Metallmaterjalide keevitatavus viitab metallmaterjalide võimele saada suurepäraseid keevisliiteid kasutades teatud keevitusprotsesse, sealhulgas keevitusmeetodeid, keevitusmaterjale, keevitusspetsifikatsioone ja keevituskonstruktsioonivorme.Kui metalliga saab tavalisemate ja lihtsamate keevitusprotsesside abil saada suurepäraseid keevitusühendusi, peetakse seda headeks keevitusomadusteks.Metallmaterjalide keevitatavus jaguneb üldiselt kaheks aspektiks: protsessikeevitatavus ja rakenduskeevitatavus.
Protsessi keevitatavus: viitab võimalusele saada suurepäraseid defektideta keevisliiteid teatud keevitusprotsessi tingimustes.See ei ole metallile omane omadus, vaid seda hinnatakse kindla keevitusmeetodi ja kasutatud protsesside spetsiifiliste meetmete alusel.Seetõttu on metallmaterjalide protsessikeevitatavus tihedalt seotud keevitusprotsessiga.
Teeninduskeevitatavus: viitab sellele, mil määral keevisliide või kogu konstruktsioon vastab toote tehnilistes tingimustes määratud kasutusomadustele.Toimivus sõltub keeviskonstruktsiooni töötingimustest ja projektis esitatud tehnilistest nõuetest.Tavaliselt hõlmavad need mehaanilisi omadusi, vastupidavust madalal temperatuuril, rabedat purunemiskindlust, kõrge temperatuuri roomemist, väsimusomadusi, kestvat tugevust, korrosioonikindlust ja kulumiskindlust jne. Näiteks tavaliselt kasutatavatel roostevabadel terastel S30403 ja S31603 on suurepärane korrosioonikindlus ja 16MnDR ja 09MnNiDR madala temperatuuriga terastel on ka hea vastupidavus madalal temperatuuril.
Metallmaterjalide keevitamist mõjutavad tegurid
1.Materiaalsed tegurid
Materjalide hulka kuuluvad mitteväärismetallid ja keevitusmaterjalid.Samades keevitustingimustes on põhilised tegurid, mis määravad mitteväärismetalli keevitatavuse, selle füüsikalised omadused ja keemiline koostis.
Füüsikaliste omaduste osas: sellised tegurid nagu sulamistemperatuur, soojusjuhtivus, lineaarpaisumistegur, tihedus, soojusmahtuvus ja muud metalli tegurid mõjutavad kõiki protsesse nagu termiline tsükkel, sulamine, kristalliseerumine, faasimuutus jne. , mõjutades seeläbi keevitatavust.Madala soojusjuhtivusega materjalidel, nagu roostevaba teras, on suur temperatuurigradient, suur jääkpinge ja suur deformatsioon keevitamise ajal.Veelgi enam, kuna kõrgel temperatuuril viibimise aeg on pikk, kasvavad terad kuumusest mõjutatud tsoonis, mis kahjustab liigese jõudlust.Austeniitsel roostevabal terasel on suur lineaarne paisumiskoefitsient ning tugev liigeste deformatsioon ja pinge.
Keemilise koostise osas on kõige mõjukam element süsinik, mis tähendab, et metalli süsinikusisaldus määrab selle keevitatavuse.Enamik muid terase legeerivaid elemente ei soodusta keevitamist, kuid nende mõju on üldiselt palju väiksem kui süsinikul.Terase süsinikusisalduse suurenedes suureneb kõvenemise kalduvus, plastilisus väheneb ja keevituspraod võivad tekkida.Tavaliselt kasutatakse materjalide keevitatavuse hindamisel peamiste näitajatena metallmaterjalide tundlikkust keevitamisel tekkivate pragude suhtes ja keevisliite ala mehaaniliste omaduste muutusi.Seega, mida suurem on süsinikusisaldus, seda halvem on keevitatavus.Madala süsinikusisaldusega terasel ja madala legeerterasel, mille süsinikusisaldus on alla 0,25%, on suurepärane plastilisus ja löögikindlus, samuti on keevisliidete plastilisus ja löögikindlus pärast keevitamist väga head.Keevitamise ajal ei ole eelsoojendus ja keevitusjärgne kuumtöötlus vajalik ning keevitusprotsessi on lihtne juhtida, seega on sellel hea keevitatavus.
