Ein WIG + MAG-Schweißdesign aus Edelstahlrohr 304

Im Vergleich zu allen Argon- und Argon-Elektroschweißungen sind die Produktionseffizienz und die Schweißqualität des TIG + MAG-Schweißens von Edelstahlrohren erheblich verbessert und es wurde häufig beim Schweißen von Kraftwerksleitungen eingesetzt. Die horizontale feste Allpositionsverbindung aus einem Rohr mit großem Durchmesser aus Edelstahl 304 wird hauptsächlich in Schmierölleitungen für Kraftwerke verwendet. Es ist schwierig zu schweißen und erfordert eine höhere Schweißqualität und Formgebung der Innenfläche. Nach dem Schweißen ist eine PT- und RT-Inspektion erforderlich.

WIG-Schweißen oder manuelles Lichtbogenschweißen hat einen geringen Wirkungsgrad und eine schlechte Schweißqualität kann nicht garantiert werden. Wir verwenden die untere Schicht des WIG-Innen- und Außenfülldrahtschweißens, die MAG-Schweißfüllung und die Deckschicht, um gute Schweißverbindungen zu erzielen. Im Vergleich zu Kohlenstoffstahl und niedriglegiertem Stahl sind die Wärmeausdehnungsrate und die Leitfähigkeit von TP304-Edelstahl größer, und der Poolfluss und die Formgebung sind insbesondere beim Schweißen in allen Positionen schlecht. Beim MAG-Schweißen muss die Verlängerungslänge des Schweißdrahtes weniger als 10 mm betragen, und die geeignete Schwingamplitude, Frequenz, Geschwindigkeit und Kantenretentionszeit des Schweißbrenners sollten eingehalten werden. Der Winkel des Schweißbrenners sollte jederzeit angepasst werden, damit die Schweißoberflächenkante sauber verschmilzt und sich gut formt, um die Qualität der Füll- und Deckschicht sicherzustellen.

Das Stahlrohr TP304 mit einer Größe von 530 mm * 11 mm und einem manuellen Argon-Wolfram-Lichtbogenschweißrücken wurde verwendet, Mischgas (CO2 + Ar) -Schweißfüllung und Deckschweißen, horizontales Festschweißen in allen Positionen. Vor dem Schweißen sollten wir einige Vorbereitungsprojekte durchführen:

1. Reinigen Sie Schmutz wie Öl und Rost und polieren Sie die Nut und den umgebenden 10-mm-Bereich.

2. Bei der Montage entsprechend der Größe kann beim Positionierschweißen mit festem Boden (2, 7, 11 Punkte für den festen Positionierblock) auch ein festes Rillenpunktschweißen verwendet werden.

3. Das Rohr ist durch Argongas geschützt.

WIG-Schweißverfahren

Schweißparameter

Es wird eine 2.5 mm WCE-20-Wolframelektrode verwendet. Die Wolframelektrode erstreckt sich 4 bis 6 mm ohne Vorheizen, und der Düsendurchmesser beträgt 12 mm

SchweißdrahtODSchweißstrom I / A.Lichtbogenspannung U / V.Gasdurchfluss L / minAr Reinheit,%Polarität
WIG-ER3082.580-9012-14Positiv9-12Backing 9-399.99DCSP

Operationsprozess

  • Das horizontale Festschweißen des Rohrs in allen Positionen ist schwierig. Um das innere Durchhängen der Schweißnaht zu verhindern, wird der Draht mit dem Schweißteil über Kopf (60 ° auf beiden Seiten von sechs Punkten) gefüllt, und mit den vertikalen und horizontalen Schweißteilen wird der Draht als Träger gefüllt Schweißen.
  • Vor dem Starten des Lichtbogens sollte das Rohr mit Argon gefüllt werden, um die Luft zu reinigen. Während des Schweißvorgangs sollte der Schweißdraht nicht mit der Wolframelektrode in Kontakt kommen oder direkt in den Bereich der Lichtbogensäule des Lichtbogens gelangen, da sich sonst der Wolframeinschluss in der Schweißnaht verfängt und die Lichtbogenstabilität beschädigt wird.
  • Beginnen Sie mit dem Schweißen von nahezu 6 Punkten, damit die Wolframelektrode immer senkrecht zur Achse des Stahlrohrs verläuft, wodurch die Größe des geschmolzenen Pools besser kontrolliert werden kann, und sorgen Sie dafür, dass die Düse den geschmolzenen Pool gleichmäßig vor Oxidation schützt.
  • Der äußerste Teil des Wolframs ist etwa 2 mm vom Schweißstück entfernt, und der Schweißdraht sollte entlang der Nut zum vorderen Ende des Schweißbades geführt werden. Der Lichtbogen wird an einem Ende der Nut nach dem Zünden vorgewärmt, und der erste Tropfen Schweißdraht wird sofort zum Schmelzen des Metalls geschickt, nachdem das Metall geschmolzen ist, und dann wird der zweite Tropfen Schweißdraht geschickt, um das Metall am anderen zu schmelzen Ende der Nut, und dann schwingt der Lichtbogen seitlich und bleibt eine Weile auf beiden Seiten, so dass der Schweißdraht gleichmäßig und intermittierend zum geschmolzenen Becken geleitet wird. An 12 Punkten wird das Ende zu einem Hang poliert und der Draht wird beim Schweißen an den Hang aufgehängt, er wird mit einem Lichtbogen zu einem Lochverschluss geschmolzen. Es sollte darauf geachtet werden, den internen Schutzgasstrom am Ende des Schweißens auf 3 l / min zu reduzieren, um zu verhindern, dass die Schweißnaht aufgrund übermäßigen Luftdrucks konkav wird.

