Ispitivanje ferita u nehrđajućem čeliku

Ispitivanje ferita je postupak koji se koristi za određivanje sadržaja ferita (delta ferit) u Duplex nehrđajućem čeliku (npr. klasa 2205) i austenitnim nehrđajućim čelicima (npr. klasa 316, 321).

Ispitivanje ferita je važno jer se može koristiti za predviđanje ponašanja austenitnih čelika i dupleks nehrđajućih čelika tijekom zavarivanja.

Na primjer, čelici s visokim sadržajem ferita imaju veću vjerojatnost da će imati smanjenu otpornost na koroziju nego oni s niskim sadržajem ferita.

Prenizak sadržaj ferita čini materijal ili zavar vrlo osjetljivim na vruće pucanje ili također nazvano pucanje skrućivanja.

Visok sadržaj ferita također smanjuje mehanička svojstva (uglavnom rastezanje, žilavost i tvrdoću) materijala.

Sadržaj ferita može utjecati na mehanička, korozijska i električna svojstva materijala. Također je jednako važno za konačna rezultantna svojstva zavarenih dijelova.

Metode ili tehnike ispitivanja ferita

Određivanje sadržaja ferita u austenitnim čelicima može se izvršiti ili metalografski (npr. planimetrija, linearna analiza ili diferencijalno brojanje točaka) upotrebom mikropresjeka (destruktivne metode) ili magnetno-induktivno (na primjer pomoću feritoskopa) (nedestruktivne metode) izravno kod zavara.

Koriste se i druge metode kao što je difrakcija elektrona kao što je difraktometrija X-zraka (XRD) ili difrakcija povratnog raspršenja elektrona (EBSD), ali su prilično skupe.

Uglavnom se mjerenje pomoću analize slike iz mikroskopa i ručna mjerenja pomoću feritoskopa naširoko koriste u industriji zbog njihove jednostavne upotrebe i bržeg rada.

Međutim, u magnetoinduktivnom ispitivanju, očitanje je funkcija kemijskog sastava legure.

Stoga, kada se radi o visokom sadržaju ferita, naznačeni sadržaj ferita ne odgovara stvarnom sadržaju u materijalu, budući da visokolegirani ferit ima slabiju magnetsku reakciju od istog sadržaja ferita s nižim potencijalom legure.

Iz tih razloga uveden je Feritni broj (FN) za indikaciju sadržaja ferita (EN ISO 8249 i EN ISO 17655).

Izračunajte sadržaj ferita u nehrđajućem čeliku i dupleks nehrđajućem čeliku

Ispitivanje i mjerenje ferita pomoću analize slike

Metoda analize slike za mjerenje ispitivanja ferita zahtijeva polirane makro uzorke koji se analiziraju pod velikim povećanjem.

Svjetlosni optički mikroskop koristi se s posebnim softverom za provjeru malih područja svake prisutne faze.

Metoda je najpouzdanija uz brojanje bodova, iako su vještine operatera vrlo važne.

Točnost metode ovisi o kvaliteti pripreme makro uzorka, jetkanja i poliranja jer oni mogu uvelike utjecati na ishod.

Tehnika slijedi smjernice ASTM E 562 (Standardna ispitna metoda za određivanje volumnog udjela sustavnim ručnim brojanjem točaka) i zahtijeva da povećanje bude odgovarajuće kako bi se omogućila jasna rezolucija mikrostrukture.

Za nehrđajući čelik, dupleks nehrđajući čelik i druge legure na bazi nikla obično se koristi povećanje u rasponu od 500X do 1000X.

Ovdje će se s povećanjem povećanja površina polja smanjivati. Stoga je u ovom slučaju potrebno višestruko čitanje.

Proces metode analize slike ima različit broj koraka kao što su rezanje uzorka, priprema mikro uzorka, poliranje i jetkanje nakon čega slijedi konačno mjerenje i zatim izvješćivanje o rezultatima. Svi ovi koraci čine ovu tehniku ​​dugotrajnom.

Ispitivanje ferita pomoću feritoskopa

Feritoskopi su ručni instrumenti koji rade na principu magnetoinduktivnosti. Za mjerenje ferita oslanja se na tehniku ​​magnetske indukcije.

Tijekom testiranja, feritoskop mjeri sva magnetska područja i ostavlja svu nemagnetsku mikrostrukturu, stvarajući tako ukupni sadržaj ferita u austenitnoj fazi.

Feritoskop je nedestruktivna tehnika koja brzo daje rezultate za mjerenje ferita na terenu.

Preciznost međutim ovisi o kalibraciji opreme, vještinama operatera i površinskim uvjetima.

Opremu je potrebno kalibrirati prije uporabe pomoću kalibracijskih blokova jer se inače rezultati mogu pogrešno prikazati.

