Sigma fázisú ridegedés a duplex rozsdamentes acélban, megelőzés a hegesztés és a hőkezelés során

A szigma fázis kemény, rideg intermetallikus, amely képződikduplex rozsdamentes acélokha 600-900 °C hőmérsékleti tartományban tartják; tönkreteszi a szívósságot és a lyukállóságot. A hegesztési hőbevitel alacsony szinten tartásával (kb. 0,5-2,5 kJ/mm), az áthaladási hőmérséklet 150 °C alatti szabályozásával, a veszélyes zónán keresztüli gyors hűtéssel, és a 600-900 °C közötti feszültségmentesítéssel soha – használjon teljes oldatos lágyítást (körülbelül 1020-1100 °C) helyett.

Egy mondatban: a szigmafázis megelőzhető hegesztési és hőkezelési hiba -ha az időt és a hőmérsékletet szabályozza a 600-900°C-os ablakban, a duplex rozsdaanyag szívós és korrózióálló marad.

Kulcs elvitelek

• A szigmafázis a 600-900 °C tartományban alakul ki, a leggyorsabb 700-800 °C körül; ez egy króm-molibdénben gazdag rideg intermetallikus.
• Élesen csökkenti az ütésállóságot és a hajlékonyságot, és kiüríti a krómot/molibdént a mátrixból, csökkentve a lyukasztó ellenállást.
• Hegesztés megelőzése: korlátozza a hőbevitelt (0,5-2,5 kJ/mm), tartsa az interpass-t 150 °C alatt, kerülje ugyanazon zóna ismételt felmelegítését.
• A hőkezelés-megelőzése: soha ne{1}}engedje el a stresszt a 600-900 fokos tartományban; csak 1020-1100 °C-on oldott lágyítás, majd víz/gyors lehűtés.
• A magasabb-ötvözetű duplex (2507) és a magas-ferrit szerkezetek hajlamosabbak a szigmára-; tartsa a ferrit 35-65% között, és ellenőrizze.
• Az alkatrész üzembe helyezése előtt észlelje a szigmát ferrit távcső elsodródással, metallográfiával vagy Charpy-ütővizsgálattal.

Mi az a Sigma fázis a duplex rozsdamentes acélban?

A szigmafázis egy kemény, rideg intermetallikus vegyület, amely krómban és molibdénben gazdag (közelítőleg Fe-Cr-Mo képlet), amely a duplex rozsdamentes acélok ferritfázisából válik ki, ha túl hosszú ideig nem megfelelő hőmérsékletnek vannak kitéve.

A duplex rozsdamentes acélok nagyjából 50/50 arányú ausztenit és ferrit keveréke. A magas króm- és molibdéntartalmú ferrit fázis a szigma forrása. A megfelelő (rossz) körülmények között a ferrit lebomlik, és a szigma darabos, lemezszerű részecskékként válik ki a szemcsehatárokon és a ferritszigetek belsejében. Mivel a szigma kemény és törékeny is, úgy működik, mint a bekövetkezésre váró repedések -, eltávolítja a hajlékonyságot, és kiindulási pontként szolgál a törésekhez és a korrózióhoz.

Melyik hőmérsékleti tartományban alakul ki a szigma fázis?

A szigmafázis körülbelül 600 °C és 900 °C között képződik, a leggyorsabb képződés 700-800 °C körül. 600 °C alatt túl lassú a normál gyártás során; kb. 900-950°C felett visszaoldódik a szerkezetbe.

Az idő legalább annyira számít, mint a hőmérséklet. A csúcson (körülbelül 750{7}}800 °C) a szigma folyamatos tartás után perceken belül egy órán belül megjelenhet. A tartomány szélei közelében (600 °C vagy 900 °C) a képződés sok órát vesz igénybe. Ez az oka annak, hogy a lassú lehűlés a 600-900 fokos ablakon keresztül, vagy a hosszan tartó feszültségmentesítő áztatás ebben a sávban veszélyes.

Miért káros a Sigma fázis?

A szigma fázis egyszerre kétféleképpen bántja a duplex rozsdamentes acélt: törékennyé teszi az acélt (alacsony szívósság, alacsony alakíthatóság), és kevésbé korrózióállóvá teszi (mivel a króm és a molibdén kihúzódik a környező mátrixból).

Mechanikai sérülés

Az ütésállóság meredeken csökken - Charpy V-a bevágások értékei akár 50%-kal is csökkenhetnek.

