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Tubo de aço inoxidável duplex é um material de aço inoxidável com uma estrutura de fase dupla de austenita e ferrita, com uma proporção de estrutura típica de 50% de austenita e 50% de ferrita. Essa estrutura oferece alta resistência, alta resistência e excelente resistência à corrosão, especialmente no ambiente de corrosão por tensão de cloreto. No entanto, durante o processo de soldagem, a operação inadequada levará ao desequilíbrio de fase, o que afetará seriamente as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão do tubo.
Causas de desequilíbrio de fase na soldagem
O ciclo de calor da soldagem afetará a microestrutura do material pai e da área de solda. As principais causas incluem:
Entrada de calor muito alta ou muito baixa;
Velocidade de soldagem inadequada;
Fraco controle da temperatura de pré -aquecimento e temperatura entre camadas;
Velocidade de resfriamento muito rápida ou muito lenta;
Seleção incorreta de materiais de soldagem e gás de proteção.
Os fatores acima podem fazer com que a fase de austenita falhe completamente ou induz a precipitação de fases secundárias prejudiciais (como fase σ e fase χ), causando a microestrutura da área de solda a desviar da proporção ideal de 50:50.
Controlar a entrada de calor é uma medida chave
Manter a entrada de calor adequada é o principal meio para evitar o desequilíbrio de fase. Geralmente é recomendado controlar a entrada de calor entre 0,5 e 2,5 kJ/mm. Se a entrada de calor for muito alta, ela promoverá a precipitação da fase σ ou de outras fases quebradiças; Se a entrada de calor estiver muito baixa, o metal de solda pode esfriar muito rápido, a fase de austenita não poderá ser totalmente precipitada, a relação ferrita aumenta e a tenacidade diminui.
O uso de soldagem multi-passa em várias camadas e a tecnologia estreita de solda pode efetivamente reduzir a entrada de calor de uma única passagem e reduzir a formação de estruturas desfavoráveis.
Escolha um método de soldagem adequado
Diferentes métodos de soldagem têm um impacto significativo no controle da estrutura. Os métodos de soldagem comuns incluem:
Soldagem por arco de tungstênio a gás (GTAW/TIG): Adequado para soldagem da raiz, entrada de calor controlável, que é propícia à regulação da estrutura;
Soldagem por arco de metal a gás (GMAW/MIG): Adequado para soldas de enchimento e limite, e boas estruturas podem ser obtidas ajustando os parâmetros adequadamente;
Soldagem a laser e soldagem do arco de plasma: a zona afetada pelo calor é estreita e o controle adequado pode reduzir o desvio da estrutura.
O uso de soldagem por arco pulsado pode obter um controle mais preciso da entrada de calor e promover a formação da fase de austenita.
Seleção correta de materiais de soldagem
A composição do material de enchimento deve garantir que o conteúdo austenita na solda possa atingir o alvo. Geralmente, um fio ou eletrodo de soldagem com um teor de níquel ligeiramente mais alto que o material base é usado. Por exemplo, o material de preenchimento para o material de base UNS S32205 pode ser o fio de soldagem ER2209, que possui um teor de níquel de 8,5%-9,5%, que é superior ao material base, para promover a regeneração de austenita após a soldagem.
Além disso, o conteúdo de impureza do fósforo, enxofre e outras impurezas no material de enchimento deve ser evitado para reduzir a possibilidade de formar inclusões prejudiciais.
A qualidade da blindagem a gás é crucial
Durante a soldagem do TIG ou a soldagem MIG, a pureza e a composição do gás de proteção desempenham um papel importante no controle da microestrutura. O argônio de alta pureza ou o gás misto de argônio/nitrogênio deve ser selecionado. A quantidade certa de nitrogênio pode promover a formação da fase de austenita e ajudar a melhorar a resistência à coroa. Geralmente, um gás misto com nitrogênio a 1 a 2% adicionado tem um efeito significativo na otimização da microestrutura.
A infiltração do ar deve ser evitada durante a soldagem para impedir a formação de intertravadores de óxido ou zonas de óxido de limite de grão.
A taxa de resfriamento deve ser moderada
O resfriamento muito rápido impedirá que a austenita precipite no tempo, resultando em ferrita excessiva. O resfriamento muito lentamente pode levar à precipitação da fase σ. O método de resfriamento ideal é o resfriamento natural no ar, evitando resfriamento forçado de ar ou resfriamento de água.
Para tubos de paredes grossas, cobertores de controle de temperatura ou medidas de isolamento pós-soldagem podem ser usadas adequadamente para garantir que a curva de resfriamento seja suave e a transformação da microestrutura seja suficiente.
Controle a temperatura do intercalador
Na soldagem de várias passas, o controle de temperatura entre camadas é uma das etapas principais para evitar o desequilíbrio de fase. Geralmente é recomendável que a temperatura intercalar não exceda 150 ° C. A temperatura excessiva entre os intercaladores causará acúmulo de calor, aumentará a taxa de difusão do limite de grãos e induzirá a precipitação de fases quebradiças. O uso de um termômetro infravermelho para monitorar a temperatura em tempo real pode melhorar a controlabilidade do processo de soldagem.
Tratamento térmico pós-solda e testes metalográficos
Para tubos de aço duplex para fins especiais, como os usados em áreas-chave, como engenharia marinha e equipamentos de petróleo e gás, é recomendável realizar o recozimento da solução pós-solda (geralmente a 1050-1120 ° C) e depois resfriar rapidamente para restaurar a razão de estrutura duplex ideal e dissolver precipitados prejudiciais.
Após a soldagem, um microscópio metalográfico deve ser usado para verificar a relação de fase da área de solda ou um detector de conteúdo de ferrita (como um instrumento de indução magnético) deve ser usado para análise quantitativa para garantir que o conteúdo de austenita esteja entre 35% e 65%. .
