Nombre Parcourir:67 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2024-12-10 origine:Propulsé
L'acier inoxydable duplex est composé de deux phases, l'austénite et la ferrite. Lorsque le rapport des deux phases est d'environ 50 %, l'acier inoxydable duplex combine l'excellente ténacité et soudabilité de l'acier inoxydable austénitique avec la résistance plus élevée et la résistance à la corrosion sous contrainte de chlorure de l'acier inoxydable ferritique, ce qui lui confère les avantages de l'acier inoxydable austénitique et ferritique. acier.
L'acier inoxydable duplex 2205 est produit par AvestaPolarit de Suède. La qualité commerciale est 2205CodePlusTow. Il a été inclus dans les normes A240 et A480 de l'ASTM et de l'ASME. Le numéro UNS est S32205. Il appartient à la deuxième génération d’acier inoxydable duplex. Le 2205CodePlusTow est différent du même acier inoxydable duplex 2205 avec le numéro UNS S31803. Il augmente la limite inférieure de la teneur en azote et réussit le test de précipitation nocive de la phase métallique. Le 2205CodePlusTow présente une résistance, une résistance à la corrosion et une stabilité métallurgique plus élevées après le soudage. Il est facile d’obtenir une structure biphasée équilibrée dans le joint soudé. La teneur élevée en azote inhibe plus efficacement la précipitation de phases métalliques nocives, ce qui est très bénéfique pour le soudage.
Le contrôle du soudage duplex de l’acier inoxydable et l’inspection après soudage sont des étapes clés pour garantir la qualité et les performances du soudage. En termes de contrôle du soudage, les paramètres de soudage tels que la vitesse de soudage, le courant et la tension doivent être strictement contrôlés pour garantir la stabilité du processus de soudage et la qualité de la soudure. Dans le même temps, le choix de la bonne méthode de soudage et des bons matériaux de soudage est également crucial, car ils affectent directement la solidité et la résistance à la corrosion du joint soudé.
L'acier inoxydable duplex 2205 a une bonne soudabilité et la sensibilité aux fissures à froid et aux fissures à chaud lors du soudage est relativement faible. Habituellement, aucun préchauffage n’est effectué avant le soudage, ni aucun traitement thermique après le soudage. En raison de la teneur élevée en azote, la tendance à la ferritisation monophasée de la zone affectée thermiquement est relativement faible. Lorsque le matériau de soudage est sélectionné de manière raisonnable et que l'énergie de la ligne de soudage est correctement contrôlée, le joint soudé a de bonnes performances globales.
La sensibilité aux fissures chaudes est bien inférieure à celle de l’acier inoxydable austénitique. En effet, la teneur en nickel n'est pas élevée et il y a très peu d'impuretés faciles à former des eutectiques à bas point de fusion, et il n'est pas facile de produire des films liquides à bas point de fusion. De plus, il n'y a aucun risque de croissance rapide des grains à des températures élevées.
Le principal problème du soudage duplex de l’acier inoxydable n’est pas la soudure, mais la zone affectée thermiquement. Parce que sous l'action du cycle thermique de soudage, la zone affectée par la chaleur est dans un état de non-équilibre de refroidissement rapide, et davantage de ferrite est toujours retenue après refroidissement, augmentant ainsi la tendance à la corrosion et la sensibilité à la fissuration induite par l'hydrogène (fragilisation). ).
L'acier inoxydable duplex contient environ 50 % de ferrite et présente également une fragilité à 475 ℃, mais il n'est pas aussi sensible que l'acier inoxydable ferritique.
Au cours du processus de soudage de l'acier inoxydable duplex, sous l'action du cycle thermique, l'organisation du métal fondu et de la zone affectée thermiquement subit une série de changements. À haute température, la structure métallographique de tous les aciers inoxydables duplex est composée de ferrite et l'austénite précipite pendant le processus de refroidissement. La quantité de précipitations d'austénite est affectée par de nombreux facteurs.
Les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion des joints soudés duplex en acier inoxydable dépendent de la capacité des joints soudés à maintenir un rapport de phase approprié. Par conséquent, le soudage est effectué pour assurer son organisation en duplex. Lorsque la quantité de ferrite et d'austénite est proche de 50 % chacune, les performances sont meilleures et proches des performances du matériau de base. La modification de ce rapport réduira la résistance à la corrosion et les propriétés mécaniques des joints soudés duplex en acier inoxydable. La valeur optimale de la teneur en ferrite de l'acier inoxydable duplex 2205 est de 45 %. Une teneur trop faible en ferrite (<25 %) entraînera une diminution de la résistance et de la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte ; une teneur trop élevée en ferrite (>75 %) endommagera également la résistance à la corrosion et réduira la résistance aux chocs.
L'équilibre entre la ferrite et l'austénite dans le joint soudé est affecté par la teneur en éléments d'alliage dans l'acier, ainsi que par le métal d'apport, le cycle thermique de soudage et le gaz de protection.
