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上上不銹鋼第九課:終端用戶技術要求和質量控制(一)

文章出處:人氣:-發表時間:2016-03-04 11:31【

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雙相不銹鋼制造加工的技術要求和質量控制方面一個關鍵的實際問題是焊接后性能的保持。必須通過合格的工藝使雙相不銹鋼原始供貨態的成分和加工確保焊后仍具有良好的性能。

6.1  標準試驗要求

6.1.1化學成分 

ASTM或EN標準是選擇第二代雙相不銹鋼的一個恰當的開始點。雙相不銹鋼中添加氮是有利的,既可以避免熱影響區(HAZ)出現過多的鐵素體,又可以使材料有更好的冶金學穩定性。雙相不銹鋼含氮量的上限就是氮在鋼水中的溶解度,從標準規定的氮含量范圍的最大值可以反映出來,但是所列出的最小氮含量不一定反映出最佳焊接特性所需的氮含量。例如S31803是2205雙相不銹鋼最初的標準[11]。S31803的氮含量在其 允許范圍0.08%~0.20%的下限時,2205與熱處理和焊接匹配性不好。實際經驗顯示, 對于2205雙相不銹鋼的焊接加工而言,“最小含氧量為0.14%”是必要的。由于經常要規定這一條件,為了方便需要焊接的終端用戶,將2205的S32205版本引入到雙相不銹鋼標準中。超級雙相不銹鋼也有較高的氮含量范圍,反映出人們對氮含量重要性的認識。

有一些終端用戶的雙相不銹鋼技術條件是基于“PREN”關系。盡管PREN值在對某一鋼類中成分平衡的不同牌號的耐腐蝕性排序可能有效,但為了滿足特定的PREN值而改變成分不一定會獲得合適的冶金學平衡。PREN值有助于從一系列牌號中選擇其中一個,但當應用于一種牌號的成分變化時,似乎鉻和鉬可被氮所替代,但從冶金學的角度看,鉻和鉬促進鐵素體相和金屬間相的形成,而氮促進奧氏體相,阻止金屬間相的形成。

因此,最好根據規范中所列的標準牌號來進行雙相不銹鋼成分的選擇,有可能每一牌號都限制了含氮量的上限。不論材料的成分如何規定,它都應當與焊接工藝評定所用的材料相同,這樣,評定對于加工制造預期的結果才是有意義的。

6.1.2固溶處理和淬火

除了化學成分,軋材的實際熱處理條件對于焊接也是重要的。奧氏體不銹鋼退火的目的是使金屬再結晶,并且使碳固溶。“L級”的超低碳不銹鋼可以采用水淬或相對較慢的空氣冷卻,因為重新形成有害碳化物需要的時間很長。但對于雙相不銹鋼而言,即使有理想的氮含量,在臨界溫度范圍內停留幾分鐘也對其耐腐蝕性和韌性不利[12]。當軋材慢速冷卻時,材料通過700~980℃(1300~1800℉)溫度范圍的時間不再容許進一步的受熱如焊接,所以留給焊工焊接出熱影響區(HAZ)無金屬間相的焊縫的時間較少。

盡管ASTM等標準允許某些雙相不銹鋼“水淬或通過其他方法快速冷卻”,但焊接的最佳冶金學條件是通過最快速地從退火溫度淬火得到的。然而,這樣忽視了水淬導致的變形和殘余應力的增加。對于薄板,空氣冷卻在現代化卷板生產線中效率高;但對厚板,水淬可以獲得對焊接而言最佳的冶金學條件。在淬火前使板材或組件冷卻 到700~980℃(1300~1800℉)會導致金屬間相的形成。

另一個保證最佳起始條件的方法是要求對軋材進行檢驗,確保其不存在有害的金屬間相。

ASTM A 9233運用金相檢查、沖擊試驗或腐蝕試驗來證明金屬間相未達到有害的程度。

這一試驗僅考慮是否已出現了有害相的析出。EN標準中不包括類似的試驗方法。采用這種試驗,可證明加工工藝保證在加工中不形成有害的金屬間相。此試驗類似于ASTM A 2624或EN ISO 3651-25試驗檢驗奧氏體不銹鋼是否存在碳化鉻導致的敏化。ASTM A 923標準僅包括2205(S31803和S32205),2507,255和S32520,但其他雙相不銹鋼將來也可能被納入。很多制造商采用這些試驗和類似試驗以及其他驗收標準,把它們作為焊接工藝評定的一部分。

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