Processo de soldagem duplex de aço inoxidável 2205 e precauções
Características estruturais: Austenita e ferrita na solução sólida na estufa representam cerca de metade de cada uma e possuem características estruturais bifásicas. Ele mantém as características de baixa contagem de condutores, resistência a corrosão por pite, trincas e corrosão sob tensão por cloreto do aço inoxidável ferrítico. Tem as vantagens de boa tenacidade, baixa temperatura de transição frágil, resistência à corrosão intergranular, boas propriedades mecânicas e soldabilidade.
O limite de escoamento e a resistência à corrosão sob tensão do aço inoxidável duplex são quase o dobro do aço inoxidável austenítico, o que pode economizar materiais sob o mesmo nível de pressão. O coeficiente de expansão linear do aço inoxidável austenítico é inferior ao do aço inoxidável austenítico e próximo ao do aço de baixo carbono. Tornar a conexão entre o aço inoxidável duplex e o aço carbono mais adequada tem um significado importante para a engenharia. Tanto o forjamento quanto a estampagem a frio são inferiores ao aço inoxidável austenítico.
Soldabilidade: O aço inoxidável duplex 2205 possui boa soldabilidade e baixa sensibilidade a trincas a frio e a quente durante a soldagem. Normalmente não há pré-aquecimento antes da soldagem e nenhum tratamento térmico após a soldagem. Devido ao alto teor de nitrogênio, a tendência da ferrita monofásica na zona afetada pelo calor é pequena. Quando os materiais de soldagem são selecionados corretamente e a energia da linha de soldagem é controlada neste momento, o desempenho geral é bom.
Fissuração a quente: A sensibilidade à fissuração a quente é muito inferior à do aço inoxidável austenítico. Isso ocorre porque o teor de níquel não é alto, as impurezas que formam facilmente eutéticos de baixo ponto de fusão são muito baixas e o filme líquido de baixo ponto de fusão não é fácil de formar. Além disso, não há perigo de rápido crescimento dos grãos em altas temperaturas.
Fragilização da zona afetada pelo calor: O principal problema da soldagem duplex de aço inoxidável não é a solda, mas a zona afetada pelo calor. Como a zona afetada pelo calor está em um estado de desequilíbrio de resfriamento rápido sob a ação dos ciclos térmicos de soldagem, mais ferrita é sempre retida após o resfriamento, o que aumenta a tendência à corrosão e a suscetibilidade à trinca induzida por hidrogênio (fragilidade).
Metalurgia da soldagem: Durante o processo de soldagem do aço inoxidável duplex, ocorre uma série de alterações na microestrutura do metal de solda e na zona afetada pelo calor sob a ação dos ciclos térmicos. Em altas temperaturas, a estrutura metalográfica do aço inoxidável duplex é ferrita e a austenita precipita durante o resfriamento. A quantidade de precipitação de austenita é afetada por muitos fatores.
As propriedades mecânicas e a resistência à corrosão das juntas soldadas de aço inoxidável duplex dependem da manutenção da proporção adequada da junta soldada. Portanto, a soldagem gira em torno de como garantir uma estrutura dupla face. Quando a quantidade de ferrita e austenita está próxima de 50%, o desempenho é bom e as propriedades dos materiais de base são próximas umas das outras. A alteração desta relação reduzirá a resistência à corrosão e as propriedades mecânicas das juntas soldadas de aço inoxidável duplex. O teor ideal de ferrita do aço inoxidável duplex 2205 é de 45%. Quando o teor de ferrita é inferior a 25%, a resistência e a capacidade de fissuração por corrosão sob tensão diminuem. O excesso de conteúdo de ferrita superior a 75% também afetará a resistência à corrosão e reduzirá a resistência ao impacto. .
Fatores de comparação: O equilíbrio de ferrita e austenita em juntas soldadas não é afetado apenas pelo conteúdo de elementos de liga no aço, mas também pelo metal de adição, ciclo térmico de soldagem e gás de proteção.
