Postio-Triniaeth Gwres Weld ar gyfer Dur Di-staen

Mae weldio yn trawsnewid dur di-staen. Mae gwres dwys yr arc yn toddi'r metel sylfaen a'r wifren llenwi, gan greu parth ymasiad sy'n oeri'n gyflym. Mae'r cylch thermol hwn yn gadael straen gweddilliol, newidiadau microstrwythurol, ac mewn rhai achosion, colli ymwrthedd cyrydiad. Triniaeth wres ôl-weldio (PWHT) yw'r defnydd rheoledig o wres ar ôl weldio i adfer priodweddau, lleddfu straen, neu atal problemau yn y dyfodol.

Fodd bynnag, nid yw PWHT yn ateb cyffredinol. Ar gyfer rhai graddau dur di-staen, gall triniaeth wres ar ôl weldio achosi mwy o ddrwg nag o les. Y gwahaniaeth rhwng pryd mae PWHT yn hanfodol a phryd mae'n niweidiol yw un o'r penderfyniadau mwyaf canlyniadol mewn gwneuthuriad dur di-staen. Gall dewis anghywir arwain at gracio cyrydiad straen, sensiteiddio, cyrydiad intergranular, neu ail-weithio costus.

Mae'r erthygl hon yn darparu canllaw clir sy'n seiliedig ar dystiolaeth. Mae pob adran yn dilyn fformat 'casgliad-cyntaf': rydym yn nodi'r canfyddiad, yna'n esbonio'r rhesymu ac yn dyfynnu ffynonellau awdurdodol. Y nod yw rhoi geirda i beirianwyr, timau caffael a rheolwyr ansawdd y gallant ymddiried ynddo a'i ddyfynnu'n hyderus.

Dur Di-staen Austenitig: PWHT

Dur di-staen austenitigcynrychioli'r teulu mwyaf o aloion di-staen a ddefnyddir mewn diwydiant. Mae graddau fel 304/L, 316/L, 321, a 347 wedi'u cynllunio i fod yn weldio heb driniaeth wres ôl-weldiad gorfodol. Nid yw eu strwythur crisial ciwbig sy'n canolbwyntio ar wyneb (FCC) yn cael ei drawsnewid yn ystod oeri, sy'n golygu nad yw'r prif risgiau y mae PWHT yn mynd i'r afael â nhw mewn dur carbon - caledu a breuo - yn berthnasol.

Nid yw cod D1.6 Cymdeithas Weldio America (AWS), sy'n llywodraethu weldio strwythurol dur di-staen, yn gorchymyn PWHT ar gyfer graddau austenitig o dan amodau gwasanaeth arferol. Yn yr un modd nid yw Adran IX ASME yn gofyn am PWHT fel cymhwyster amod gweithdrefn ar gyfer y deunyddiau hyn.

Nid yw hyn yn golygu nad yw PWHT byth yn cael ei ddefnyddio ar ddur austenitig. Mewn senarios penodol -- megis amgylcheddau cyrydol difrifol, risg cracio cyrydiad straen (SCC), neu pan fo codau gwneuthuriad yn galw'n benodol amdano -- gellir nodi PWHT. Ond y sefyllfa ddiofyn, a ategir gan ddegawdau o brofiad maes, yw bod y graddau hyn yn perfformio'n dda yn y cyflwr fel y'i weldio.

Tabl 1: Gofynion PWHT ar gyfer Graddau Awstenitig Cyffredin

Ffynhonnell: AWS D1.6:2017 (Cod Weldio Strwythurol - Dur Di-staen); Boeler ASME a Chod Llestr Pwysedd Adran IX (Argraffiad 2023); Llawlyfr Dur Di-staen Outokumpu, 2020

Sensiteiddio: Triniaeth Gwres Anghywir

Pan gedwir dur di-staen austenitig yn yr ystod tymheredd o tua 500 i 850 gradd Celsius (932 i 1562 gradd Fahrenheit), mae atomau cromiwm yn mudo o'r matrics datrysiad solet i ffiniau grawn, lle maent yn cyfuno â charbon i ffurfio carbidau cromiwm (Cr23C6). Gelwir y broses hon yn sensiteiddio. Mae'r rhanbarthau ffin grawn yn mynd yn disbyddu o gromiwm -- yr union elfen sy'n darparu dur di-staen ei wrthwynebiad cyrydiad. Os yw'r cynnwys cromiwm yn disgyn islaw tua 12% ar y ffin, mae'r dur yn dod yn agored i gyrydiad rhyng-gronynnog.

