วิธีป้องกันความไม่สมดุลของเฟสในระหว่างการเชื่อมท่อเหล็กดูเพล็กซ์

ท่อสแตนเลสเพล็กซ์ เป็นวัสดุสแตนเลสที่มีโครงสร้างแบบคู่ของออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์โดยมีอัตราส่วนโครงสร้างทั่วไปของออสเทนไนต์ 50% และเฟอร์ไรต์ 50% โครงสร้างนี้ให้ความแข็งแรงสูงความทนทานสูงและความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนของคลอไรด์ อย่างไรก็ตามในระหว่างกระบวนการเชื่อมการดำเนินการที่ไม่เหมาะสมจะนำไปสู่ความไม่สมดุลของเฟสซึ่งจะส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อคุณสมบัติเชิงกลและความต้านทานการกัดกร่อนของท่อ

สาเหตุของความไม่สมดุลของเฟสในการเชื่อม
วงจรความร้อนการเชื่อมจะส่งผลกระทบต่อโครงสร้างจุลภาคของวัสดุแม่และพื้นที่เชื่อม สาเหตุหลัก ได้แก่ :
อินพุตความร้อนสูงหรือต่ำเกินไป
ความเร็วในการเชื่อมที่ไม่เหมาะสม
การควบคุมอุณหภูมิอุ่นและอุณหภูมิ interlayer ไม่ดี
เร็วเกินไปหรือช้าเกินไปความเร็วในการระบายความร้อน
การเลือกวัสดุเชื่อมที่ไม่ถูกต้องและการป้องกันก๊าซ
ปัจจัยข้างต้นอาจทำให้เฟสออสเทนไนต์ล้มเหลวในการก่อตัวอย่างเต็มที่หรือทำให้เกิดการตกตะกอนของเฟสทุติยภูมิที่เป็นอันตราย (เช่นเฟสσและเฟสχ) ทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคของพื้นที่เชื่อมเพื่อเบี่ยงเบนจากอัตราส่วนอุดมคติของ 50:50

การควบคุมอินพุตความร้อนเป็นตัวชี้วัดที่สำคัญ
การรักษาอินพุตความร้อนที่เหมาะสมเป็นวิธีหลักในการป้องกันความไม่สมดุลของเฟส โดยทั่วไปขอแนะนำให้ควบคุมอินพุตความร้อนระหว่าง 0.5–2.5 kJ/mm หากอินพุตความร้อนสูงเกินไปมันจะส่งเสริมการตกตะกอนของเฟสσหรือเฟสอื่น ๆ หากอินพุตความร้อนต่ำเกินไปโลหะเชื่อมอาจเย็นเกินไปเร็วเกินไปเฟสออสเทนไนต์ไม่สามารถตกตะกอนได้อย่างเต็มที่อัตราส่วนเฟอร์ไรต์จะเพิ่มขึ้นและความเหนียวจะลดลง
การใช้การเชื่อมหลายชั้นหลายชั้นและเทคโนโลยีการเชื่อมแคบสามารถลดอินพุตความร้อนของการผ่านครั้งเดียวได้อย่างมีประสิทธิภาพและลดการก่อตัวของโครงสร้างที่ไม่เอื้ออำนวย

เลือกวิธีการเชื่อมที่เหมาะสม
วิธีการเชื่อมที่แตกต่างกันมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการควบคุมโครงสร้าง วิธีการเชื่อมทั่วไป ได้แก่ :
การเชื่อมอาร์คทังสเตนแก๊ส (GTAW/TIG): เหมาะสำหรับการเชื่อมรากอินพุตความร้อนที่ควบคุมได้ซึ่งเอื้อต่อการควบคุมโครงสร้าง;
การเชื่อมอาร์คโลหะแก๊ส (GMAW/MIG): เหมาะสำหรับการเติมและการเชื่อมจับและโครงสร้างที่ดีสามารถรับได้โดยการปรับพารามิเตอร์อย่างเหมาะสม
การเชื่อมด้วยเลเซอร์และการเชื่อมอาร์คพลาสมา: โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนนั้นแคบและการควบคุมที่เหมาะสมสามารถลดการเบี่ยงเบนของโครงสร้างได้
การใช้การเชื่อมอาร์คพัลซิ่งสามารถควบคุมอินพุตความร้อนที่แม่นยำยิ่งขึ้นและส่งเสริมการก่อตัวของเฟสออสเทนไนต์

