123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

99_1-4.   Svařování vysokolegovaných ocelí

Svařitelnost austenitických chromniklových ocelí při současných svařovacích procesech je možno, jestliže se přihlédne k problematice trhlin za tepla plného austenitu, hodnotit velmi dobře. Toto konstatování je možno s jedním omezením přenést i na laserové svařování. Nejnovější zkušenosti získané v rámci komplexního projektu "Laser 2000" ukazují v této souvislosti na možnou změnu primárního efektu tuhnutí. Materiály, které vzhledem k jejich chemickému složení leží na primární feritické straně v blízkosti eutektického minima systému Fe-Cr-Ni a při relativně pomalém tuhnutí, jako např. při WIG-svařování, také primárně feriticky tuhnou, mohou naproti tomu při rychlém tuhnutí, které je např. charakteristické pro laserové svařování, přejít k austenitickému modusu. Příkladem pro to jsou materiály X15CrNiSi20-12 (1.4828) a X2CrNi19-11 (1.4306). Jako příčina toho se přijímá, že se může podmíněně vytvořit mechanismem rychlého růstu zrn metastabilní austenitická hraniční plocha "pevno-tekutá" ("festflüssig") právě při teplotách vyšších než při přechodu ke stabilnímu feritu. Podíly primárně austenitického tuhnutí ve svarovém kovu se zvyšují s rychlostí tuhnutí, tzn. všeobecně též se zvyšováním svařovací rychlosti.

Pro laserové svařování těchto materiálů se udává jako nanejvýš kritický důsledek tohoto přechodu k primárně austenitickému tuhnutí: Ve spojení s metastabilním stavem se mohou vytvořit zcela jiné podmínky koncentrace v teplotním intervalu tuhnutí mezi v rovnováze se nacházejícími právě ztuhlými a ještě tekutými podíly fází (zbytků taveniny) než by bylo obvyklé v případě primárního feritického tuhnutí. Tím je možné, že vzniknou oblasti struktury, které mají ve srovnání se základním materiálem odchylné mechanicko-technologické vlastnosti. Jestliže se mají takové austenitické materiály, které leží v blízkosti eutektického minima, laserově svařovat, má smysl požadovat důkazy vlastností svarového kovu. Testy trhlin za tepla specifické pro laserové svařování ukázaly, že takto primárně austeniticky ztuhlé části struktury jsou napadnutelné trhlinami. Naopak mohou být např. na materiálu X15CrNiSi20-12 získány i při vysokých konstantních rychlostech laserové svary zcela bez trhlin při primárním podílu austenitu blízkém 100%. Jestliže bude svařovací rychlost podél svaru kolísat, povedou vznikající změny svarové geometrie spolu se změnami podílu austenitu ke zřetelnému výskytu trhlin za tepla.

Oceli odolné proti rezivění a kyselinám jsou podle názvu odolné proti všeobecně se vyskytující korozi, tj. proti rzi. Naproti tomu směrem k jiným formám koroze vykazují v závislosti na jejich legovacím potenciále částečně jen omezenou odolnost. Toto chování je zajímavé, jestliže jsou koroznímu prostředí vystaveny svarové spoje poškozené trhlinami za tepla.

Při trhlinách za tepla všeobecně a při mikrotrhlinách v důsledku poklesu tvárnosti (DDC ductility dip cracks) se jedná o mezikrystalické narušení struktury. Při působení agresivních médií je proto třeba počítat s pokračujícím mezikrystalickým poškozováním. V oblasti hranic zrn poškozených mikrotrhlinami za tepla se proto nemohou uložit z okolní atmosféry ochranné atomy kyslíku. V důsledku toho vzniká možnost, že tato oblast povrchu materiálu bude za přítomnosti vodního roztoku napadena elektrolytickým mechanismem a rozpouštěna, přičemž pokračuje pronikání roztoku v oblasti mezikrystalických trhlin do struktury. Na základě těchto úvah byly provedeny zkoušky mezikrystalické koroze na různých niklových slitinách, které byly předtím podrobeny zkouškám podle směrnic DVS 1004-2.

S ohledem na to, že právě před IK-zkouškami byly trhliny ve vzorkách zjištěny a předmětem zájmu bylo působení korozního média na prodlužování trhlin, byly měřeny délky trhlin. Na základé korozních zkoušek bylo prokázáno, že skutečně dochází k interkrystalickému prodlužování před tím vzniklých trhlin za tepla. Při tom došlo jak k jednoduchému interkrystalickému růstu trhlin, tak i ke spojování trhlin a ke vzniku nových trhlin jako forem přírůstku trhlin.

V závislosti na výchozím stavu trhlin, které jsou zjištěny při PVR-zkouškách jako trhliny z tuhnutí a opětovného ohřevu, nabízejí tyto koroznímu médiu větší plochu pro napadení než zřetelně menší trhliny pod 1 mm vznikající v důsledku poklesu houževnatosti (DDC). Proto mohl být u dříve jmenovaných objevech trhlin zaznamenán silnější přírůstek délky v důsledku koroze než při trhlinách z DDC. V této souvislosti dala měření aritmetické střední hodnoty drsnosti Ra závěry, že prodloužení trhlin od DDC může vystoupit až k 100 násobnému zvětšení hodnoty Ra svarového kovu a až k 1000 násobné hodnotě Ra základního materiálu. Přitom se nesmí stav materiálu (svarového kovu nebo přetavovací housenky) promítat do míry prodloužení trhlin. Tato míra je u vyšetřovaných niklových slitin u hodnoty max. 1,1 mm.

Svazek DDC, který ležel v tepelně ovlivněném pásmu PVR-zkušební housenky, byl při provedených korozních šetřeních překryt oblastí IK-sensibilace, obr. 3. Z vyšetřovaných niklových materiálů mohla být IK-sensibilace prokázána jen slitin NiMo29Cr a NiMo23Cr8Fe, zatímco u materiálů NiCr28FeSiCe a X5NiCrAlTi31-20 byla pozorována vrstva korozních produktů a u NiMo28 napadení fází na hranicích zrn mezi odměšením bohatým na molybden a matricí.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz