatūroje lemia<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 .