Lisaks mõjutavad keevitatavust erineval määral terase sulatus- ja valtsimisseisund, kuumtöötlemise olek, organisatsiooniline olek jne.Terase keevitatavust saab parandada terade rafineerimise või rafineerimise ning kontrollitud valtsimisprotsesside abil.
Keevitusmaterjalid osalevad vahetult keevitusprotsessi käigus keemilistes metallurgilistes reaktsioonides, mis määravad keevismetalli koostise, struktuuri, omadused ja defektide tekke.Kui keevitusmaterjalid on valesti valitud ega ühti mitteväärismetalliga, ei teki mitte ainult kasutusnõuetele vastavat liitekohta, vaid tekivad ka defektid nagu praod ja konstruktsiooniomaduste muutused.Seetõttu on keevitusmaterjalide õige valik kvaliteetsete keevisliidete tagamisel oluline tegur.
2. Protsessi tegurid
Protsessi tegurid hõlmavad keevitusmeetodeid, keevitusprotsessi parameetreid, keevitusjärjestust, eelsoojendust, järelkuumutamist ja keevitusjärgset kuumtöötlust jne. Keevitusmeetodil on suur mõju keevitatavusele, peamiselt kahes aspektis: soojusallika omadused ja kaitsetingimused.
Erinevatel keevitusmeetoditel on väga erinevad soojusallikad võimsuse, energiatiheduse, maksimaalse kuumutustemperatuuri jms osas. Erinevate soojusallikate all keevitatud metallidel on erinevad keevitusomadused.Näiteks elektriräbu keevitamise võimsus on väga kõrge, kuid energiatihedus on väga madal ja maksimaalne küttetemperatuur ei ole kõrge.Kuumutamine on keevitamise ajal aeglane ja kõrgel temperatuuril viibimise aeg pikk, mille tulemuseks on jämedate terade tekkimine kuumustsoonis ja löögitugevuse oluline vähenemine, mis tuleb normaliseerida.Parendama.Seevastu elektronkiirkeevitus, laserkeevitus ja muud meetodid on väikese võimsusega, kuid suure energiatihedusega ja kiire kuumenemisega.Kõrgel temperatuuril viibimisaeg on lühike, kuumusest mõjutatud tsoon on väga kitsas ja teravilja kasvu oht puudub.
Keevitusprotsessi parameetrite reguleerimine ja muude protsessimeetmete (nt eelsoojendus, järelkuumutamine, mitmekihiline keevitamine ja vahekihtide temperatuuri reguleerimine) rakendamine võib reguleerida ja kontrollida keevitamise termilist tsüklit, muutes seeläbi metalli keevitatavust.Kui võtta kasutusele meetmed, nagu eelsoojendus enne keevitamist või kuumtöötlus pärast keevitamist, on täiesti võimalik saada keevisliideid ilma pragudeta, mis vastavad toimivusnõuetele.
3. Struktuurilised tegurid
See viitab peamiselt keeviskonstruktsiooni ja keevisliidete konstruktsioonivormile, näiteks selliste tegurite mõjule nagu konstruktsiooni kuju, suurus, paksus, vuugi soone vorm, keevisõmbluse paigutus ja selle ristlõike kuju keevitatavusele.Selle mõju väljendub peamiselt soojusülekandes ja jõuseisundis.Erinevatel plaatide paksustel, erinevatel liitevormidel või soonte kujudel on erinevad soojusülekande kiiruse suunad ja kiirused, mis mõjutavad sulabasseini kristalliseerumissuunda ja tera kasvu.Konstruktsioonilüliti, plaadi paksus ja keevisõmbluse paigutus määravad vuugi jäikuse ja vaoshoituse, mis mõjutab liite pingeseisundit.Kehv kristallmorfoloogia, tugev pingekontsentratsioon ja liigne keevituspinge on keevituspragude tekkimise põhitingimused.Konstruktsioonis on vuugi jäikuse vähendamine, ristkeevisõmbluste vähendamine ja erinevate pingekontsentratsiooni põhjustavate tegurite vähendamine kõik olulised meetmed keevitatavuse parandamiseks.
