Transcript LDX2404-es acél hegesztése

LDX2404 duplex korrózióálló
acél hegesztése
Bakos Levente
[email protected]
Uzonyi Sándor
[email protected]
Gépipari Tudományos Egyesület
Hegesztési Szakosztály
Ifjúsági Fórum
Gépipari Tudományos Egyesület
Hegesztési Szakosztály
• Célok:
Ifjúsági Fórum iránt érdeklődő
▫ A hegesztéstudomány
hallgatóknak és ifjú mérnököknek közös
fórum biztosítása
▫ A jövő hegesztőmérnökei és az ipar
közötti kapcsolat kialakításának segítése
▫ Szakmai rendezvények
www.hegesztes.ktk.bme.hu
 Szakmai versenyek
 Előadások, szimpóziumok
 Ifjú Hegesztők Konferenciája
LDX2404 duplex korrózióálló
acél hegesztése
Bakos Levente
[email protected]
Uzonyi Sándor
[email protected]
A tanulmány célja
2010-ben az Outokumpu nevű acélgyártó vállalat
kifejlesztette az LDX2404-es típusú acélt.
Ennek hegeszthetőségét vizsgáló tanulmányok
nem elérhetőek nyilvános adatbázisokból.
• Ezért a tanulmány során vizsgáltuk az anyag
viselkedését
különböző
paraméterek
hatására többféle vizsgálati módszerrel.
A duplex acélok története
• Korrózióálló acélok jelentős fejlődése a XX.
század elején
▫ 0,08% széntartalom  szemcsehatármenti
korrózió
• Duplex acélok gyártása 1924-től Svédországban
▫ nagy Cr- és Ni-tartalom (18%Cr, 9%Ni)
▫ I. generációs duplexeknél ferrites hőhatásövezet
▫ II. generációs duplexeknél N-nel ötvözött
ausztenit fázis, lyukkorrózió-állóság
Lean duplex acélok
• „Sovány” duplex acélok = csökkentett Ni- és Motartalom
• A nikkel tőzsdei termék  5-10×-es áringadozás az
elmúlt 10 évben.
A nikkel árának piaci alakulása
• Felhasználási lehetőségei:
55000
50000
USD/ton
▫ Tengeri környezetben 45000
40000
▫ Savas környezetben (ipari
tartályok, csővezetékek)
35000
▫ Építészeti alkalmazások
(acélszerkezet, díszítő
30000
25000
elemek)
20000
 Ahol szükséges a hegesztett
szerkezet könnyítése
15000
10000
▫ Orvosi alkalmazások (keresik)
5000
2001. 2002. 2003. 2004. 2005. 2006. 2007. 2008. 2009. 2010. 2011.
Az LDX2404-es acél
• Gyártó: Outokumpu, Svédország
• Vegyi összetételének és szövetszerkezetének
köszönhetően
kiváló
mechanikai
és
korrózióállósági tulajdonságok
• PREN=Cr+3,3Mo+16N
Kísérleti terv
• A reprodukálhatóság feltételeinek megteremtése
▫ A hegesztőautomata programozása, parametrizálás
• LDX2404-es, t=3,0mm vastagságú lemezek
illesztett tompa I-varratokkal való hegesztése
szorosan
▫ Védőgáz nitrogéntartalmának változtatása: 1-10%
• A varratban szakirodalmi ajánlás alapján legalább 30%
ausztenitnek kell lennie. Ezt igazolandó az alábbi mérések
elvégzése kívánatos:
▫
▫
▫
▫
A hegesztett kötések koronaoldali Feritscope-os vizsgálata
A ferrittartalom térfogatbeli homogén eloszlásának igazolása
Makroszerkezeti képek készítése, varratgeometria elemzés
Mikroszerkezeti képek készítése, szövetszerkezet elemzés
• Eredmények értékelése, javaslatok a további mérésekre
Robotprogramozás, paraméterek keresése
• Vonalmenti hegesztőautomata programozása
• Hegesztési paraméterek összehasonlítása
ausztenites X5CrNi18-8 (1.4301), és LDX2101-es
acélok hegesztési paramétereivel
A mintadarabok hegesztése, paraméterei
• A mintadarabok „I” tompakötéssel, szoros
illesztéssel készültek t=3,0 mm-es lemezekből
• Védőgázban 4.6-os Ar és N2 gáz alkalmazása:
▫ 0%, 1%, 2%, 3%, 5%, 8%, 10% Ni-tartalom
Feritscope-os szövetszerkezet-vizsgálat
• Örvényáramos elven működő FMP-30 Fischer Feritscope
berendezéssel koronaoldali ferrittartalom mérés 0,1 mm mélységig
▫ Nagy mértékű szórást tapasztaltunk, ezt tisztázandó:
 Felületi egyenetlenséget vizsgáltuk  légrések a mérőszonda és az
anyag között
 A ferrit eloszlásnak térfogatbeli homogenitását síkköszörűs
lemunkálással és ezt követő méréssel ellenőriztük
Feritscope-os szövetszerkezet-vizsgálat
• Örvényáramos elven működő FMP-30 Fischer Feritscope
berendezéssel koronaoldali ferrittartalom mérés 0,1 mm mélységig
▫ Nagy mértékű szórást tapasztaltunk, ezt tisztázandó:
 Felületi egyenetlenséget vizsgáltam  légrések a mérőszonda és az
anyag között
 A ferrit eloszlásnak térfogatbeli homogenitását síkköszörűs
lemunkálással és ezt követő méréssel ellenőriztem
δ-ferrit tartalom mérés mikroszerkezeti
képek elemzésével
• Mintadarabok a varrat tengelyére merőleges síkból
kimunkálva, műgyantába beágyazva, csiszolva, polírozva,
színes maratással marva
• J Microvision v1.2.7 programmal szövetszerkezeti elemzés
.
Varratgeometria vizsgálata
• Széles koronaoldal
▫ Nagy hőbevitel
• Gyökoldal enyhén domború (megfelel)
• Elterülő, széles varrat
• Keskeny hőhatásövezet (0,5 mm)
Keménységmérés
• Keménységmérés mikrokeménységmérővel
• A gyártó 290HV keménységet enged meg, ezt
nem léptük túl
• Nitrogén növelésének hatására nőtt a keménység
Keménységmérés
• Keménységmérés mikrokeménységmérővel
• A gyártó 290HV keménységet enged meg, ezt
nem léptük túl
• Nitrogén növelésének hatására nőtt a keménység
Összegzés
• Nagy a bevitt hőmennyiség
▫ Lefogató rézgyám és a réz gyöktámasz sok hőt vitt
el a varrattól
• A lemezeket sikerült teljes vastagságában
áthegeszteni
• A nitrogén gáz hatását sikerült kimutatni a
varratokban
• Ausztenit-ferrit kedvező homogén eloszlása
• Méréseink alapján 3% nitrogén védőgázt ajánlunk
• Az alacsony hegesztési sebesség miatt a technológia
termelékenysége alacsony, ezért ipari alkalmazás
esetén MIG eljárás javasolt.
Javaslatok a további vizsgálatokra
• Rézgyám helyett egyéb rögzítés alkalmazása
• Réz gyöktámasz helyett kerámia gyöktámasz vagy
gyöktámasz mellőzése javasolt
• Javasolt a t≥3,0mm-es lemezek éllemunkálása, hézaggal
való hegesztése nagy Ni duplex hegesztőanyag
alkalmazásával
• ATIG hegesztés lehetőségeinek vizsgálata
Köszönöm a figyelmet!
Bakos Levente