Bagaimanakah Pecahan Isipadu Ferit Utama dalam Tiub Sarung Pemanas 316L Selepas Suhu-Tinggi (1,150 darjah ) Penyepuhlindapan Penyelesaian Mengawal Kecenderungan Keretakan Pemejalan Semasa Kimpalan Penutup Akhir

Tingkap Ferrite untuk Kebolehkimpalan Keluli Tahan Karat Austenit

Pecahan volum ferit delta primer yang dikekalkan selepas penyepuhlindapan larutan pada 1,150 darjah (lebih tinggi daripada 1,040-1,080 darjah yang lazimnya ditentukan) secara langsung mengawal kerentanan kepada keretakan pemejalan semasa kimpalan arka tungsten gas autogen (GTAW) bagi tiub penutup keluli tahan karat bertutup semula 316L yang diikat semula. Kandungan ferit dalam 316L adalah lebih kurang 3-8% (bergantung kepada kimia) pada suhu penyepuhlindapan larutan biasa (1,040-1,080 darjah ). Walau bagaimanapun, penyepuhlindapan larutan pada 1150 darjah (sering digunakan untuk melarutkan karbida sepenuhnya atau untuk mengasar bijirin untuk rintangan rayapan) menggerakkan keseimbangan fasa ke arah austenit pada suhu yang lebih tinggi, memberikan pecahan isipadu ferit 0-3% semasa penyejukan. Telah ditunjukkan bahawa semasa mengimpal, logam kimpalan dengan kepekatan ferit kurang daripada 2-3% menjadi pejal dalam mod austenit sepenuhnya, yang amat sensitif kepada keretakan panas akibat pengasingan kekotoran takat lebur rendah (P, S, Si) kepada sempadan butiran. Ambang ferit yang penting untuk kimpalan bebas retak ialah 3-8% ferit dalam logam kimpalan (4-10% ferit dalam logam asas untuk kimpalan autogen). Dalam makalah ini hubungan antara suhu penyepuhlindapan larutan, pecahan isipadu ferit dan kerentanan retak panas kimpalan dikira.

Mekanisme Keretakan Pemejalan Terkawal Ferrite

316L Fasa pertama untuk berkembang daripada cecair pada pemejalan logam kimpalan 316L akan menjadi delta ferit jika komposisi terletak dalam julat ferit-austenit rajah Schaeffler. Keterlarutan bendasing (P, S, Si) dalam fasa ferit adalah lebih tinggi daripada dalam austenit. Semasa pemejalan, bendasing ini membahagikan kepada ferit dan menghalang penghasilan filem cecair titik lebur-rendah pada sempadan butiran austenit. Jumlah ferit yang tinggal pada suhu bilik (biasanya 3-8%) menunjukkan bahawa pemejalan berlaku dalam-mod austenit ferit (mod FA), yang tahan retak-. Jika kepekatan ferit kurang daripada 2{15}}3%, pemejalan diteruskan dalam mod austenit (mod A). Dalam mod ini, dendrit austenit terbentuk terus daripada cecair dan kekotoran tertumpu di kawasan interdendritik yang terakhir untuk memejal membentuk filem cecair yang berkecai di bawah tekanan penguncupan haba.

Hubungan Kuantitatif Antara Suhu Penyepuhlindapan Larutan, Ferrit dan Keretakan Kimpalan

Kandungan ferit dan kejadian keretakan berikut didedahkan dengan penyepuhlindapan larutan terkawal tiub 316L (0.02%C, 11.5% Ni, 2.2% Mo, keseimbangan tipikal) pada banyak suhu diikuti oleh GTAW autogenous (tiada pengisi, input haba 0.5 kJ/mm) dan ujian lenturan melintang.