Selon des recherches et de nombreux tests, la teneur en azote du métal de base est très importante. L'azote joue un rôle important en garantissant qu'une quantité suffisante d'austénite se forme dans le métal fondu et dans la zone affectée thermiquement après le soudage. L'azote, comme le nickel, est un élément qui forme et dilate l'austénite, mais la capacité de l'azote est bien supérieure à celle du nickel. À haute température, la capacité de l'azote à stabiliser l'austénite est également supérieure à celle du nickel, ce qui peut empêcher l'apparition de ferrite monophasée après le soudage et empêcher la précipitation de phases métalliques nocives.
En raison de l'effet du cycle thermique de soudage, lorsque la composition du métal de soudure autogène ou d'apport est la même que celle du métal de base, la quantité de ferrite dans le métal soudé augmente fortement et même une structure de ferrite pure apparaît. Afin de supprimer l'augmentation excessive de ferrite dans la soudure, la tendance en matière de soudage de l'acier inoxydable duplex consiste à utiliser un métal d'apport dominé par l'austénite. Généralement, deux approches sont adoptées : augmenter le nickel ou ajouter de l'azote dans le matériau de soudage. Habituellement, la teneur en nickel est de 2 à 4 % supérieure à celle du matériau d'origine. Par exemple, la teneur en nickel du métal d'apport 2205 peut atteindre 8 à 10 %. Il est préférable d'utiliser des matériaux de remplissage contenant de l'azote plutôt que des matériaux de remplissage qui ne font qu'augmenter le nickel. Les deux éléments peuvent augmenter la proportion de phase austénitique et la stabiliser, mais l'ajout d'azote peut non seulement retarder la précipitation des phases intermétalliques, mais également améliorer la résistance et la résistance à la corrosion du métal fondu.
À l'heure actuelle, les matériaux de remplissage sont généralement basés sur l'augmentation du nickel, puis sur l'ajout d'équivalent azote à la teneur en matériau d'origine.
Pour l'acier inoxydable duplex 2205, le fil de soudage Sandvik22.8.3.L (ER2209) est utilisé pour le soudage à l'arc sous gaz inerte au tungstène, et la baguette de soudage Avesta2205AC/DC est utilisée pour le soudage à l'arc afin de répondre aux exigences des matériaux de soudage. Ces caractéristiques de l'acier inoxydable duplex 2205 et des matériaux de soudage en éléments d'alliage offrent une certaine plage pour la sélection des paramètres du processus de soudage, à savoir l'énergie de la ligne de soudage, ce qui est très bénéfique pour le soudage.
La plus grande caractéristique du soudage duplex de l’acier inoxydable est que le cycle thermique de soudage a un impact sur la structure du joint soudé. Un changement de phase se produira à la fois dans la soudure et dans la zone affectée thermiquement, ce qui aura un impact important sur les performances du joint soudé. Par conséquent, le soudage multicouche et multipasse est avantageux. Les soudures ultérieures ont un effet de traitement thermique sur les soudures précédentes. La ferrite présente dans le métal fondu est ensuite transformée en austénite, devenant ainsi une structure à deux phases dominée par l'austénite ; la phase austénitique dans la zone affectée thermiquement adjacente à la soudure augmente également en conséquence et peut affiner les grains de ferrite, réduire la précipitation de carbures et de nitrures des grains et des joints de grains, améliorant ainsi considérablement la structure et les performances de l'ensemble du joint soudé. .
Les paramètres du processus de soudage, à savoir l'énergie de la ligne de soudage, jouent également un rôle clé dans l'équilibre de la structure duplex. Étant donné que l'acier inoxydable duplex est composé à 100 % de ferrite à haute température, si l'énergie de ligne est trop faible, la zone affectée par la chaleur se refroidit rapidement, l'austénite n'a pas le temps de précipiter et l'excès de ferrite sera maintenu sous-refroidi à température ambiante. Si l'énergie de ligne est trop grande et la vitesse de refroidissement est trop lente, même si suffisamment d'austénite peut être obtenue, cela provoquera également la croissance des grains de ferrite dans la zone affectée par la chaleur et la précipitation de phases métalliques nocives telles que la phase σ, provoquant une fragilisation des joints. .
Afin d'éviter la situation ci-dessus, la meilleure mesure consiste à contrôler l'énergie de la ligne de soudage et la température des couches intermédiaires, et à utiliser du métal d'apport.
Lors du soudage au gaz inerte au tungstène, 2 % d'azote peuvent être ajoutés au gaz argon pour éviter la perte d'azote sur la surface de la soudure due à la diffusion, ce qui aide à équilibrer la ferrite et l'austénite.
Le processus de soudage doit généralement spécifier la plage d'énergie de la ligne de soudage et la température intermédiaire la plus élevée. Il est généralement recommandé que l'énergie de ligne soit de 110 à 215 kJ/mm et que la température intercouche soit contrôlée en dessous de 150 ℃.
Le préchauffage n'est généralement pas nécessaire. Avant le soudage, si la pièce est humide ou si la température de la pièce est inférieure à 5 ℃, elle doit être correctement préchauffée. Il existe également des cas avec des contraintes importantes et notamment des structures à parois épaisses. Un préchauffage à 100 ℃ est bénéfique. De plus amples détails sur le préchauffage doivent être consultés. La flamme oxyacétylène ne doit pas entrer en contact direct avec la surface du matériau et aucun point chaud ne doit apparaître.