MAG-Schweißprozess

Schweißparameter

Der Durchmesser der Düse beträgt 20 mm, der Abstand zwischen der Düse und der Probe beträgt 6 bis 8 mm, die Temperatur zwischen den Schichten beträgt weniger als 150 ° C und die Dicke der Schweißnaht beträgt 11 mm.

Das Mischen von Schutzgas mit einem Ar80% + CO2 20% -Verhältnis (Volumen) macht den AR-Lichtbogen stabil, kleine Spritzer und einen leicht zu erreichenden axialen Strahlübergang. Die Oxidation des Lichtbogens überwindet die Defekte des Argonschweißens, wie hohe Oberflächenspannung, dickes flüssiges Metall und leichtes Abdriften von Kathodenflecken, und verbessert die Eindringtiefe der Schweißnaht.

SchweißdrahtODSchweißstrom I / A.Lichtbogenspannung U / V.SchutzgasGasdurchfluss L / minPolarität
E-308L1.0100-11017-19Positiv 80% Ar + 20% CO2, Hintergrund Ar9-12,3DCEP

Der Betriebsprozess

  • Inspektion vor dem Schweißen: Inspektion der Düse, Reinigung der leitfähigen Düse, Gasfluss, Aufprall auf die Bodenfläche, Temperatur zwischen den Schichten.
  • Beim Gasschweißen in der Füllung, Deckschicht, wirkt sich die Länge des verlängerten Schweißdrahtes auf die Stabilität des Schweißprozesses aus. Eine zu lange Verlängerungslänge erhöht den Drahtwiderstandswert und die Drahtüberhitzung, was zu Spritzern und schlechter Schweißnahtformung führt. Eine zu kurze Verlängerungslänge erhöht den Strom. Der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück wird verkürzt, um eine Überhitzung zu verursachen. Dies kann dazu führen, dass Spritzer die Düse blockieren und somit den Gasfluss und die Schweißraupenbildung beeinträchtigen.
  • Während des Schweißens ist der Winkel der Schweißpistole senkrecht zur Rohrachse, um Poren und Schlackeneinschlüsse in der Schweißnaht zu vermeiden. Kleine Amplitudenschwingung, beide Seiten bleiben bei mittlerer Geschwindigkeit etwas schneller, wodurch die Schweißnaht konvex und ungleichmäßig vermieden werden kann; Während des Schweißprozesses sollten eine gleichmäßige und angemessene Schwingamplitude und Frequenz des Schweißbrenners verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Schweißflächengröße und die Kante der Deckschicht richtig verschmolzen sind.

Edelstahl 316L VS 2205 Duplex in biomedizinischen Bereichen

Die Pharma- und Biotech-Industrie stellt relativ hohe Anforderungen an die Stahlmaterialien, die in Verarbeitungsbehältern und Rohrleitungssystemen verwendet werden. Diese müssen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Reinheit aufweisen, um die Reinheit und Qualität des Arzneimittels sicherzustellen, und sie müssen auch in der Lage sein, die Produktionsumgebung zu tolerieren Desinfektions- und Reinigungsprozesse von Temperatur, Druck und Korrosion weisen ebenfalls eine gute Schweißbarkeit auf und können die Anforderungen der Oberflächenindustrie erfüllen.

