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Tubos de aço inoxidável martensítico são amplamente utilizados nos campos de petróleo, gás, indústria química, aviação, construção naval e energia nuclear. Eles têm alta resistência, boa resistência ao desgaste e certa resistência à corrosão, e são ideais para condições de trabalho de alta demanda. A soldagem, como um link importante do processo em conexão e fabricação, desempenha um papel vital na integridade estrutural e na vida útil dos tubos de aço inoxidável martensítico. No entanto, devido à estrutura metalográfica única e às características do tratamento térmico desse material, uma série de defeitos é facilmente gerada durante o processo de soldagem, afetando o desempenho e a segurança do uso.
Rachaduras frias (rachaduras de extinção)
As rachaduras frias são um dos defeitos mais comuns e mais perigosos ao soldar tubos de aço inoxidável martensítico. Esse tipo de aço inoxidável contém alto carbono e cromo, e a transformação martensítica ocorrerá durante o processo de resfriamento de soldagem, resultando em grande estresse estrutural e estresse residual. Quando a estrutura martensítica de alta resistência é sobreposta com tensão de tração, é muito provável que rachaduras retardadas ou rachaduras frias ocorram na zona de solda ou afeto pelo calor.
As rachaduras frias geralmente aparecem várias horas ou até dias após a soldagem e são altamente escondidas e expandem rapidamente, afetando seriamente o desempenho e a segurança da fadiga da estrutura. Para evitar a ocorrência de rachaduras frias, geralmente é necessário pré -aquecer a área de soldagem e adotar o tratamento de tempeamento adequado.
Rachaduras quentes (rachaduras de solução sólida)
As rachaduras quentes ocorrem principalmente durante o processo de solidificação da solda, causada pelo estresse de retração do metal líquido que excede a força de ligação do limite de grão. O aço inoxidável martensítico contém uma certa quantidade de elementos de impureza, como enxofre (s) e fósforo (P), que formam eutetics de baixo ponto de fusão a altas temperaturas de soldagem e se reúne nos limites dos grãos, reduzindo a resistência dos limites e aumentando o risco de rachaduras quentes.
As rachaduras quentes são geralmente distribuídas linearmente ao longo dos limites dos grãos, com formas delgadas, profundas e estreitas. Eles não são fáceis de detectar na aparência e só podem ser encontrados através de raios-X ou testes ultrassônicos. Usando materiais de soldagem com baixo teor de enxofre e baixo fósforo, controlar a entrada de calor e otimizar os parâmetros de soldagem são meios importantes para evitar rachaduras quentes.
Rachaduras induzidas por hidrogênio (rachaduras atrasadas)
Se houver umidade, óleo, ferrugem ou materiais de soldagem seca insuficiente durante a soldagem, será introduzido hidrogênio. Os átomos de hidrogênio se dissolvem no metal de solda em altas temperaturas e se reúnem em defeitos ou inclusões durante o processo de resfriamento para formar gás de alta pressão, o que causa rachaduras induzidas por hidrogênio.
Devido à sua alta hardenabilidade, o aço inoxidável martensítico é altamente sensível ao hidrogênio e é muito propenso a rachaduras induzidas por hidrogênio. Esse tipo de rachadura geralmente ocorre no estágio de resfriamento após a soldagem e pode se expandir sob carga estática ou leve carga externa. O uso do processo de soldagem de baixo hidrogênio, pré-aquecimento antes da soldagem e resfriamento lento após a soldagem são medidas eficazes para reduzir as rachaduras induzidas por hidrogênio.
Falha quebradiça causada por estrutura endurecida
Na área de soldagem de aço inoxidável martensítico, especialmente na zona afetada pelo calor (HAZ), devido ao aquecimento local e ao resfriamento rápido, é fácil formar uma estrutura martensítica quebradiça de alta permissão, até acompanhada pela precipitação de carboneto, resultando em uma diminuição acentuada na resistência local.
Se a área de alta resistência não for adequadamente temperada, é muito fácil causar fratura quebradiça sob carga de impacto ou carga de fadiga. A fragilização da zona afetada pelo calor é geralmente uma das causas radiculares da falha de soldagem e também é um item de controle-chave na avaliação do processo de soldagem.
Inclusões de oxidação e defeitos de fusão incompletos
Se o gás de proteção suficiente ou o método de blindagem inadequada não for usado durante a soldagem do aço inoxidável martensítico, o metal de solda será severamente oxidado, formando inclusões de óxido e reduzindo a pureza do metal soldado. As inclusões de oxidação não apenas reduzem a força, mas também se tornam fontes de crack, que são fáceis de induzir a falha durante o serviço.
Ao mesmo tempo, a entrada de calor de soldagem muito baixa, a má preparação do sulco ou a baixa tecnologia de operação podem levar a fusão incompleta ou defeitos de penetração incompletos. Tais defeitos reduzem a área transversal da estrutura da estrutura e são fatores importantes para causar rachaduras de fadiga e fraturas precoces.
Deformação excessiva e estresse residual
Devido à expansão e contração da mudança de fase durante o processo de soldagem do aço inoxidável martensítico, o campo de tensão é complexo e a grande tensão residual e deformação da soldagem são facilmente formadas após a soldagem. Se não for controlado, isso não apenas afetará a precisão dimensional do pipeline ou estrutura, mas também pode causar rachaduras na corrosão do estresse.
Ao controlar a entrada de calor, adotando uma sequência de soldagem razoável, o posicionamento apropriado do acessório e o tratamento térmico pós-solda, a deformação pode ser efetivamente reduzida e o estresse residual pode ser liberado.
Porosidade de soldagem e poros
Se houver umidade, óleo ou gás de proteção instável durante a soldagem, ocorrerão defeitos de porosidade. A maioria desses poros é distribuída dentro da solda. Embora tenham tamanho pequeno, eles podem facilmente se tornar pontos de concentração de estresse em alta pressão ou ambientes corrosivos.
Os poros também podem afetar a densidade e a vedação de soldas, especialmente em oleodutos que transportam gás ou líquidos de alta pressão. A presença deles afetará seriamente a operação segura do sistema.
