UNS S32100 ، یک فولاد ضد زنگ آستنیتی تثبیت شده ، به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی و عملکرد درجه حرارت بالا به طور گسترده ای شناخته می شود. من به عنوان تأمین کننده UNS S32100 ، من شاهد استفاده گسترده آن در صنایع مختلف از جمله فرآوری شیمیایی ، مواد غذایی و نوشیدنی و نفت و گاز بوده ام. یکی از رایج ترین فرآیندهای ساختگی برای این ماده ، جوشکاری است. در این وبلاگ ، اثرات جوشکاری بر خصوصیات مکانیکی UNS S32100 را بررسی خواهیم کرد.
1. بررسی اجمالی UNS S32100
UNS S32100 حاوی کروم ، نیکل و تیتانیوم است. علاوه بر این از تیتانیوم ، فولاد را در برابر خوردگی بین دانه ای با ترکیب با کربن برای تشکیل کاربیدهای تیتانیوم به جای کاربیدهای کروم تثبیت می کند. این خاصیت باعث می شود که برای برنامه های کاربردی که در آن در معرض محیط های درجه حرارت بالا قرار دارد ، برای دوره های طولانی مناسب باشد. ترکیب شیمیایی آن به طور معمول شامل حدود 17 - 19 ٪ کروم ، 9 - 12 ٪ نیکل و حداقل تیتانیوم 5 × (C ٪) است.
خصوصیات مکانیکی AS - دریافت شده UNS S32100 کاملاً چشمگیر است. این حداقل قدرت عملکرد 205 مگاپاسکال ، حداقل مقاومت کششی 515 مگاپاسکال و کشیدگی حداقل 40 ٪ دارد. این خصوصیات به استفاده از آن در ساختاری و فشار - حاوی برنامه ها کمک می کند.
2. فرآیندهای جوشکاری برای UNS S32100
چندین فرآیند جوشکاری وجود دارد که می تواند برای UNS S32100 استفاده شود ، از جمله جوشکاری قوس تنگستن گاز (GTAW) ، جوش قوس فلزی گاز (GMAW) و جوشکاری قوس فلزی (SMAW). هر فرآیند مزایا و معایب خاص خود را دارد.
GTAW اغلب برای برنامه های نازک دیواری و در صورت نیاز به جوش های با کیفیت بالا ترجیح داده می شود. این کنترل عالی بر روند جوشکاری و در نتیجه جوش های تمیز و دقیق ایجاد می شود. از طرف دیگر GMAW برای بخش های ضخیم تر و جوشکاری بالا و بهره وری مناسب تر است. SMAW یک فرآیند همه کاره است که می تواند در شرایط مختلف میدانی مورد استفاده قرار گیرد اما ممکن است در مقایسه با GTAW و GMAW پراکنده تر شود.
3. تأثیر جوش بر خواص مکانیکی
3.1 سختی
جوشکاری می تواند به سختی بر سختی UNS S32100 تأثیر بگذارد. در طی فرآیند جوشکاری ، ورودی گرما باعث تشکیل ریزساختارهای مختلف در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) و فلز جوش می شود. در HAZ ، گرمایش سریع و سرمایش می تواند منجر به تشکیل مارتنزیت یا سایر مراحل سخت شود ، به خصوص اگر میزان خنک کننده زیاد باشد.
افزایش سختی در HAZ می تواند یک نگرانی باشد زیرا ممکن است منجر به کاهش انعطاف پذیری و افزایش حساسیت به ترک خوردگی شود. به عنوان مثال ، در برخی موارد ، سختی در HAZ می تواند از مقدار اصلی حدود 180 - 200 HV به بیش از 300 HV افزایش یابد. این تغییر در سختی را می توان با استفاده از گرمایش مناسب و گرمایش پس از جوش کاهش داد.
3.2 قدرت کششی
استحکام کششی مفصل جوش داده شده یکی دیگر از ویژگی های مهم مکانیکی است. به طور کلی ، مقاومت کششی فلز جوش اغلب با یا کمی پایین تر از فلز پایه قابل مقایسه است. وجود نقص جوشکاری مانند تخلخل ، کمبود همجوشی یا اجزاء می تواند ناحیه متقاطع مؤثر جوش را کاهش دهد و از این طریق مقاومت کششی را کاهش دهد.
با این حال ، اگر فرآیند جوشکاری به خوبی کنترل شود ، قدرت کششی کلی ساختار جوش داده شده هنوز هم می تواند نیازهای طراحی را برآورده کند. به عنوان مثال ، هنگام استفاده از فلزات پرکننده مناسب و پارامترهای جوشکاری ، مفصل جوش داده شده می تواند به استحکام کششی نزدیک به فلز پایه دست یابد و از یکپارچگی ساختاری مؤلفه اطمینان حاصل کند.
3.3 انعطاف پذیری
انعطاف پذیری اندازه گیری توانایی یک ماده در تغییر شکل پلاستیکی قبل از شکستگی است. جوش می تواند تأثیر منفی بر انعطاف پذیری UNS S32100 داشته باشد. تشکیل مراحل سخت در HAZ و وجود تنش های باقیمانده می تواند توانایی مواد در کشش و تغییر شکل را کاهش دهد.
در برخی از اتصالات جوش داده شده ، کشیدگی می تواند از 40 ٪ اصلی در فلز پایه به کمتر از 20 ٪ در ناحیه جوش داده شده کاهش یابد. این کاهش در انعطاف پذیری می تواند مشکلی در برنامه های کاربردی باشد که مواد در معرض بارگذاری پویا یا چرخه ای قرار می گیرند ، زیرا ممکن است خطر خرابی خستگی را افزایش دهد.