Gall PWHT, os caiff ei berfformio'n anghywir, osod y weldiad yn y parth tymheredd peryglus hwn yn fwriadol. Ar gyfer graddau safonol fel 304 a 316, byddai triniaeth wres lleddfu straen ar 600-700 C yn achosi sensiteiddio difrifol. Dyma'n union pam y mae PWHT yn cael ei osgoi'n gyffredinol ar gyfer y graddau hyn oni bai bod anel hydoddiant ar 1040-1100 C ac yna oeri cyflym (quenching).

Datblygwyd graddau sefydlog (321 gyda thitaniwm, 347 â niobium) a graddau carbon isel (304L, 316L) yn benodol i wrthsefyll sensiteiddio. Mae'r elfennau sefydlogi yn cyfuno'n ffafriol â charbon, gan atal disbyddu cromiwm. Mae-graddau carbon isel yn lleihau cyfanswm y carbon sydd ar gael ar gyfer ffurfio carbid.

Tabl 2: Ffenestri Prosesu Thermol ar gyfer Dur Di-staen Austenitig

Ffynhonnell: Llawlyfr ASM Cyfrol 6A: Hanfodion a Phrosesau Weldio (2011); ASTM A240/A240M-24; Llawlyfr Dur Di-staen Outokumpu, 2020

Dur Di-staen Martensitig: PWHT

Mae duroedd di-staen martensitig yn caledu trwy ffurfio martensite wrth oeri o'r tymheredd austenitizing. Mae weldio yn naturiol yn cynhyrchu cylchred thermol sy'n mynd â'r parth yr effeithir arno (HAZ) trwy'r trawsnewid hwn. Y canlyniad yw microstrwythur caled, brau gyda straen gweddilliol uchel. Heb PWHT, mae'r uniad wedi'i weldio yn agored i gracio - weithiau'n syth ar ôl oeri, weithiau'n cael ei ohirio am oriau neu ddyddiau (oedi cracio).

Mae'r weithdrefn PWHT safonol ar gyfer dur di-staen martensitig yn cynnwys: (1) rhagboethi cyn weldio i arafu'r gyfradd oeri a lleihau'r gwahaniaeth caledwch, (2) cyflawni triniaeth tymheru post ar unwaith-weldio ar 650-750 C, a (3) mewn rhai achosion, cylch normaleiddio a thymheru llawn. Mae ASME Adran VIII ac AWS D1.6 ill dau yn mynd i'r afael â'r gofynion hyn.

Mae dyodiad{0}}graddau martensitig sy'n caledu megis 17-4PH (UNS S17400) a 15-5PH (UNS S15500) yn dilyn llwybr gwahanol: maent yn cael triniaeth datrysiad ac yna cylchred heneiddio ar 480-620 C (cyflyrau H900 i H1150). Mae'r tymheredd heneiddio penodol yn pennu'r cydbwysedd cryfder-caledwch terfynol.

Tabl 3: Paramedrau PWHT ar gyfer Martensitig a Dyodiad-Caledu Dur Di-staen

Ffynhonnell: ASME SA-240/SA-240M (2023); AMS 5354 (Triniaeth Wres 17-4PH); Llawlyfr Arbenigedd ASM: Dur Di-staen (1994)

Dur Di-staen Duplex: PWHT

Mae duroedd di-staen deublyg yn deillio o ficrostrwythur cytbwys o tua 50% austenite a 50% ferrite. Mae weldio yn amharu ar y cydbwysedd hwn. Mae'r metel weldio a HAZ yn profi cylchoedd thermol cyflym sy'n symud y gymhareb cam - fel arfer yn cynyddu'r cynnwys ferrite. Os yw'r ffracsiwn ferrite yn fwy na tua 70%, mae'r cymal yn dod yn agored i lai o galedwch a gwrthiant cyrydiad.

Yn y rhan fwyaf o senarios gwneuthuriad, mae'r defnydd o fetelau llenwi priodol (dros- wedi'u aloi â nicel i hyrwyddo diwygiad austenit) a mewnbwn gwres rheoledig yn cadw cydbwysedd y cyfnod o fewn terfynau derbyniol heb PWHT. Fodd bynnag, pan fydd weldio aml-pas, adrannau trwchus, neu reolaeth mewnbwn gwres gwael yn achosi ferrite gormodol neu'n ffurfio cyfnodau rhyngfetelaidd niweidiol (sigma, chi), gall aneliad hydoddiant ar 1020-1100 C ac yna diffodd dŵr adfer y microstrwythur cywir.

Mae'n hanfodol gwahaniaethu rhwng lleddfu straen ac anelio datrysiadau ar gyfer duroedd deublyg. Byddai triniaeth lleddfu straen ar 600-700 C yn achosi cyfnod sigma ac yn niweidio priodweddau mecanyddol a gwrthiant cyrydiad yn ddifrifol. Dim ond aneliad hydoddiant llawn uwchlaw'r tymheredd sigma solvus sy'n dderbyniol.