Jednostavne metode izračuna ferita

Sadržaj metala zavara ili ferita u zavarivanju može se procijeniti korištenjem kemije uz pomoć ESPY dijagrama (rezultati u postotku ferita F%) ili WRC-1992 dijagrama (rezultati u FN).

Ostale metode (SCHAEFFLER ili DELONG) koje ne uzimaju u obzir sadržaj dušika i bakra ne mogu se koristiti za dupleks varove.

pretvorba postotka ferita u ferit

Pomoću formule možete jednostavno pretvoriti feritni broj (FN) u postotak ferita. Do 10 FN Ferita jednako je postotku ferita (FN%). Dakle, do FN 10, to će biti ista vrijednost postotka ferita.

Za pretvorbu iz % ferita u FN može se koristiti sljedeće:

1. Za 22 % Cr duplex nehrđajući čelik, ferit % = 0,7 × FN;
2. Za 25 % Cr duplex i super duplex nehrđajuće čelike, ferit % = 0,65 × FN.
3. Feritni broj (FN) = (feritni %) x [-0.025813 (Iron)2 + 5.408679 (Iron) – 102.3902]/100

Druga metoda pretvaranja FN u feritni postotak je korištenje Delongovog dijagrama.

Razlika između feritnog broja i feritnog postotka

Feritni broj poznat je kao (FN), a postotak ferita zapisan je kao F%, gdje je F numerička vrijednost.

Kao što je ranije naglašeno, do FN 10 jednako je F%, ali s višom vrijednošću, ova dva pojma ne odgovaraju jedan drugome i variraju.

Podkomitet WRC (Centar za istraživanje zavarivanja, Amerika) usvojio je termin Feritni broj (FN) koji se koristi umjesto postotka ferita, kako bi se jasno pokazalo da je mjerni instrument kalibriran prema WRC postupku.

Feritni broj, do FN 10 jednak je F%, ali s višom vrijednošću, ova dva pojma ne odgovaraju jedan drugome i variraju.

Ovo je praksa koju slijede sve industrije zavarivanja kao i danas. Tijekom testiranja na terenu i slijedeći standardne metode kalibracije, očekuje li se neka varijacija u mjerenjima ferita oko ±5 posto ili najviše ±10 posto izmjerene vrijednosti ferita i to treba uzeti u obzir u kriterijima prihvatljivosti.

Pretvorba postotka feritnog broja u ferit

Količina ferita u leguri mjeri se feritnim brojem. Taj se broj može pretvoriti u postotak, što će vam reći koliko se legure sastoji od ovog bitnog elementa.

Pretvaranje feritnih brojeva u postotke može se izvršiti pomoću jednostavne formule. Za pretvorbu iz % ferita u FN može se koristiti sljedeće:

-Za 22% Cr duplex nehrđajući čelik,

Za 25 % Cr duplex i super duplex nehrđajuće čelike,

Koja je uloga ferita u zavarivanju?

U zavarivanju ferit je i koristan i štetan – ali to je svojstvo koje se pregledava i uzima u obzir tijekom projektiranja.

Ferit nije dobar kada trebamo materijal za primjenu pri niskim temperaturama, ali u zavarivanju ferit je vrlo dobar jer smanjuje šanse za vruće pukotine ili pukotine (mikro pukotine vidljive pri minimalnom povećanju od 50X) tijekom zavarivanja.

Dobro je imati određenu količinu ferita u zavarenim spojevima austenitnog nehrđajućeg čelika kako bi se spriječilo pucanje zavara do kojeg može doći tijekom skrućivanja.

Postavljanje ferita u zavarene spojeve izbjegava mikropukotine koje bi se inače mogle proširiti tijekom servisiranja proizvoda i mogu biti ozbiljna šteta. Ferit poboljšava čvrstoću čelika i održava manju tvrdoću.

Učinci ferita u materijalima objašnjeni su u donjoj tablici.

Kriteriji prihvatljivosti feritnog ispitivanja ASME

Prihvaćanje ferita za dupleks nehrđajući čelik

Za dvostruki nehrđajući čelik, minimalni i maksimalni raspon feritnog broja u zavarivanju, ZUT-u i osnovnom metalu bit će sljedeći (Ref: API 582):

1. Metal zavara—30 % do 65 %,
2. HAZ—40 % do 65 %,
3. Osnovni metal—40 % do 60 %.

NAPOMENA 1 Sadržaj ferita do 25 % može biti prihvatljiv za metal zavara ako su ispitivanja korozije ili druga ispitivanja zadovoljavajuća za kupca.

Nikal kao jaki austenitni stabilizator eliminira potrebu za provjerom sadržaja ferita za zavar koji je zavaren pomoću potrošnog materijala na bazi nikla kao što je ERNiCrMo-3 ili ENiFeCr-2 itd.