316L (UNS S31603, EN 1.4404) Austenitischer Edelstahl ist das Hauptmaterial für Geräte zur Herstellung der pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie. Edelstahl 316L weist eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und elektrolytische Poliereigenschaften auf und ist daher ein ideales Material für die meisten pharmazeutischen Anwendungen. Obwohl 316L-Edelstahl in vielen Prozessumgebungen eine gute Leistung erbringt, verbessern Kunden die Leistung von 316L-Edelstahl durch sorgfältige Auswahl der spezifischen chemischen Zusammensetzung von 316L-Edelstahl und die Verwendung verbesserter Produktionsverfahren wie Elektroslag-Umschmelzen (ESR) weiter.

Für stark korrosive Medien können Kunden, die erhöhte Wartungskosten in Kauf nehmen können, weiterhin Edelstahl 316L oder superaustenitischen 6% Molybdän-Edelstahl mit höherer Legierungszusammensetzung wie AL-6XN® (UNS N08367) oder 254 SMO® verwenden (UNS S31254, EN 1.4547). Derzeit wird 2205 (UNS S32205, EN 1.4462) zweiphasiger Edelstahl auch bei der Herstellung von Prozessanlagen in dieser Industrie verwendet.

Die Mikrostruktur von Edelstahl 316L umfasst die Austenitphase und eine sehr geringe Menge Ferritphase, die hauptsächlich durch Zugabe einer ausreichenden Menge Nickel zur Legierung zur Stabilisierung der Austenitphase gebildet wird. Der Nickelgehalt von Edelstahl 316L beträgt im Allgemeinen 10 bis 11%. 2205 Duplex-Edelstahl wird durch Reduzieren des Nickelgehalts auf etwa 5% und Einstellen des zugesetzten Mangans und Stickstoffs auf etwa 40-50% Ferrit gebildet und enthält ungefähr die gleiche Menge an Ferritphasen- und Austenitphasen-Mikrostruktur mit großer bis beträchtlicher Korrosion Widerstand. Die Erhöhung des Stickstoffgehalts und die feinkörnige Mikrostruktur von 2205 Duplex-Edelstahl führen zu einer höheren Festigkeit als herkömmliche austenitische rostfreie Stähle wie 304L und 316L. Unter Glühbedingungen ist die Streckgrenze von 2205 Duplex-Edelstahl etwa doppelt so hoch wie die von 316L-Edelstahl. Aufgrund dieser höheren Festigkeit kann die zulässige Spannung von 2205-Doppel-Edelstahl in Abhängigkeit von den Konstruktionsspezifikationen für Geräte für Herstellungsprozesse viel höher sein. Es kann die Wandstärke und die Kosten in vielen Anwendungen reduzieren. Sehen wir uns den Vergleich der chemischen Zusammensetzung und der mechanischen Eigenschaften zwischen 316L und 2205 an (angegeben in ASTM A240).

NotenUNSCMnPSSiCrNiMoN
316LS316030.032.00.0450.030.7516.0-18.010.0-14.02.0-3.00.1
2205S322050.032.00.030.021.022.0-23.04.5-6.53.0-3.50.14-0.2
NotenZugfestigkeit, MPa (ksi)Streckgrenze Mpa (ksi)VerlängerungHärte, HRB (HRC)
316 / 316L515 (75)205 (30)40%217 (95)
2205655 (95)450 (65)25%29331 ()

Korrosivitätsleistung

Lochfraßbeständigkeit

In pharmazeutischen und biotechnologischen Anwendungen ist die häufigste Korrosion von rostfreiem Stahl Lochfraß in Chloridmedien. 2205 Duplex-Edelstahl hat einen höheren Chrom-, Molybdän- und Stickstoffgehalt, der hinsichtlich Lochfraß- und Spaltkorrosionsbeständigkeit deutlich besser ist als Edelstahl 316L. Die relative Korrosionsbeständigkeit von rostfreiem Stahl kann durch Messen der Temperatur (kritische Korrosionstemperatur) bestimmt werden, die zum Lochfraß in einer Standardtestlösung von 6% Eisenchlorid erforderlich ist. Die kritische Korrosionstemperatur (CPT) von 2205 Duplex-Edelstahl liegt zwischen 316L-Edelstahl und 6% superaustenitischem Molybdän-Edelstahl. Es ist zu beachten, dass die in Eisenchloridlösung gemessenen CPT-Daten eine zuverlässige Rangfolge der Beständigkeit gegen Chloridionen-Lochfraß darstellen und nicht zur Vorhersage der kritischen Korrosionstemperatur des Materials in anderen Chloridumgebungen verwendet werden sollten.