Tabl 4: Paramedrau PWHT ar gyfer Dur Di-staen Duplex

Ffynhonnell: ASTM A240/A240M-24; NACE MR0175/ISO 15156; Llawlyfr Dur Di-staen Duplex Outokumpu (2015); Taflenni Data SAF 2205 a SAF 2507 (Sandvik)

Aloi nicel: PWHT

Aloeon sy'n gallu gwrthsefyll cyrydu nicel fel Inconel 625 (UNS N06625),Hastelloy C276 (UNS N10276), a Monel 400 (UNS N04400) yn cael eu defnyddio yn yr amgylcheddau cemegol, alltraeth ac awyrofod mwyaf heriol. Nid yw'r aloion toddiant solet hyn yn caledu yn ystod weldio ac felly nid oes angen PWHT arnynt i leddfu straen neu reoli caledwch.

Fodd bynnag, mae dyddodiad-aloi nicel caledu -- Inconel 718 (UNS N07718), Inconel X-750 (UNS N07750), a Rene 41 (UNS N07001) -- yn dilyn rheol wahanol. Mae'r aloion hyn yn cyflawni eu cryfder uchel trwy ddyddodiad rheoledig o gyfnodau gama-prime neu gama-dwbl-prime. Ar ôl weldio, mae angen triniaeth ateb arnynt ac yna heneiddio. Rhaid perfformio'r cylch heneiddio ar dymereddau manwl gywir i gyrraedd y cryfder targed tra'n cynnal caledwch digonol.

Ar gyfer aloion Hastelloy, mae ystyriaeth arbennig yn berthnasol: gall rhai graddau (C-22, C-276) ddatblygu ychydig o gyfnod rhyngfetelaidd niweidiol ar ôl amlygiad hirfaith yn yr ystod 600-900 C. Er nad yw hwn yn fater PWHT mewn gwirionedd, mae'n golygu bod yn rhaid i unrhyw wresogi ôl-weldio - hyd yn oed ar gyfer ffurfio neu sythu - gael ei reoli'n ofalus er mwyn osgoi difrod metelegol anfwriadol.

Tabl 5: Gofynion PWHT ar gyfer Aloion Nicel Cyffredin

Ffynhonnell: ASME SB-443 (Inconel 625); ASME SB-575 (Hastelloy C-276); AMS 5662 (Triniaeth Gwres Inconel 718); Bwletinau Technegol y Gorfforaeth Metelau Arbennig (2023)

Cyfeiriadau Cod a Safonol ar gyfer PWHT o Dur Di-staen

Nid yw'r penderfyniad i wneud cais neu i hepgor PWHT yn fympwyol. Rhaid ei gyfiawnhau gan y cod dylunio cymwys, y fanyleb ddeunydd, a'r amodau gwasanaeth. Isod mae crynodeb o'r codau a'r safonau y cyfeirir atynt amlaf sy'n mynd i'r afael â PWHT ar gyfer aloion dur di-staen a nicel.

Tabl 7: Codau a Safonau Allweddol sy'n Ymdrin â PWHT ar gyfer Dur Di-staen

Ffynhonnell: AWS D1.6:2017; Argraffiad ASME BPVC 2023; ASTM Rhyngwladol; NACE Rhyngwladol; Sefydliad Petrolewm America; Pwyllgor Safoni Ewropeaidd (CEN)

Casgliad

Mae triniaeth wres ar ôl{0}}weldio yn arf pwerus pan gaiff ei gymhwyso'n gywir ac yn rym dinistriol pan gaiff ei gamddefnyddio. Mae’r dystiolaeth yn glir:

Anaml y mae angen PWHT ar ddur di-staen austenitig (304, 316, 321, 347) a gallant gael eu niweidio ganddo os yw'r driniaeth yn dod o fewn yr ystod sensiteiddio.

Mae angen PWHT (dymheru) ar ddur di-staen martensitig (410, 420, 431) bron bob amser i atal methiant brau.

Efallai y bydd angen anelio datrysiadau ar ddur di-staen deublyg (2205, 2507) os yw amodau weldio yn amharu ar gydbwysedd y cam, ond mae lleddfu straen bob amser yn niweidiol.

Aloeon niceldilynwch eu rheolau eu hunain: nid oes angen PWHT ar raddau datrysiad solid, tra bod yn rhaid i raddau caledu dyddodiad-fod yn hen.

Rhaid i'r cod dylunio cymwys (ASME, AWS, NACE, EN) fod yn brif awdurdod ar gyfer penderfyniadau PWHT bob amser.

Ar gyfer manylebau, ymholiadau caffael, neu gymorth technegol ar gynhyrchion dur di-staen a aloi nicel,cysylltwch â JN Alloys-- eich partner dibynadwy mewn aloion perfformiad uchel.