การเลือกวัสดุเชื่อมที่ถูกต้อง
องค์ประกอบของวัสดุฟิลเลอร์จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเนื้อหาออสเทนไนต์ในการเชื่อมสามารถไปถึงเป้าหมายได้ โดยปกติแล้วลวดเชื่อมหรืออิเล็กโทรดที่มีปริมาณนิกเกิลสูงกว่าวัสดุฐานเล็กน้อย ตัวอย่างเช่นวัสดุฟิลเลอร์สำหรับวัสดุพื้นฐาน UNS S32205 สามารถเป็นลวดเชื่อม ER2209 ซึ่งมีเนื้อหานิกเกิล 8.5%-9.5%ซึ่งสูงกว่าวัสดุพื้นฐานเพื่อส่งเสริมการฟื้นฟูออสเทนไนท์หลังจากการเชื่อม
นอกจากนี้ควรหลีกเลี่ยงเนื้อหาของฟอสฟอรัสซัลเฟอร์และสิ่งเจือปนอื่น ๆ ในวัสดุฟิลเลอร์เพื่อลดความเป็นไปได้ในการสร้างการรวมที่เป็นอันตราย

คุณภาพการป้องกันก๊าซเป็นสิ่งสำคัญ
ในระหว่างการเชื่อม TIG หรือการเชื่อม MIG ความบริสุทธิ์และองค์ประกอบของก๊าซป้องกันมีบทบาทสำคัญในการควบคุมโครงสร้างจุลภาค ควรเลือกก๊าซผสมอาร์กอนหรืออาร์กอน/ไนโตรเจนสูง ปริมาณไนโตรเจนในปริมาณที่เหมาะสมสามารถส่งเสริมการก่อตัวของเฟสออสเทนไนท์และช่วยปรับปรุงความต้านทานต่อหลุม โดยปกติแล้วก๊าซผสมที่มีไนโตรเจนเพิ่ม 1-2% มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างจุลภาค
การแทรกซึมของอากาศจะต้องหลีกเลี่ยงในระหว่างการเชื่อมเพื่อป้องกันการก่อตัวของ interlayers ออกไซด์หรือเขตออกไซด์ขอบเขตของเมล็ดข้าว

อัตราการระบายความร้อนควรอยู่ในระดับปานกลาง
การระบายความร้อนเร็วเกินไปจะป้องกันไม่ให้ออสเทนไนต์ตกตะกอนในเวลาส่งผลให้เฟอร์ไรต์มากเกินไป การระบายความร้อนช้าเกินไปอาจนำไปสู่การตกตะกอนของเฟสσ วิธีการระบายความร้อนในอุดมคติคือการระบายความร้อนตามธรรมชาติในอากาศหลีกเลี่ยงการระบายความร้อนด้วยอากาศหรือการระบายความร้อนด้วยน้ำ
สำหรับท่อที่มีผนังหนาผ้าห่มควบคุมอุณหภูมิหรือมาตรการฉนวนหลังโพสต์วูร์ดสามารถนำมาใช้อย่างเหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าเส้นโค้งการระบายความร้อนนั้นอ่อนโยนและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคนั้นเพียงพอแล้ว

ควบคุมอุณหภูมิ interlayer
ในการเชื่อมแบบหลายผ่านการควบคุมอุณหภูมิ interlayer เป็นหนึ่งในขั้นตอนสำคัญในการป้องกันความไม่สมดุลของเฟส โดยทั่วไปขอแนะนำว่าอุณหภูมิ interlayer ไม่ควรเกิน 150 ° C อุณหภูมิ interlayer ที่มากเกินไปจะทำให้เกิดการสะสมความร้อนเพิ่มอัตราการแพร่กระจายของเมล็ดข้าวและทำให้เกิดการตกตะกอนของเฟสเปราะ การใช้เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิแบบเรียลไทม์สามารถปรับปรุงความสามารถในการควบคุมของกระบวนการเชื่อม

การรักษาด้วยความร้อนหลังการทดสอบและการทดสอบโลหะ
สำหรับท่อเหล็กเพล็กซ์เพื่อวัตถุประสงค์พิเศษเช่นที่ใช้ในพื้นที่สำคัญเช่นวิศวกรรมทางทะเลและอุปกรณ์น้ำมันและก๊าซขอแนะนำให้ทำการหลอมโซลูชันหลังการตอบสนอง (โดยทั่วไปที่ 1050–1120 ° C) จากนั้นเย็นอย่างรวดเร็วเพื่อฟื้นฟูอัตราส่วนโครงสร้างเพล็กซ์ในอุดมคติ

หลังจากการเชื่อมควรใช้กล้องจุลทรรศน์ metallographic เพื่อตรวจสอบอัตราส่วนเฟสของพื้นที่เชื่อมหรือเครื่องตรวจจับปริมาณเฟอร์ไรต์ (เช่นเครื่องมือเหนี่ยวนำแม่เหล็ก) ควรใช้สำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณเพื่อให้แน่ใจว่าปริมาณออสเทนไนต์อยู่ระหว่าง 35% และ 65%