UNS S32100 ซึ่งเป็นสแตนเลสออสเทนนิติกที่มีความเสถียรได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางสำหรับความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมและประสิทธิภาพของอุณหภูมิสูง ในฐานะซัพพลายเออร์ของ UNS S32100 ฉันได้เห็นการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึงการแปรรูปทางเคมีอาหารและเครื่องดื่มและน้ำมันและก๊าซ หนึ่งในกระบวนการผลิตที่พบบ่อยที่สุดสำหรับวัสดุนี้คือการเชื่อม ในบล็อกนี้เราจะสำรวจผลกระทบของการเชื่อมต่อคุณสมบัติเชิงกลของ UNS S32100
1. ภาพรวมของ UNS S32100
UNS S32100 มีโครเมียมนิกเกิลและไทเทเนียม การเพิ่มไทเทเนียมทำให้เหล็กเสถียรต่อการกัดกร่อนแบบขยายโดยรวมกับคาร์บอนเพื่อสร้างไทเทเนียมคาร์ไบด์แทนโครเมียมคาร์ไบด์ คุณสมบัตินี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่วัสดุสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่สูง - อุณหภูมิสูงเป็นระยะเวลานาน โดยทั่วไปแล้วองค์ประกอบทางเคมีของมันจะมีโครเมียมประมาณ 17 - 19%, นิกเกิล 9 - 12% และอย่างน้อย 5 × (C%) ไทเทเนียม
คุณสมบัติเชิงกลของ AS - ที่ได้รับ UNS S32100 นั้นค่อนข้างน่าประทับใจ มันมีความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำ 205 MPa ความแข็งแรงแรงดึงขั้นต่ำ 515 MPa และการยืดตัวอย่างน้อย 40% คุณสมบัติเหล่านี้มีส่วนช่วยในการใช้งานในโครงสร้างและความดัน - ที่มีแอปพลิเคชัน
2. กระบวนการเชื่อมสำหรับ UNS S32100
มีกระบวนการเชื่อมหลายอย่างที่สามารถใช้สำหรับ UNS S32100 รวมถึงการเชื่อมอาร์คทังสเตนแก๊ส (GTAW), การเชื่อมอาร์คโลหะแก๊ส (GMAW) และการเชื่อมส่วนโค้งโลหะ (SMAW) แต่ละกระบวนการมีข้อดีและข้อเสียของตนเอง
GTAW มักจะเป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานที่มีผนังบางและเมื่อต้องการรอยเชื่อมที่มีคุณภาพสูง มันให้การควบคุมที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับกระบวนการเชื่อมทำให้เกิดการเชื่อมที่สะอาดและแม่นยำ ในทางกลับกัน GMAW นั้นเหมาะสำหรับส่วนที่หนากว่าและการเชื่อมผลผลิตสูง SMAW เป็นกระบวนการอเนกประสงค์ที่สามารถใช้ในสภาพฟิลด์ต่าง ๆ แต่อาจทำให้เกิดการกระเซ็นมากขึ้นเมื่อเทียบกับ GTAW และ GMAW
3. ผลของการเชื่อมต่อคุณสมบัติเชิงกล
3.1 ความแข็ง
การเชื่อมสามารถส่งผลกระทบต่อความแข็งของ UNS S32100 อย่างมีนัยสำคัญ ในระหว่างกระบวนการเชื่อมอินพุตความร้อนทำให้เกิดการก่อตัวของโครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกันในโซนความร้อน - ที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) และโลหะเชื่อม ใน HAZ การทำความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็วสามารถนำไปสู่การก่อตัวของ Martensite หรือเฟสแข็งอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากอัตราการระบายความร้อนสูง