NAPOMENA 2 Za pretvorbu iz % ferita u FN može se koristiti sljedeće: za 22 % Cr duplex nehrđajući čelik, % ferita = 0,7 × FN; Za 25 % Cr duplex i super duplex nehrđajuće čelike, ferit % = 0,65 × FN.

Prihvaćanje ferita za austenitni nehrđajući čelik

Sadržaj ferita ili FN broj za austenitne zavare obično je ograničen na temelju korištenog dodatnog materijala za zavarivanje.

Većina dodataka za zavarivanje u klasifikaciji E3XXX ili ER3XXX prema specifikaciji AWS A5.4 i 5.9 potpuno su austenitnog tipa.

Primjeri takvih šipki su: tipovi E310, E316LMn, E320, E320LR, E330, E383 i E385 itd. Zavari napravljeni s ER316 ili E316 obično mogu imati malo ferita jer daje bolju zaštitu od korozije.

Feritni broj u gornjim elektrodama održava se iznad FN4 kako bi se postigla bolja otpornost na pucanje.

Šipke za zavarivanje kao što su ER308LMo i E309L, E309LMo mogu imati više ferita (FN) od FN15. E16-8-2, posebna šipka za zavarivanje s niskim feritnim brojem koristi se za zavarivanje osjetljivih austenitnih zavara od nehrđajućeg čelika izrađenih s vrlo niskim sadržajem ferita.

potrošni materijal za zavarivanje dupleks nehrđajućeg čelika kao što su ER2594, E2595, E2209 izrađen je s višim feritom, općenito većim od 20FN.

Metalografska ispitivanja

Ova ispitivanja se rijetko traže u specifikacijama, ali se obično koriste za kontrolu kvalitete i tijekom inspekcije za određivanje čvrstoće zavara, za ispitivanje opsega i distribucije nemetalnih inkluzija u zavaru, za provjeru broja i rasporeda nizova, za određivanje metaluršku strukturu u zoni taljenja i zoni utjecaja topline te provjeriti dubinu prodiranja zavara.

Uzorci se dobivaju iz probnog zavara sečenjem ili iz proizvodnog zavara trepaniranjem.

Trepaniranje znači mehaničko uklanjanje zavarenog dijela spoja u jednom komadu posebnim alatom, koji ostavlja udubljenje u spoju koje se lako može popuniti zavarivanjem.

Iz ovih uzoraka, makro uzorci ili mikro uzorci se pripremaju odgovarajućim postupcima jetkanja kako slijedi:

Makro-uzorci u metalografiji

Ako se želi izbjeći brušenje i poliranje površine poprečnog presjeka, može se izravno staviti uzorak u kipuću 50% otopinu klorovodične kiseline u vodi oko 30 minuta.

Alternativno, prvo se može izbrusiti i zagladiti površinu brusnim kotačem ili brusnim papirom, a zatim snažno istrljati površinu komadićem pamuka koji je potpuno natopljen otopinom jednog dijela krutog amonijevog persulfata u devet težinskih dijelova vode.

Ovo trljanje mora se ponavljati sve dok se na zavaru ne pojavi jasno definirana makrostruktura.

Nakon nagrizanja, uzorci se temeljito operu čistom vodom i obrišu.

Zatim se potope u etilni alkohol, izvade i osuše na zraku. Ako se primjerak želi konzervirati, može se nanijeti sloj tankog, prozirnog laka, tako da površina ne hrđa tijekom skladištenja.

Mikro-uzorci u metalografiji

Ovi uzorci moraju biti pripremljeni s visoko uglačanom površinom poput zrcala i ugravirani odgovarajućim kemikalijama i tehnikama ovisno o vrsti legure i mikrostrukturama koje tražite.

Postupak pripreme i ispitivanja uzoraka je kompliciran i zahtijeva odgovarajuću opremu i obučenog metalografa.

Tumačenje fotomikrografija također zahtijeva dobro poznavanje fizikalne metalurgije.

Ispitivanje sadržaja ferita

Ispitivanje sadržaja ferita je brz i jednostavan način za određivanje količine ferita u uzorku austenitnog nehrđajućeg čelika.

Ispitivanje se provodi mjerenjem magnetske indukcije uzorka na određenoj frekvenciji. Rezultati ispitivanja koriste se za izračunavanje sadržaja ferita u uzorku.

Sadržaj ferita mjera je količine ferita prisutnog u leguri čelika ili željeza. Koristi se kao pokazatelj sposobnosti čelika da se odupre otvrdnjavanju hladnom obradom i njegove zavarljivosti.

Ispitivanje se provodi mjerenjem magnetske indukcije uzorka materijala.

Ispitivanje sadržaja ferita važan je alat za kontrolu kvalitete za proizvođače čelika i željeza.

Osigurava da materijali koje proizvode zadovoljavaju određene standarde za tvrdoću, otpornost na trošenje i zavarljivost.

Slični postovi

Open this in UX Builder to add and edit content