A hajlékonyság és a nyúlás csökken; az acél szerény terhelés vagy ütés hatására megrepedhet.

A kifáradási szilárdság és a törési szilárdság csökken.

Korróziós károk

Maga a Sigma{0}}korrózióálló, de a mellette lévő mátrix króm- és molibdénmentes.

Eredmény: a helyi pitting-ellenállás (PREN) csökken, különösen a hővel{0}}érintett zónában.

A rés- és kloridállóság a rideg régióban szenved.

Hogyan idézi elő a hegesztés a szigma képződését?

A hegesztés főként két mechanizmuson keresztül idézi elő a szigmát: a hegesztési hőciklus a korábban lerakódott fémet a 600-900°C-os veszélyességi zónába minden következő lépésben újra felmelegíti, és a túl lassú lehűlés (vagy túl magas áthaladási hőmérséklet) elég sokáig tartja a fémet ebben a zónában ahhoz, hogy a szigma kicsapódjon.

Minden új hegesztési menet felmelegíti a szomszédos hegesztést egy bizonyos hőmérséklet-tartományra. A korábbi hegesztési varrat keskeny sávja, amely a 600-900 fokos ablakban ül az újramelegítés során, szigmát növeszthet, ha elég sokáig ott marad. A magas hőbevitel, a magas áthaladási hőmérséklet és a sok egymást átfedő áthaladás mind megnövelik a halmozott időt a veszélyes zónában. A vastag szakaszok és a sok áthaladást igénylő visszafogott ízületek jelentik a legnagyobb kockázatot.

Hogyan lehet megakadályozni a szigma fázist a hegesztés során

Tartsa távol a fémet a 600-900 fokos zónától, amennyire csak lehetséges, és minimalizálja az ott eltöltött időt: használjon alacsony hőbevitelt, szabályozza az átmenő hőmérsékletet, részesítse előnyben a gyors hűtést, és kerülje ugyanazon terület ismételt felmelegítését.

Gyakorlati hegesztési szabályok

• Hőbevitel: kb 0,5-2,5 kJ/mm; használja az alsó végét a 2507 / vastag szakaszokhoz.
• Interpass hőmérséklet: tartsa 150 °C alatt (mérje meg Tempilstik-kel vagy IR-vel).
• Folyamat: GTAW (TIG) gyökér és hot{0}}pass, majd GMAW/FCAW feltöltés ellenőrzött paraméterekkel; kerülje a hosszú íveket.
• Átadási sorrend: ne melegítse újra ugyanazt a zónát; engedje lehűlni a menetek között.
• Hűtés: ne szigetelje le és ne{0}}hűtse le a duplex varratokat a veszélyes zónában; hagyja gyorsan lehűlni-600-900 °C-ra.
• Töltőanyag választás: használjon ötvözött duplex töltőanyagokat (ER2209 a 2205-höz, ER2594 a 2507-hez) a fázisegyensúly fenntartásához.
• Utó-hegesztés: ha szigma gyanúja merül fel, az oldatos izzítás (1020-1100 °C) és a kioltás visszaállítja a szívósságot; pácolás/passziválás helyreállítja a korrózióállóságot.

Hogyan lehet megakadályozni a szigma fázist a hőkezelés során

Soha ne feszültség{0}}oldja meg a duplex rozsdamentes acélt a 600-900 fokos tartományban. Ha hőkezelésre van szükség, végezzen teljes oldatos lágyítást körülbelül 1020-1100 °C-on, majd gyors kioltást (vízzel vagy levegővel), amely feloldja a szigmát és újra kialakítja a kiegyensúlyozott duplex szerkezetet.

Megjegyzés: a szénacéllal ellentétben a duplex rozsdamentes acélt nem javítja a feszültség-mentesítés közbenső hőmérsékleteken. Az egyetlen hasznos hőkezelés a magas-hőmérsékletű oldatos lágyítás és a gyors kioltás.

Sigma vs 475 fokos törékenység: mi a különbség?

A szigma fázis és a 475 °C-os ridegség két külön hiba. A Sigma a 600-900 °C tartományban képződik, és egy Fe-Cr-Mo intermetallikus; A 475 °C-os ridegedés 400{9}}500 °C közelében alakul ki (a csúcs körülbelül 475 °C), és a krómban gazdag alfa-primer részecskék okozzák a ferritben. Különféle hőmérséklet-szabályozásra van szükségük.

