Buscar
Tubo de acero inoxidable dúplex es un material de acero inoxidable con una estructura de doble fase de austenita y ferrita, con una relación de estructura típica de 50% de austenita y 50% de ferrita. Esta estructura le da alta resistencia, alta dureza y excelente resistencia a la corrosión, especialmente en el entorno de corrosión por estrés por cloruro. Sin embargo, durante el proceso de soldadura, la operación inadecuada conducirá al desequilibrio de fase, lo que afectará seriamente las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión de la tubería.
Causas del desequilibrio de fase en la soldadura
El ciclo de calor de soldadura afectará la microestructura del material principal y el área de soldadura. Las principales causas incluyen:
Entrada de calor demasiado alta o demasiado baja;
Velocidad de soldadura incorrecta;
Mal control de la temperatura de precalentamiento y la temperatura entre capas;
Velocidad de enfriamiento demasiado rápida o demasiado lenta;
Selección incorrecta de materiales de soldadura y gas de protección.
Los factores anteriores pueden hacer que la fase de austenita no se forme completamente, o inducir la precipitación de fases secundarias dañinas (como la fase σ y la fase χ), lo que hace que la microestructura del área de soldadura se desvíe de la relación ideal de 50:50.
Controlar la entrada de calor es una medida clave
Mantener la entrada de calor apropiada es el medio central para evitar el desequilibrio de fase. Generalmente se recomienda controlar la entrada de calor entre 0.5–2.5 kJ/mm. Si la entrada de calor es demasiado alta, promoverá la precipitación de la fase σ u otras fases frágiles; Si la entrada de calor es demasiado baja, el metal de soldadura puede enfriarse demasiado rápido, la fase de austenita no puede precipitarse por completo, la relación de ferrita aumenta y la tenacidad disminuye.
El uso de la soldadura múltiple de múltiples capas y la tecnología de soldadura estrecha puede reducir efectivamente la entrada de calor de un solo pase y reducir la formación de estructuras desfavorables.
Elija un método de soldadura adecuado
Los diferentes métodos de soldadura tienen un impacto significativo en el control de la estructura. Los métodos de soldadura comunes incluyen:
Soldadura de arco de tungsteno de gas (GTAW/TIG): adecuado para soldadura de raíz, entrada de calor controlable, que es propicio para la regulación de la estructura;
Soldadura por arco de metal de gas (GMAW/MIG): adecuado para soldaduras de llenado y limitación, y se pueden obtener buenas estructuras ajustando los parámetros de manera apropiada;
Soldadura por láser y soldadura por arco de plasma: la zona afectada por el calor es estrecha, y el control adecuado puede reducir la desviación de la estructura.
El uso de soldadura por arco pulsado puede lograr un control de entrada de calor más preciso y promover la formación de la fase de austenita.
Selección correcta de materiales de soldadura
La composición del material de relleno debe garantizar que el contenido de austenita en la soldadura pueda alcanzar el objetivo. Por lo general, se usa un cable o electrodo de soldadura con un contenido de níquel ligeramente más alto que el material base. Por ejemplo, el material de relleno para el material base UNS S32205 puede ser el cable de soldadura ER2209, que tiene un contenido de níquel de 8.5%-9.5%, que es más alto que el material base, para promover la regeneración de austenita después de la soldadura.
Además, se debe evitar el contenido de impureza del fósforo, el azufre y otras impurezas en el material de relleno para reducir la posibilidad de formar inclusiones dañinas.
La calidad de blindaje de gas es crucial
Durante la soldadura de TIG o la soldadura de MIG, la pureza y la composición del gas blindante juegan un papel importante en el control de la microestructura. Se debe seleccionar argón de alta pureza o gas mixto de argón/nitrógeno. La cantidad correcta de nitrógeno puede promover la formación de la fase de austenita y ayudar a mejorar la resistencia a las picaduras. Por lo general, un gas mixto con 1-2% de nitrógeno agregado tiene un efecto significativo en la optimización de la microestructura.
La infiltración de aire debe evitarse durante la soldadura para evitar la formación de capas de óxido o zonas de óxido límite de grano.
La velocidad de enfriamiento debe ser moderada
El enfriamiento demasiado rápido evitará que la austenita precipite en el tiempo, lo que resulta en una ferrita excesiva. El enfriamiento demasiado lento puede conducir a la precipitación de la fase σ. El método de enfriamiento ideal es el enfriamiento natural en el aire, evitando el enfriamiento del aire forzado o el enfriamiento de agua.
Para tuberías de paredes gruesas, las mantas de control de temperatura o las medidas de aislamiento post-soldados se pueden usar adecuadamente para garantizar que la curva de enfriamiento sea suave y la transformación de la microestructura sea suficiente.
Control de temperatura entre capas
En la soldadura de pasos múltiples, el control de la temperatura entre capas es uno de los pasos clave para evitar el desequilibrio de fase. Generalmente se recomienda que la temperatura entre capas no exceda los 150 ° C. La temperatura excesiva de la capa intermedia causará acumulación de calor, aumentará la velocidad de difusión del límite de grano e inducirá la precipitación de fases frágiles. El uso de un termómetro infrarrojo para monitorear la temperatura en tiempo real puede mejorar la capacidad de control del proceso de soldadura.
Tratamiento térmico posterior a la soldado y pruebas metalográficas
Para los tubos de acero dúplex para fines especiales, como los utilizados en áreas clave como la ingeniería marina y el equipo de aceite y gas, se recomienda realizar el recocido de solución posterior a la soldado (generalmente a 1050-1120 ° C) y luego enfriar rápidamente para restaurar la relación de estructura dúplex ideal y disolver precipitados nocivos.
Después de la soldadura, se debe usar un microscopio metalográfico para verificar la relación de fase del área de soldadura, o un detector de contenido de ferrita (como un instrumento de inducción magnética) debe usarse para el análisis cuantitativo para garantizar que el contenido de austenita esté entre 35% y 65%.