3.4 تأثیر سختی
چقرمگی ضربه توانایی یک ماده در جذب انرژی در هنگام بارگذاری ضربه است. جوشکاری می تواند سختی تأثیر UNS S32100 را کاهش دهد. تغییرات ریزساختاری در HAZ و فلز جوش می تواند منجر به کاهش ظرفیت جذب انرژی مواد شود.
به عنوان مثال ، یک مفصل جوش داده شده ممکن است دارای مقدار چقرمگی تأثیر باشد که به طور قابل توجهی پایین تر از فلز پایه باشد. این کاهش مقاومت در برابر ضربه می تواند در برنامه هایی که مواد در معرض بارهای ضربه ناگهانی ، مانند ساخت ماشین آلات یا تجهیزات حمل و نقل قرار دارند ، بسیار مهم باشد.
4. کاهش جوش - تغییرات خاصیت ناشی از
4.1 قبل - گرمایش
گرم کردن فلز پایه قبل از جوشکاری می تواند به کاهش سرعت خنک کننده در HAZ کمک کند ، در نتیجه تشکیل مراحل سخت و شکننده را به حداقل می رساند. دمای گرمایشی معمولی برای UNS S32100 بسته به ضخامت مواد و فرآیند جوش مورد استفاده ممکن است از 100 تا 200 درجه سانتیگراد باشد.
4.2 پست - عملیات حرارتی جوش (PWHT)
از PWHT می توان برای رفع فشارهای باقیمانده و بهبود خصوصیات مکانیکی مفصل جوش داده شده استفاده کرد. برای UNS S32100 ، یک درمان بازپرداخت محلول در حدود 925 - 1050 درجه سانتیگراد و به دنبال آن خنک کننده سریع می تواند به بازیابی ریزساختار اصلی و خصوصیات مکانیکی کمک کند. این روش درمانی می تواند سختی در HAZ را کاهش دهد ، انعطاف پذیری را افزایش داده و سختی ضربه مفصل جوش داده شده را بهبود بخشد.
4.3 انتخاب فلزات پرکننده
انتخاب فلز پرکننده در تعیین خصوصیات مکانیکی مفصل جوش داده شده بسیار مهم است. برای UNS S32100 ، فلزات پرکننده با ترکیب شیمیایی مشابه با فلز پایه استفاده می شوند. به عنوان مثال ، می توان از سیم پرکننده ER321 در فرآیندهای GTAW و GMAW استفاده کرد. این فلزات پرکننده به اطمینان از سازگاری خوب با فلز پایه کمک می کنند و می توانند عملکرد کلی مفصل جوش داده شده را بهبود بخشند.
5. مقایسه با سایر فولادهای ضد زنگ
هنگام مقایسه UNS S32100 با سایر فولادهای ضد زنگ مانندفولاد ضد زنگ 904L / UNS N08904 / 1.4539بافولاد ضد زنگ 304L / UNS S30403 / 1.4306 ، 1.4307وتفولاد ضد زنگ 316 / ایالات متحده S31600 / 1،4401، رفتار جوشکاری و تأثیر آن بر خصوصیات مکانیکی می تواند متفاوت باشد.
فولاد ضد زنگ 904L یک فولاد ضد زنگ آستنیتی آلیاژ بالا با مقاومت در برابر خوردگی عالی ، به ویژه در محیط های بسیار خورنده است. با این حال ، محتوای بالای آلیاژ آن می تواند جوشکاری را در مقایسه با UNS S32100 دشوارتر کند و فرآیند جوشکاری ممکن است تأثیر قابل توجهی در خصوصیات مکانیکی آن داشته باشد.
فولاد ضد زنگ 304L و 316 فولادهای ضد زنگ آستنیتی متداول هستند. آنها به طور کلی جوشکاری نسبت به UNS S32100 آسان تر هستند ، اما ممکن است بدون تثبیت مناسب نسبت به خوردگی بین دانه ای در HAZ حساس تر باشند. تثبیت تیتانیوم UNS S32100 در کاربردهای زیاد درجه حرارت و خورنده که در آن جوشکاری لازم است ، مزیت آن را می دهد.
6. نتیجه گیری و فراخوانی به عمل
در نتیجه ، جوش تأثیر قابل توجهی بر خصوصیات مکانیکی UNS S32100 دارد. سختی ، استحکام کششی ، انعطاف پذیری و سختی ضربه می تواند همه تحت تأثیر روند جوش باشد. با این حال ، با گرمایش مناسب ، عملیات حرارتی پس از جوش و انتخاب فلزات پرکننده ، این اثرات را می توان برای اطمینان از عملکرد ساختار جوش داده شده کاهش داد.
من به عنوان تأمین کننده UNS S32100 ، اهمیت ارائه مواد با کیفیت بالا و پشتیبانی فنی برای برنامه های جوشکاری را می فهمم. اگر قصد استفاده از UNS S32100 را در پروژه های خود دارید و به جوشکاری نیاز دارید یا در مورد خصوصیات مکانیکی آن سؤالی دارید ، برای کسب اطلاعات بیشتر با من تماس بگیرید و در مورد نیازهای تهیه خود صحبت کنید.
منابع
- کتابچه راهنمای ASM جلد 6: جوشکاری ، برزمی و لحیم کاری. ASM International.
- دفترچه راهنمای جوش استیل. بنیاد جوشکاری جیمز اف. لینکلن.
- جوشکاری متالورژی و جوشکاری فولادهای ضد زنگ. جان سی لیپولد و دیوید جی کوتکی.