4. Kasutustingimused
See viitab töötemperatuurile, koormustingimustele ja töökeskkonnale keeviskonstruktsiooni kasutusperioodil.Need töökeskkonnad ja töötingimused nõuavad keevitatud konstruktsioonide vastavat jõudlust.Näiteks madalatel temperatuuridel töötavatel keeviskonstruktsioonidel peab olema habras purunemiskindlus;kõrgel temperatuuril töötavatel konstruktsioonidel peab olema libisemiskindlus;vahelduva koormuse all töötavatel konstruktsioonidel peab olema hea väsimuskindlus;happe-, leelis- või soolakeskkonnas töötavad struktuurid Keevitatud mahutil peab olema kõrge korrosioonikindlus jne.Ühesõnaga, mida karmimad on kasutustingimused, seda kõrgemad on keevisliidete kvaliteedinõuded ja seda raskem on tagada materjali keevitatavust.
Metallmaterjalide keevitatavuse identifitseerimis- ja hindamisindeks
Keevitusprotsessi käigus läbib toode keevitustermilisi protsesse, metallurgilisi reaktsioone, aga ka keevituspingeid ja deformatsioone, mille tulemuseks on keemilise koostise, metallograafilise struktuuri, suuruse ja kuju muutused, mistõttu keevisliite toimivus erineb sageli keevisliidete omast. alusmaterjal, mõnikord isegi Ei vasta kasutusnõuetele.Paljude reaktiivsete või tulekindlate metallide puhul tuleks kvaliteetsete ühenduste saamiseks kasutada spetsiaalseid keevitusmeetodeid, nagu elektronkiirkeevitus või laserkeevitus.Mida vähem varustustingimusi ja vähem raskusi on vaja materjalist hea keevisühenduse tegemiseks, seda parem on materjali keevitatavus;vastupidi, kui on vaja keerulisi ja kalleid keevitusmeetodeid, spetsiaalseid keevitusmaterjale ja protsessimeetmeid, tähendab see, et materjal on kehv.
Toodete valmistamisel tuleb esmalt hinnata kasutatud materjalide keevitatavust, et teha kindlaks, kas valitud konstruktsioonimaterjalid, keevitusmaterjalid ja keevitusmeetodid on sobivad.Materjalide keevitatavuse hindamiseks on palju meetodeid.Iga meetod võib seletada ainult teatud keevitatavuse aspekti.Seetõttu on keevitatavuse täielikuks kindlaksmääramiseks vaja katseid.Katsemeetodid võib jagada simulatsioonitüübiks ja eksperimentaalseks tüübiks.Esimene simuleerib keevitamise kütte- ja jahutusomadusi;viimane testib vastavalt tegelikele keevitustingimustele.Katse sisu on peamiselt selleks, et tuvastada mitteväärismetalli ja keevismetallide keemilist koostist, metallograafilist struktuuri, mehaanilisi omadusi ja keevitusdefektide olemasolu või puudumist ning määrata madalal temperatuuril, kõrgel temperatuuril, korrosioonikindlust ja vastupidavust. keevisühenduse pragunemiskindlus.