Hogyan lehet felismerni a szigma fázist

Érzékelje fel a szigmát a roncsolásmentes ferritmérés (várt értéktől való eltolódás), metallográfiai vizsgálat (maratott mikrostruktúra) és Charpy-ütővizsgálat (szívósságcsökkenés) kombinációjával. A kritikus alkatrészek esetében a roncsolásos vizsgálat a legmegbízhatóbb.

• Ferrit hatókör: ferritből képződik a szigma, így a mért ferrit % a várt 35-65%-os sáv alá esik – hasznos térjelző.
• Metallográfia: a maratás (pl. lúgos ferricianid vagy módosított Behara) a szigmát sötét, tömbszerű részecskékként tárja fel a szemcsehatárokon és a ferritben.
• Charpy V{0}}bevágás: az elnyelt energia nagymértékű csökkenése az elfogadási feltételekhez képest ridegséget jelez.
• Korrózióvizsgálat: Az ASTM A923 (elfogó módszer) vagy az ASTM G48 megjelölheti az érzékeny anyagokat.

Gyakran Ismételt Kérdések

K: Milyen hőmérséklet okoz szigma fázist a duplexben?

V: A szigma a 600-900 °C tartományban képződik, a leggyorsabb 700-800 °C körül. Ha túl sokáig tartja a fémet az ablakban, a szigma kicsapódik.

K: Megfordítható a szigma fázis?

V: Igen. Körülbelül 900-950 °C (jellemzően 1020-1100 °C a 2205-nél, 1050-1150 °C a 2507-nél) oldatos lágyítás, majd a gyors kioltás feloldja a szigmát és helyreállítja a duplex szerkezetet.

K: A stresszoldó duplex rozsdamentes acél biztonságos?

V: Nincs - hagyományos stresszoldás 600-900 °C-on, ami szigmát okoz. Csak a teljes oldatos lágyítás és kvencs biztonságos; ellenkező esetben kerülje a hőkezelést.

K: A 316L kap szigma fázist?

V: Ritkán. A Sigmának ferritre van szüksége, és a 316L teljesen ausztenites. A lean-duplex, 2205, 2507 és az öntött duplex (CD3MN stb.) a -veszélyeztetett anyagok.

K: Hogyan ellenőrizhetem, hogy nem keletkezett-e szigma a hegesztésemben?

V: Használjon ferrit távcsövet az átvilágításhoz, metallográfiát a megerősítéshez és Charpy ütésvizsgálatot a szívósság elfogadásához a kritikus részeken.

K: Miért van az interpass hőmérséklet 150 °C-ra korlátozva?

V: Az interpass 150 °C alatti tartása biztosítja, hogy a kötés gyorsan lehűl a 600-900 °C-os veszélyességi zónán keresztül az áthaladások között, minimálisra csökkentve a szigma kialakulásához rendelkezésre álló időt.

Következtetés

A szigma fázisú ridegség a duplex rozsdamentes acél megelőzhető hibája. Csak akkor képződik, ha a fémet a 600-900°C-os ablakban kellően hosszan tartják ahhoz, hogy a króm-molibdén-dús intermetallikus kicsapódjon – és ez egyrészt rideggé teszi az acélt, másrészt csökkenti annak pontozási ellenállását. A védekezés elvileg egyszerű: szabályozza az időt és a hőmérsékletet.

Ökölszabály: hegesztés alacsony hőbevitellel és 150 °C alatti átvezetéssel; soha ne stresszelj-a 600-900 °C-os sávban; ha hőkezelésre van szükség, akkor 1020-1100 °C-on oldott izzítással és gyorsan hűtsük le. Tartsa a ferritet a 35-65%-os ablakban, és ellenőrizze ferrit-távcsővel, metallográfiával vagy ütésvizsgálattal.

Segítségre van szüksége a duplex rozsdamentes acél specifikációjához vagy hegesztéséhez? A JN Alloy Duplex 2205-öt és Super Duplex 2507-et szállít csőben, lemezben, rúdban, karimában és szerelvényekben, ISO 9001, ASME U és PED/CE tanúsítvánnyal, teljes anyagvizsgálati jelentésekkel és hegesztési tanúsítvánnyal. Forduljon mérnökeinkhez: Market@jnalloy.com|+86-193-3990-0211|www.jnalloy.com.