การเพิ่มขึ้นของความแข็งใน HAZ อาจเป็นข้อกังวลเนื่องจากอาจนำไปสู่การลดลงของความเหนียวและความไวต่อการแตกที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่นในบางกรณีความแข็งใน HAZ สามารถเพิ่มขึ้นจากค่าดั้งเดิมประมาณ 180 - 200 HV เป็นมากกว่า 300 HV การเปลี่ยนแปลงของความแข็งนี้สามารถบรรเทาได้โดยการรักษาความร้อนก่อนและหลัง - การรักษาด้วยความร้อนเชื่อม
3.2 แรงดึง
ความต้านทานแรงดึงของรอยเชื่อมเป็นอีกหนึ่งคุณสมบัติเชิงกลที่สำคัญ โดยทั่วไปความต้านทานแรงดึงของโลหะเชื่อมมักจะเทียบเคียงได้หรือต่ำกว่าโลหะฐานเล็กน้อย การปรากฏตัวของข้อบกพร่องในการเชื่อมเช่นความพรุนการขาดฟิวชั่นหรือการรวมสามารถลดพื้นที่ตัดขวางที่มีประสิทธิภาพของการเชื่อมซึ่งจะช่วยลดความแข็งแรงของแรงดึง
อย่างไรก็ตามหากกระบวนการเชื่อมได้รับการควบคุมเป็นอย่างดีความแข็งแรงแรงดึงโดยรวมของโครงสร้างรอยยังยังคงเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ ตัวอย่างเช่นเมื่อใช้โลหะฟิลเลอร์ที่เหมาะสมและพารามิเตอร์การเชื่อมข้อต่อเชื่อมสามารถบรรลุความต้านทานแรงดึงใกล้กับโลหะฐานเพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้างของส่วนประกอบ
3.3 ความเหนียว
ความเหนียวเป็นตัวชี้วัดความสามารถของวัสดุในการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกก่อนการแตกหัก การเชื่อมสามารถส่งผลเสียต่อความเหนียวของ UNS S32100 การก่อตัวของเฟสแข็งใน HAZ และการมีอยู่ของความเครียดที่เหลือสามารถลดความสามารถของวัสดุในการยืดและเปลี่ยนรูป
ในข้อต่อรอยบางส่วนการยืดตัวสามารถลดลงจาก 40% ดั้งเดิมในโลหะฐานเป็นน้อยกว่า 20% ในพื้นที่เชื่อม การลดลงของความเหนียวนี้อาจเป็นปัญหาในการใช้งานที่วัสดุอยู่ภายใต้การโหลดแบบไดนามิกหรือแบบวงจรเนื่องจากอาจเพิ่มความเสี่ยงของความล้มเหลวของความเหนื่อยล้า
3.4 ความเหนียวกระแทก
ความเหนียวของผลกระทบคือความสามารถของวัสดุในการดูดซับพลังงานในระหว่างการโหลดแรงกระแทก การเชื่อมสามารถลดความทนทานต่อผลกระทบของ UNS S32100 การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคใน HAZ และโลหะเชื่อมสามารถนำไปสู่การลดลงของความสามารถในการดูดซับพลังงานของวัสดุ
ตัวอย่างเช่นรอยต่อรอยอาจมีค่าความเหนียวผลกระทบที่ต่ำกว่าโลหะฐานอย่างมีนัยสำคัญ การลดลงของความทนทานต่อแรงกระแทกนี้อาจมีความสำคัญในการใช้งานที่วัสดุสัมผัสกับแรงกระแทกอย่างฉับพลันเช่นในการก่อสร้างเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ขนส่ง
4. การลดการเปลี่ยนแปลงของการเชื่อม - การเปลี่ยนแปลงทรัพย์สินที่เกิดขึ้น
4.1 ก่อน - ความร้อน
ก่อนการทำความร้อนโลหะฐานก่อนการเชื่อมสามารถช่วยลดอัตราการระบายความร้อนใน HAZ ซึ่งจะช่วยลดการก่อตัวของเฟสที่แข็งและเปราะ อุณหภูมิความร้อนล่วงหน้าทั่วไปสำหรับ UNS S32100 อาจอยู่ในช่วง 100 - 200 ° C ขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุและกระบวนการเชื่อมที่ใช้
4.2 โพสต์ - การรักษาความร้อนเชื่อม (PWHT)
PWHT สามารถใช้เพื่อบรรเทาความเค้นที่เหลือและปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของข้อต่อเชื่อม สำหรับ UNS S32100 การรักษาด้วยการหลอมโซลูชันที่ประมาณ 925 - 1050 ° C ตามด้วยการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วสามารถช่วยในการฟื้นฟูโครงสร้างจุลภาคดั้งเดิมและคุณสมบัติเชิงกล การรักษานี้สามารถลดความแข็งใน HAZ เพิ่มความเหนียวและปรับปรุงความทนทานของผลกระทบของข้อต่อเชื่อม