Tavaliselt kasutatavate metallmaterjalide keevitusomadused
1. Süsinikterase keevitamine
(1) Madala süsinikusisaldusega terase keevitamine
Madala süsinikusisaldusega terasel on madal süsinikusisaldus, madal mangaani- ja ränisisaldus.Tavaolukorras ei põhjusta see keevitamise tõttu tõsist struktuuri kõvenemist ega karastamist.Seda tüüpi terasel on suurepärane plastilisus ja löögikindlus, samuti on selle keevisliidete plastilisus ja sitkus ülimalt hea.Eel- ja järelsoojendus ei ole üldjuhul keevitamise ajal vajalik ning rahuldava kvaliteediga keevisliidete saamiseks pole protsessi erimeetmeid vaja.Seetõttu on madala süsinikusisaldusega terasel suurepärane keevitusjõudlus ja see on kõigi teraste seas parima keevitusvõimega teras..
(2) Keskmise süsinikusisaldusega terase keevitamine
Keskmise süsinikusisaldusega terasel on suurem süsinikusisaldus ja selle keevitatavus on halvem kui madala süsinikusisaldusega terasel.Kui CE on alampiiri lähedal (0,25%), on keevitatavus hea.Süsinikusisalduse suurenedes suureneb kalduvus kõveneda ja kuumusest mõjutatud tsoonis tekib kergesti madala plastilisusega martensiidi struktuur.Kui keevisõmblus on suhteliselt jäik või keevitusmaterjalid ja protsessi parameetrid on valesti valitud, võivad tekkida külmad praod.Mitmekihilise keevituse esimese kihi keevitamisel tõuseb keevisõmblusesse sulatatud mitteväärismetalli suure osakaalu tõttu süsinikusisaldus, väävli- ja fosforisisaldus, mistõttu on kerge tekkida kuumad praod.Lisaks suureneb stomati tundlikkus ka kõrge süsinikusisalduse korral.
(3) Kõrge süsinikusisaldusega terase keevitamine
Kõrge süsinikusisaldusega teras, mille CE-sisaldus on üle 0,6%, on kõrge karastatavusega ning kaldub tootma kõva ja rabedat suure süsinikusisaldusega martensiiti.Keevisõmblustes ja kuumusest mõjutatud tsoonides võivad tekkida praod, mis muudab keevitamise keeruliseks.Seetõttu ei kasutata seda tüüpi terast üldjuhul keeviskonstruktsioonide valmistamiseks, vaid seda kasutatakse suure kõvaduse või kulumiskindlusega komponentide või osade valmistamiseks.Suurem osa nende keevitustöödest on kahjustatud osade parandamiseks.Neid osi ja komponente tuleks enne keevitusremonti lõõmutada, et vähendada keevituspragusid, ja seejärel pärast keevitamist uuesti kuumtöödelda.
2. Madala legeeritud kõrgtugeva terase keevitamine
Madala legeeritud kõrgtugeva terase süsinikusisaldus ei ületa üldjuhul 0,20% ja legeerivate elementide kogusisaldus ei ületa üldjuhul 5%.Just seetõttu, et madala legeeritud kõrgtugev teras sisaldab teatud koguses legeerelemente, erineb selle keevitusomadused süsinikterasest mõnevõrra.Selle keevitusomadused on järgmised:
(1) Keevituspraod keevisliidetes
Külmkrakitud vähelegeeritud kõrgtugev teras sisaldab C, Mn, V, Nb ja muid terast tugevdavaid elemente, mistõttu on seda kerge keevitamise ajal karastada.Need karastatud struktuurid on väga tundlikud.Seega, kui jäikus on suur või tõkestuspinge suur, võib ebaõige keevitusprotsess kergesti tekitada külma pragusid.Pealegi on seda tüüpi pragudel teatav viivitus ja see on äärmiselt kahjulik.
Taaskuumutuspraod (SR) Taaskuumutuspraod on teradevahelised praod, mis tekivad jämedateralises piirkonnas sulatusliini lähedal keevitusjärgse pinge leevendamise kuumtöötluse või pikaajalise kõrge temperatuuriga töötamise käigus.Üldiselt arvatakse, et see tekib keevitamise kõrge temperatuuri tõttu, mille tõttu V, Nb, Cr, Mo ja muud karbiidid HAZ-i lähedal on austeniidis lahustunud.Neil ei ole aega pärast keevitamist jahutamisel sadestuda, vaid PWHT ajal hajuvad ja sadestuvad, tugevdades nii kristallstruktuuri.Sees koondub roomamise deformatsioon pinge lõdvestamise ajal terade piiridele.
