2205 — це дуплексна нержавна сталь (приблизно 22% хрому, 5–6% нікелю, 3% молібдену, 0,15% азоту), ідеальна структура якої — половина фериту й половина аустеніту: одна половина забезпечує міцність і опір корозійному розтріскування під напруженням, інша — в'язкість і зварюваність. Зварювання — це пошук балансу між цими двома складовими.
Короткий висновок
Без попереднього підігріву, контроль погонної енергії, температура між проходами не вище 150℃, зварювальні матеріали мають відповідати, захисний газ з додаванням азоту. Якщо порушити хоча б одну з цих п'яти умов, корозійна стійкість шва буде помітно нижчою за основний метал — хоча зовні вигляд буде цілком нормальним.
Чому погонна енергія є ключовою
Погонна енергія (у кДж/мм) визначає швидкість охолодження шва, а швидкість охолодження визначає співвідношення фаз:
- Занадто висока погонна енергія (повільне охолодження): надлишок фериту, а нітриди хрому виділяються у фериті, корозійна стійкість і в'язкість одночасно знижуються;
- Занадто низька погонна енергія (занадто швидке охолодження): аустеніт не встигає утворитися, частка фериту занадто висока, в'язкість погіршується, з'являється схильність до тріщин;
- Типовий практичний діапазон — 0,5–2,5 кДж/мм (на нього впливають товщина листа, тип з'єднання, діаметр зварювального матеріалу; визначається за WPS);
- Температура між проходами ≤150℃, якщо вище — зупиніться; це найчастіше ігнорують на майданчику, бо без запису цього не видно.
Погонна енергія = напруга × струм × 60 ÷ швидкість зварювання (мм/хв) ÷ 1000. Розрахуйте її та запишіть у WPS, а не покладайтеся на «відчуття».
Зварювальні матеріали та захисний газ
- Зварювальний матеріал — ER2209 (відповідає дуплексній сталі), не можна використовувати 316L — аустенітний зварювальний матеріал дасть повністю аустенітний шов, міцність і опір корозійному розтріскування під напруженням знизяться;
- Додавання азоту в захисний газ: зазвичай Ar + 2–3% N₂. Азот є аустенітоутворювальним елементом, при високій температурі зварювання він втрачається, і без підживлення вміст фериту перевищить норму;
- Захисний газ із зворотного боку (аргон) також повинен містити азот або принаймні забезпечувати достатній захист, інакше корінь шва окислиться й почорніє.
Як перевіряти вміст фериту
Вимірюйте феритометром (Feritscope) безпосередньо на шві та зоні термічного впливу, типовий діапазон приймання — 35–65% (різні проєкти/стандарти можуть відрізнятися, визначається технічними умовами). Зверніть увагу на три моменти:
- Точки вимірювання повинні охоплювати центр шва, лінію сплавлення та зону термічного впливу — вимірювання лише центру шва залишить поза увагою найнебезпечніше місце;
- Показання феритометра є непрямим магнітним методом і мають похибку, потрібно кілька разів усереднювати в одній точці;
- У спірних випадках використовуйте металографічний метод для перевірки (оцінка за стандартними зразками) — він переконливіший за прилад.
Типові помилки
- Попередній підігрів: дуплексна сталь не потребує попереднього підігріву; підігрів рівнозначний збільшенню погонної енергії й лише призведе до перевищення вмісту фериту;
- Використання вуглецевих пристосувань і вуглецевих дротяних щіток для очищення — забруднення залізом спричинить іржавіння шва в першу чергу;
- Відсутність кислотного травлення та пасивації після зварювання: кольори окислення на шві дуплексної сталі необхідно видалити, інакше пасивна плівка не відновиться;
- Багатошарове багатопрохідне зварювання без контролю температури між проходами: чим далі, тим гарячіше, і в останніх проходах погонна енергія сумарно перевищує норму;
- Сприйняття «післязварювального розчинення» як стандартної операції: повне розчинення застосовується лише у випадках з надвисокими вимогами, зазвичай достатньо контролю погонної енергії.
Якщо плануєте проєкт з дуплексною сталлю, повідомте нам товщину листа, тип з'єднання та стандарт виконання. Ми можемо надати відповідні зварювальні матеріали та зразки згідно з вашим WPS, а також сертифікати якості на кожну партію — витрати на дуплексну сталь не в ціні металу, а в одному виправленні.