Spannungsrisskorrosion

Wenn die Temperaturen höher als 150 ° C sind, neigt Edelstahl 60L unter der kombinierten Einwirkung von Zugspannung und Chloridionen zu Rissen, und diese katastrophale Korrosion wird als Chloridspannungskorrosionsrissbildung (SCC) bezeichnet. Bei der Auswahl von Materialien unter heißen Flüssigkeitsbedingungen sollte Edelstahl 316 in Gegenwart von Chloridionen und Temperaturen von 316 ° C oder höher vermieden werden. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, kann 150 Duplex-Edelstahl SCC in einer einfachen Salzlösung mindestens 60 ° C standhalten.

Verarbeitungseigenschaften

Die Bearbeitung von 2205 Duplex-Edelstahl ähnelt in vielerlei Hinsicht der von 316L, es gibt jedoch noch einige Unterschiede. Bei der Kaltumformung müssen die höheren Festigkeits- und Kaltverfestigungseigenschaften von zweiphasigem rostfreiem Stahl berücksichtigt werden. Geräte müssen möglicherweise eine höhere Tragfähigkeit aufweisen, und im Betrieb weist rostfreier Stahl 2205 eine höhere Elastizität als standardmäßige austenitische rostfreie Stahlsorten auf. Die höhere Festigkeit von 2205 Duplex-Edelstahl erschwert das Schneiden als 316L.

2205 Duplex-Edelstahl kann wie 316L-Edelstahl geschweißt werden. Der Wärmeeintrag und die interlaminare Temperatur müssen jedoch streng kontrolliert werden, um das erwartete Austenit-Ferrit-Phasenverhältnis aufrechtzuerhalten und die Ausfällung schädlicher intermetallischer Phasen zu vermeiden. Das Schweißgas enthält eine kleine Menge Stickstoff, um diese Probleme zu vermeiden. Bei der Schweißqualifikation von Duplex-Edelstahl wird üblicherweise das Austenit-Ferrit-Verhältnis durch einen Ferritprüfer oder eine metallografische Untersuchung bewertet. Die ASTM A 923-Testmethode wird normalerweise verwendet, um das Vorhandensein schädlicher intermetallischer Phasen zu überprüfen. Das empfohlene Zusatzwerkstoff für die Schweißnaht ist ER2209 (UNSS39209, EN 1600). Das Selbstschmelzschweißen wird nur empfohlen, wenn die Glühbehandlung der Schweißlösung nach dem Schweißen durchgeführt werden kann, um die Korrosionsbeständigkeit wiederherzustellen. Es wird kein Zusatzwerkstoff verwendet. Um ein Lösungsglühen durchzuführen, werden die Komponenten auf eine Temperatur von mindestens 1900 ° C erhitzt und dann schnell abgekühlt.

Das Eindringen und die Fließfähigkeit von Duplex-Edelstahl 2205 sind schlecht als bei Edelstahl 316L, daher ist die Schweißgeschwindigkeit langsamer und die Form der Verbindung muss geändert werden. 2205 Duplex-Edelstahl erfordert einen breiteren Nutwinkel, einen größeren Wurzelabstand und eine kleinere stumpfe Kante als 316L-Edelstahl, um eine vollständig verschmolzene Schweißnaht zu erhalten. Wenn das Schweißgerät die Verwendung von Zusatzdraht zulässt, wird die 2209 Zusatzdraht wird zum Schienenschweißen von 2205-Edelstahlrohren verwendet, oder der Zusatzdraht kann anstelle des entsprechenden Legierungs-Verbrauchsmaterialeinsatzes verwendet werden.

Elektrolytisches Polieren

Bei vielen pharmazeutischen und biotechnologischen Anwendungen muss die mit dem Produkt in Kontakt stehende Oberfläche elektrolytisch poliert werden. Daher sind hochwertige elektrolytisch polierte Oberflächen eine wichtige Materialeigenschaft. 2205 Duplex-Edelstahl kann elektrolytisch auf eine Oberfläche von 15 Mikrozoll (0.38 Mikron) oder höher poliert werden, was den ASME BPE-Standard für die Oberflächenbeschaffenheit von elektrolytisch polierten Oberflächen übertrifft, aber die elektrolytisch polierte 2205-Edelstahloberfläche ist nicht so hell wie 316L-Edelstahl Stahloberfläche. Dieser Unterschied ist auf die etwas höhere Metalllöslichkeit von Ferrit im Vergleich zu Austenit während des Elektropolierprozesses zurückzuführen.