Spawanie stali nierdzewnej: cztery zasady zapobiegania uczulaniu i pękaniu

Większość uszkodzeń rur ze stali nierdzewnej w instalacjach spawanych zaczyna się od spoiny - nie dlatego, że metal spoiny jest słaby, ale dlatego, że nie przestrzegano zasad spawania stali nierdzewnej. Stal austenityczna nie wymaga wstępnego podgrzewania i obróbki cieplnej stali węglowej po spawaniu; zamiast tego potrzebne są cztery cichsze rozwiązania: odpowiedni wypełniacz, kontrolowane dopływ ciepła, niska temperatura międzyściegowa i ekranowanie po obu stronach złącza.

Złamanie któregokolwiek powoduje uczulenie, pękanie na gorąco lub strefę spawu, która koroduje szybciej niż otaczająca rura. W tym przewodniku przedstawiono zasady, logikę wyboru wypełniacza i wady, na które należy zwrócić uwagę.

Formularze produktów

Bar i drążek

Płyta i arkusz

Cewka i pasek

Rura i rurka

Montaż: kołnierz, trójnik, kolanko, reduktor itp.

Kucie: pierścień, wał, okrąg, blok itp.

Dlaczego spawanie stali nierdzewnej jest inne

Spawanie stali węglowej polega na unikaniu pęknięć wodorowych i przywracaniu wytrzymałości; spawanie stali nierdzewnej polega na zachowaniu odporności na korozję, którą niszczy ciepło. Kiedy stal austenityczna jest utrzymywana w zakresie temperatur 425-870 stopni – dokładnie to samo dzieje się w strefie wpływu ciepła spoiny – węgliki chromu wytrącają się na granicach ziaren, a metal obok nich staje się zubożony w chrom i nie nadaje się do ochrony.

Dlatego spoinę należy wykonać w taki sposób, aby czas w tym paśmie był jak najkrótszy, a wypełniacz dobrać tak, aby sam metal spoiny pozostał odporny na korozję. Te dwa cele kierują każdą poniższą zasadą.

Zasada 1: dopasuj wypełniacz do metalu macierzystego i preferuj wersję niskoemisyjną

Zasada wypełniacza niskowęglowego jest najprostsza i najczęściej łamana: spawanie podstawy 316 z wypełniaczem 316L utrzymuje niską zawartość węgla w metalu spoiny, mimo że podstawą jest 316, a spoina jest wtedy bardziej odporna na uczulenie niż metal spoiny 316. To nic nie kosztuje i kupuje marżę.

Zasada 2: kontroluj dopływ ciepła

Wysoki dopływ ciepła oznacza szeroką strefę wpływu ciepła i dłuższy czas w paśmie uczulającym. Dyscypliną jest umiarkowana prędkość przesuwu, raczej koraliki podłużne niż szerokie tkanie i najniższe doprowadzenie ciepła, które nadal zapewnia solidną spoinę. Ma to największe znaczenie na cienkich przekrojach i w pierwszych przejściach, gdzie ekspozycja na temperaturę jest proporcjonalnie większa.

Zasada 3: utrzymuj niską temperaturę międzyściegową

W przypadku stali nierdzewnej austenitycznej temperatura międzyściegowa jest zwykle ograniczona do około 150 stopni – spoina wielościegowa musi ostygnąć pomiędzy przejściami, aby nagromadzone ciepło nie przepychało złącza przez pasmo uczulające zbyt długo.

Gatunki dupleksowe są jeszcze bardziej rygorystyczne, często ograniczone poniżej 150 stopni, a czasem blisko 100 stopni, ponieważ przegrzanie powoduje złą równowagę faz i może tworzyć fazę sigma. Monter, który traktuje stal nierdzewną jak stal węglową i spawa kolejne przejścia, podczas gdy złącze pozostaje gorące, powoduje uszkodzenie korozji w rurze.

Zasada 4: Osłoń obie strony stawu

Ścieg graniowy spoiny austenitycznej utlenia się od wewnątrz, jeśli nie jest osłonięty, a utleniony grań staje się miejscem korozji i zanieczyszczeń, którego prawie nie da się naprawić z zewnątrz.

Przepusty graniowe GTAW w rurociągach narażonych na korozję są przepłukiwane argonem po wewnętrznej stronie złącza, a przepłukiwanie utrzymuje się do momentu ochrony grani. Dowodem pominięcia czyszczenia jest ciemny, łuszczący się korzeń - dlatego też wewnętrzne usuwanie zabarwienia termicznego jest częścią historii powierzchni zawartej w przewodniku dotyczącym trawienia.

Wady, na które zwraca uwagę inspektor

Co określić w zamówieniu

• Standard i procedura spawania: ASME IX lub równoważny, kwalifikowany WPS
• Wypełniacz: wybrany gatunek (np.. 316wypełniacz L do rury 316)
• Limit temperatury międzyściegowej i wymagania dotyczące płukania wstecznego w celu przeciwdziałania korozji
• Badanie po spawaniu: VT i RT lub UT, jeśli wymaga tego usługa
• Powierzchnia: usuwanie zabarwienia cieplnego i trawienie strefy spoiny do obsługi chlorków

Często zadawane pytania

P: Czy stal nierdzewna wymaga wstępnego podgrzania i obróbki cieplnej po spawaniu, jak stal węglowa?
Odp.: Nie. Stal austenityczna nie wymaga wstępnego podgrzewania, a w przypadku większości zastosowań nie wymaga PWHT. Leczenie, które ma znaczenie, jest odwrotne: utrzymywanie niskiej temperatury i chłodzenie pomiędzy przejściami, aby uniknąć pasma uczulającego.

P: Dlaczego warto stosować wypełniacz 316L na rurze 316?
Odp.: Niższy węgiel w wypełniaczu zapewnia odporność metalu spoiny na uczulenie. Jest to standardowa praktyka, która kosztuje niewiele i chroni strefę spawania w środowisku chlorkowym.

P: Co się stanie, jeśli przejście główne nie zostanie usunięte wstecznie?
Odp.: Wnętrze korzenia utlenia się. Złuszczony korzeń jest miejscem zanieczyszczenia, które może powodować wżery podczas eksploatacji i które jest trudne do oczyszczenia na zainstalowanej rurze. Z tego powodu w liniach wrażliwych na korozję wymagane jest przepłukiwanie wsteczne.

P: Czy stal duplex jest trudniejsza do spawania niż austenityczna?
Odp.: Tak – należy chronić równowagę faz. Dopływ ciepła i temperatura międzyściegowa są bardziej rygorystyczne, a wypełniacz jest nadstopowy, aby zachować stosunek austenitu do ferrytu. Aby uzyskać dobre wyniki, wymagane są kwalifikowane procedury dupleksowe.

Skontaktuj się teraz