Influência dos elementos de liga: De acordo com pesquisas e um grande número de experimentos, verifica-se que o nitrogênio, o material de base, é muito importante. O nitrogênio desempenha um papel importante para garantir a formação suficiente de austenita no metal de solda e na zona afetada pelo calor após a soldagem. O nitrogênio (como o níquel) forma valores de austenita e expande os elementos de austenita, mas a capacidade do nitrogênio também é maior que a do níquel, o que pode prevenir o aparecimento de fases únicas após a soldagem e prevenir a precipitação de fases metálicas prejudiciais. Devido à influência do ciclo térmico da soldagem, quando a composição da soldagem autógena ou do metal de adição é igual à do metal base, o teor de ferrita do metal de solda aumenta acentuadamente e até mesmo aparece uma estrutura de ferrita pura. Para suprimir o aumento excessivo de ferrita na solda, o metal de soldagem com austenita principal é a tendência de soldagem do aço inoxidável duplex. Normalmente, os dois métodos consistem em adicionar níquel ou nitrogênio ao material de soldagem. Normalmente, o teor de níquel é 2% a 4% superior ao do metal base, por exemplo, o metal de adição 2205 tem um teor de níquel de até 8% a 10%. A proporção de solda contendo nitrogênio só pode melhorar o efeito da solda de níquel, mas a adição de nitrogênio pode não apenas atrasar a precipitação entre os metais, mas também melhorar a resistência e a resistência à corrosão do metal de solda. Atualmente, os materiais de enchimento são geralmente baseados na adição de níquel e, em seguida, na adição de nitrogênio com o mesmo teor do metal base.
Para aço inoxidável duplex 2205, o fio de soldagem Sandvik 22.8.3L (ER2209) é usado para soldagem TIG, e a haste de soldagem Avesta 2205AC/DC é usada para soldagem TIG para atender aos requisitos de materiais de soldagem. Essas características do aço inoxidável duplex 2205 e dos materiais de soldagem em elementos de liga fornecem uma certa faixa para a seleção dos parâmetros do processo de soldagem, ou seja, a energia da linha de soldagem, o que é muito benéfico para a soldagem.
Ciclo térmico: A maior característica da soldagem duplex de aço inoxidável é que o ciclo térmico da soldagem tem impacto na estrutura da junta soldada. Quer se trate da costura de solda ou da zona estrelada de filme quente, ocorrerá uma mudança de fase, o que terá um grande impacto no desempenho da junta soldada. Portanto, a soldagem multicamadas e multipassagens é benéfica. As soldas subsequentes têm um efeito de tratamento térmico na solda anterior. A ferrita no metal de solda é posteriormente transformada em austenita, e a austenita na zona afetada pelo calor adjacente à solda é A fase a granel também é aumentada, o que pode refinar os grãos de ferrita e reduzir a precipitação de carbonetos e nitretos de cristais e grãos limites, melhorando assim significativamente a estrutura e o desempenho de toda a junta soldada. Devido à influência do ciclo térmico de soldagem, os cordões de solda em contato com o meio devem ser soldados com aço inoxidável duplex, o que é oposto aos requisitos para a sequência de soldagem do aço inoxidável austenítico.
Influência dos parâmetros do processo: O número de processos de soldagem, ou seja, a energia da linha de soldagem, também desempenha um papel fundamental no equilíbrio da microestrutura bifásica. Como o aço inoxidável duplex tem 100% de ferrita em altas temperaturas, se a energia da linha for muito pequena. Se a taxa de resfriamento da zona afetada pelo calor for muito rápida, o excesso de ferrita precipitada da austenita continuará a existir sob o condições de super-resfriamento da estufa. Se a energia da linha for muito grande e a taxa de resfriamento muito lenta, embora uma quantidade suficiente de austenita possa ser obtida, isso também levará ao crescimento de grãos de ferrita na zona afetada pelo calor e à precipitação de fases metálicas prejudiciais iguais a 0, resultando em fragilização das juntas. . Para evitar a situação acima, as melhores medidas são controlar a energia de soldagem e a temperatura entre passes e utilizar metal de adição.
Influência do gás de proteção: Durante a soldagem a arco de tungstênio, 2% de nitrogênio pode ser adicionado ao gás argônio para evitar a perda de nitrogênio na superfície da solda devido à difusão, o que é benéfico para o equilíbrio entre ferrita e austenita.