4.3 การเลือกโลหะฟิลเลอร์
ทางเลือกของโลหะฟิลเลอร์มีความสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติเชิงกลของรอยเชื่อม สำหรับ UNS S32100 มีการใช้โลหะฟิลเลอร์ที่มีองค์ประกอบทางเคมีคล้ายกับโลหะฐาน ตัวอย่างเช่นลวดฟิลเลอร์ ER321 สามารถใช้ในกระบวนการ GTAW และ GMAW โลหะฟิลเลอร์เหล่านี้ช่วยให้แน่ใจว่าเข้ากันได้ดีกับโลหะฐานและสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของรอยเชื่อม
5. เปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมอื่น ๆ
เมื่อเปรียบเทียบ UNS S32100 กับสแตนเลสอื่น ๆ เช่นสแตนเลส 904L / UNS N08904 / 1.4539-สแตนเลส 304L / UNS S30403 / 1.4306, 1.4307, และสแตนเลส 316 / US S31600 / 1,4401พฤติกรรมการเชื่อมและผลกระทบต่อคุณสมบัติเชิงกลอาจแตกต่างกันไป
สแตนเลส 904L เป็นสแตนเลสอัลลอยด์สูงที่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูง อย่างไรก็ตามเนื้อหาโลหะผสมที่สูงสามารถทำให้ยากขึ้นเมื่อเทียบกับ UNS S32100 และกระบวนการเชื่อมอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติเชิงกล
สแตนเลส 304L และ 316 เป็นสแตนเลสสตีลออสเทนนิติกทั่วไป โดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะเชื่อมได้ง่ายกว่า UNS S32100 แต่พวกเขาอาจมีความไวต่อการกัดกร่อนแบบขยายใน HAZ โดยไม่ต้องเสถียรภาพที่เหมาะสม การรักษาเสถียรภาพไทเทเนียมของ UNS S32100 ทำให้ได้เปรียบในการใช้งานที่สูงและมีการกัดกร่อนซึ่งจำเป็นต้องใช้การเชื่อม
6. บทสรุปและเรียกร้องให้ดำเนินการ
โดยสรุปการเชื่อมมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติเชิงกลของ UNS S32100 ความแข็งความต้านทานแรงดึงความเหนียวและความเหนียวผลกระทบทั้งหมดอาจได้รับผลกระทบจากกระบวนการเชื่อม อย่างไรก็ตามด้วยการทำความร้อนก่อน - การรักษาความร้อนโพสต์ - เชื่อมและการเลือกโลหะฟิลเลอร์เอฟเฟกต์เหล่านี้สามารถลดลงเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพของโครงสร้างรอยเชื่อม
ในฐานะซัพพลายเออร์ของ UNS S32100 ฉันเข้าใจถึงความสำคัญของการจัดหาวัสดุที่มีคุณภาพสูงและการสนับสนุนทางเทคนิคสำหรับการใช้งานการเชื่อม หากคุณกำลังพิจารณาที่จะใช้ UNS S32100 ในโครงการของคุณและต้องการความช่วยเหลือในการเชื่อมหรือมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับคุณสมบัติเชิงกลของมันอย่าลังเลที่จะติดต่อฉันสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมและเพื่อหารือเกี่ยวกับความต้องการการจัดซื้อของคุณ
การอ้างอิง
- คู่มือ ASM เล่มที่ 6: การเชื่อมการประสานและการบัดกรี ASM International
- คู่มือการเชื่อมสแตนเลส มูลนิธิการเชื่อมอาร์คเจมส์เอฟ. ลินคอล์น
- การเชื่อมโลหะวิทยาและความสามารถในการเชื่อมของเหล็กกล้าไร้สนิม John C. Lippold และ David J. Kotecki
