LDX2404 duplex korrózióálló acél hegesztése

Bakos Leventebakosle@gmail.com

Uzonyi Sándoruzonyi.sandor90@gmail.com

Gépipari Tudományos EgyesületHegesztési SzakosztályIfjúsági Fórum

Gépipari Tudományos EgyesületHegesztési SzakosztályIfjúsági Fórum

•Célok:▫A hegesztéstudomány iránt érdeklődő

hallgatóknak és ifjú mérnököknek közös fórum biztosítása

▫A jövő hegesztőmérnökei és az ipar közötti kapcsolat kialakításának segítése

▫Szakmai rendezvények Szakmai versenyek Előadások, szimpóziumok Ifjú Hegesztők Konferenciája

www.hegesztes.ktk.bme.hu

LDX2404 duplex korrózióálló acél hegesztése

Bakos Leventebakosle@gmail.com

Uzonyi Sándoruzonyi.sandor90@gmail.com

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 tanulmány célja

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 Mo-

tartalom• A nikkel tőzsdei termék 5-10×-es áringadozás az

elmúlt 10 évben. • Felhasználási lehetőségei:

▫Tengeri környezetben▫Savas környezetben (ipari tartályok, csővezetékek)▫Építészeti alkalmazások (acélszerkezet, díszítő elemek)

Ahol szükséges a hegesztett szerkezet könnyítése▫Orvosi alkalmazások (keresik)

2001.

2002.

2003.

2004.

2005.

2006.

2007.

2008.

2009.

2010.

2011.

500010000150002000025000300003500040000450005000055000

A nikkel árának piaci alakulása

USD

/ton

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 szorosan

illesztett tompa I-varratokkal való hegesztése▫ 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