Madala legeeritud kõrgtugevast terasest keevisliited ei ole üldiselt altid uuesti kuumenevate pragude tekkeks, nt 16MnR, 15MnVR jne. Kuid Mn-Mo-Nb ja Mn-Mo-V seeria madala legeeritud kõrgtugevate teraste puhul, nagu nt. 07MnCrMoVR, kuna Nb, V ja Mo on elemendid, mis on uuesti kuumutuspragude suhtes väga tundlikud, tuleb seda tüüpi terast keevitusjärgse kuumtöötluse ajal töödelda.Tuleks olla ettevaatlik, et vältida kuumutuspragude tundlikku temperatuuripiirkonda, et vältida kuumutuspragude tekkimist.
(2) Keevisliidete murenemine ja pehmendamine
Pingutus-vananemine murenemine Keevisliited peavad enne keevitamist läbima erinevaid külmprotsesse (tooriku lõikamine, tünnivaltsimine jne).Teras tekitab plastilise deformatsiooni.Kui ala kuumutatakse veelgi temperatuurini 200–450 °C, toimub tüve vananemine..Pingutusvananemine vähendab terase plastilisust ja tõstab hapra ülemineku temperatuuri, mille tulemuseks on seadmete haprad purunemised.Keevitusjärgne kuumtöötlemine võib kõrvaldada keevitatud konstruktsiooni sellise vananemise ja taastada selle sitkuse.
Keevisõmbluste ja kuumusest mõjutatud tsoonide murenemine Keevitamine on ebaühtlane kuumutamis- ja jahutusprotsess, mille tulemuseks on ebaühtlane struktuur.Keevisõmbluse (WM) ja kuumustsooni (HAZ) rabe üleminekutemperatuur on kõrgem kui mitteväärismetallil ja on liite nõrk lüli.Keevitusliini energial on oluline mõju madala legeeritud kõrgtugeva terase WM ja HAZ omadustele.Madala legeeritud kõrgtugevat terast on lihtne karastada.Kui liini energia on liiga väike, ilmub martensiit HAZ-i ja põhjustab pragusid.Kui joone energia on liiga suur, muutuvad WM-i ja HAZ-i terad jämedaks.Põhjustab liigese hapraks muutumist.Võrreldes kuumvaltsitud ja normaliseeritud terasega on madala süsinikusisaldusega karastatud ja karastatud terasel tõsisem kalduvus liigsest lineaarsest energiast põhjustatud HAZ-i haprusele.Seetõttu tuleks keevitamisel liini energia piirata teatud vahemikus.
Keevisliidete kuumusest mõjutatud tsooni pehmenemine Keevitussoojuse toimel kuumeneb madala süsinikusisaldusega karastatud ja karastatud terase soojustsooni (HAZ) väliskülg üle karastustemperatuuri, eriti Ac1 lähedal asuv ala, mis tekitab vähenenud tugevusega pehmendava tsooni.Struktuurne pehmenemine HAZ-tsoonis suureneb koos keevitusliini energia ja eelsoojendustemperatuuri tõusuga, kuid üldiselt on tõmbetugevus pehmendatud tsoonis siiski kõrgem kui mitteväärismetalli standardväärtuse alumine piir, seega on kuumusest mõjutatud tsoon. Seda tüüpi teras pehmendab Kuni töötlus on korralik, ei mõjuta probleem vuugi jõudlust.
3. Roostevaba terase keevitamine
Roostevaba terase saab jagada nelja kategooriasse vastavalt selle erinevatele teraskonstruktsioonidele, nimelt austeniitsest roostevabast terasest, ferriitsest roostevabast terasest, martensiitsest roostevabast terasest ja austeniit-ferriit-dupleks-roostevabast terasest.Järgnevalt analüüsitakse peamiselt austeniitse roostevaba terase ja kahesuunalise roostevaba terase keevitusomadusi.