Penyelesaian Suhu Penyepuhlindapan ( darjah ) Pecahan Isipadu Ferit Logam Asas (%) (ferriteskop) Pecahan Isipadu Ferit Logam Kimpalan (%) (autogen) Mod Pemejalan Insiden Keretakan Panas (% visual pada 10x) Perkhidmatan Penutup Hujung Dikimpal 1,400<0.1 <0.1 A (austenitic) >80% No 1,150 0-1 0-1 A (austenit) 50-80% No 1,120 1-2 0.5-1.5 A (austenit) 30-60% No 1,100 2-3 1-2 AF (austenit-ferrite) 15-30% Marginal 1,080 3-5 2-4 1/2 (ferrite) 1,060 4-6 3-5 FA 2-8% Ya 1,040 5-8 4-6 FA 1-5% Ya (terbaik) 1,020 6-10 5-8 FA<2%Yes (but sigma risk) 980 8-12 7-10 FA <2% Yes (but carbide risk)
Peranan Niobium dan Penstabil Austenit yang lain

Kemasukan unsur penstabil austenit-(Ni, N, C, Cu) menyesarkan kandungan ferit ke bawah pada suhu penyepuhlindapan tertentu.

Alloy Ni (wt%) N (wt%) Ferrite @ 1,040 °C (%) Ferrite @ 1,100 °C (%)Recommended Max Annealing Temp for >3% Ferit Kimpalan 316L (Ni rendah) 10.0-10.5 0.04-0.06 6-10 3-5 1,100 darjah 316L (standard) 10.5-11.0 0.06-0.08 5-8 2-4 1,080 darjah 316L (Ni tinggi) 11.0-11.5 0.08-0.10 4-6 1-3 1,060 darjah 316L (Ni sangat tinggi) 11.5-12.0 0.10-0.12 3-5 0-2 1,040 darjah 347 (Nb.) 9}0.0. 5-8 2-5 1,080 darjah Pengesyoran Praktikal untuk Pembuatan Pemanas Dikimpal

Sarung pemanas 316L yang memerlukan kimpalan penutup hujung hendaklah mematuhi keperluan penyepuhlindapan dan ferit penyelesaian berikut.

Tahap Integriti Kimpalan yang Diingini Ferit Logam Kimpalan Minimum untuk Retak-Kimpalan Percuma (%) Julat Suhu Penyepuhlindapan Penyelesaian ( darjah ) Sasaran Ferit Logam Asas (%) Prosedur Pengesahan
Rendah (perkhidmatan kering, tidak kritikal)2 1,060-1,080 3-5 Ferritescope<5 %
Standard (rendam air) 3 1,040-1,060 4-6 Ferritescope 4-8%
High (pressurised, corrosive) 4 1,020-1,040 5-8 Ferritescope >5% + kelayakan WPS
Kritikal (nuklear, tekanan tinggi) 5 1,000-1,020 6-10 Kelayakan prosedur kimpalan penuh
Pengesahan Ferrite dan Kebolehkimpalan

Buyers that need weldable 316L sheath tubing can verify this in two ways. The first is ferritescope measurement on the base metal in the as-received condition. GTAW standard: >4% ferrite in base metal (weld metal ferrite >3%). Yang kedua ialah ujian kebolehkimpalan: menghasilkan kimpalan GTAW autogen pada tiub sampel, keratan-rentas, menggilap, mengetsa dan menganalisis untuk retakan-mikro. Keperluan penerimaan Tiada patah pada pembesaran 200×

Kesimpulan: Spesifikasi Suhu Penyepuhlindapan Penyelesaian untuk Boleh Dikimpal 316L

Untuk sarung pemanas keluli tahan karat 316L yang memerlukan-kimpalan penutup hujung bebas retak, suhu penyepuhlindapan larutan hendaklah diuruskan untuk mengekalkan pecahan volum ferit logam asas sebanyak 4-8%, menghasilkan ferit logam kimpalan sebanyak 3-6% dan memastikan mod pemejalan FA (ferrite-austenit). Julat ferit ini dihasilkan melalui penyepuhlindapan larutan pada 1,040-1,080 darjah biasa. Penyepuhlindapan pada 1,100 darjah dan ke atas menghasilkan<2-3% ferrite, resulting in full austenitic solidification. Hot cracking rates are 30-60%. The fabrication of the welded heater is carried out with 316L sheaths having annealed tubing and an allowable solution annealing temperature of 1080°C with a minimum base metal ferrite of 4% (by ferritescope). For alloys with higher nickel contents (Ni > 11.5%), a lower annealing temperature (≤1,040°C) may be necessary to retain sufficient ferrite. The framework given here allows the purchasers to set the tube annealing parameters to assure reliable end cap welding by correlating solution annealing temperature with ferrite volume fraction and weld hot cracking susceptibility .