(1) Austeniitse roostevaba terase keevitamine
Austeniitset roostevaba terast on lihtsam keevitada kui teisi roostevaba terasid.Ühelgi temperatuuril ei toimu faasimuutust ja see ei ole tundlik vesiniku rabeduse suhtes.Austeniitsest roostevabast terasest liitekohal on ka keevitatud olekus hea plastilisus ja sitkus.Peamised keevitamise probleemid on: keevitamisel tekkiv kuumpragunemine, murenemine, teradevaheline korrosioon ja pingekorrosioon jne. Lisaks on halva soojusjuhtivuse ja suure joonpaisumisteguri tõttu suured keevituspinged ja deformatsioonid.Keevitamisel peaks keevitussoojussisend olema võimalikult väike, eelsoojendust ei tohiks olla ning vahekihtide temperatuuri tuleks alandada.Vahekihtide temperatuur peaks olema alla 60 °C ja keevisliited peaksid olema astmelised.Soojussisendi vähendamiseks ei tohiks keevituskiirust liigselt suurendada, vaid keevitusvoolu tuleks vastavalt vähendada.
(2) Austeniit-ferriitse kahesuunalise roostevaba terase keevitamine
Austeniit-ferriitne dupleksroostevaba teras on dupleksroostevaba teras, mis koosneb kahest faasist: austeniit ja ferriit.See ühendab endas austeniitse ja ferriitterase eelised, nii et sellel on kõrge tugevus, hea korrosioonikindlus ja lihtne keevitamine.Praegu on kolme peamist tüüpi roostevaba dupleksterast: Cr18, Cr21 ja Cr25.Seda tüüpi terase keevitamise peamised omadused on järgmised: madalam termiline kalduvus võrreldes austeniitse roostevaba terasega;madalam hapruse kalduvus pärast keevitamist, võrreldes puhta ferriitse roostevaba terasega, ja ferriidi karestumise aste keevitussoojusmõjutsoonis See on ka madalam, seega on keevitatavus parem.
Kuna seda tüüpi terasel on head keevitusomadused, ei ole keevitamise ajal eel- ja järelkuumutamine vajalik.Õhukesed plaadid tuleks keevitada TIG-ga ning keskmised ja paksud plaadid saab keevitada kaarkeevitusega.Kaarkeevitusega keevitamisel tuleks kasutada mitteväärismetalliga sarnase koostisega spetsiaalseid keevitusvardaid või madala süsinikusisaldusega austeniitseid keevitusvardaid.Niklipõhiseid sulamist elektroode saab kasutada ka Cr25 tüüpi kahefaasilise terase jaoks.
Kahefaasilistes terastes on suurem ferriidi osakaal ja ferriitterastele omased rabedustendentsid, nagu rabedus 475 °C juures, σ-faasiline rabedus ja jämedad terad, on endiselt olemas ainult austeniidi olemasolu tõttu.Tasakaalustava efekti abil saab mõningast leevendust, kuid keevitamisel tuleb siiski tähelepanu pöörata.Ni-vaba või madala Ni-sisaldusega roostevaba dupleksterase keevitamisel on tendents ühefaasilise ferriidi ja terade jämestumisele kuumusest mõjutatud tsoonis.Sel ajal tuleks tähelepanu pöörata keevitussoojussisendi kontrollimisele ning püüda kasutada väikest voolu, suurt keevituskiirust ja kitsa kanaliga keevitust.Ja mitmekäiguline keevitamine, et vältida terade jämedust ja ühefaasilist ferritiseerumist kuumusest mõjutatud tsoonis.Kihtidevaheline temperatuur ei tohiks olla liiga kõrge.Järgmine käik on kõige parem keevitada pärast jahutamist.
Postitusaeg: 11. september 2023