2205 — это дуплексная нержавеющая сталь (около 22% хрома, 5–6% никеля, 3% молибдена, 0,15% азота), идеальная структура которой — примерно равные доли феррита и аустенита: одна половина обеспечивает прочность и стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением, другая — вязкость и свариваемость. Сварка как раз и заключается в поиске баланса между ними.
Короткий вывод
Без предварительного подогрева, контроль погонной энергии, температура между слоями не выше 150℃, сварочные материалы должны соответствовать, защитный газ с добавкой азота. Если нарушить любое из этих пяти условий, коррозионная стойкость шва будет заметно ниже, чем у основного металла, — при этом внешне шов будет выглядеть абсолютно нормально.
Почему погонная энергия — ключевой параметр
Погонная энергия (в кДж/мм) определяет скорость охлаждения шва, а скорость охлаждения определяет соотношение фаз:
- Слишком высокая погонная энергия (медленное охлаждение): избыток феррита, а нитриды хрома выделяются в феррите, коррозионная стойкость и вязкость одновременно снижаются;
- Слишком низкая погонная энергия (слишком быстрое охлаждение): аустенит не успевает образоваться, доля феррита чрезмерно высока, вязкость ухудшается, появляется склонность к трещинам;
- Обычный выполнимый диапазон — 0,5–2,5 кДж/мм (на него влияют толщина листа, тип соединения, диаметр сварочной проволоки; необходимо устанавливать по WPS);
- Температура между слоями ≤150℃; если выше — сделайте паузу. Этот пункт чаще всего игнорируется на площадке, потому что без записи его не видно.
Погонная энергия = напряжение × ток × 60 ÷ скорость сварки (мм/мин) ÷ 1000. Рассчитайте её и внесите в WPS, а не полагайтесь на «чутьё».
Сварочные материалы и защитный газ
- Сварочная проволока — ER2209 (соответствует дуплексной стали), нельзя использовать проволоку 316L — аустенитный сварочный материал даёт полностью аустенитный шов, прочность и стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением падают;
- Добавка азота в защитный газ: обычно Ar + 2–3% N₂. Азот — аустенитообразующий элемент, при высокой температуре сварки он улетучивается, и без подпитки содержание феррита превысит норму;
- Защита обратной стороны (продувка аргоном) также требует добавки азота или, как минимум, достаточной защиты, иначе корень шва окисляется и чернеет.
Как проверять содержание феррита
Измеряют ферритометром (Feritscope) в шве и зоне термического влияния, обычный диапазон приёмки — 35–65% (в разных проектах и стандартах могут быть отличия, устанавливается по техническим условиям). Обратите внимание на три момента:
- Точки измерения должны включать центр шва, линию сплавления и зону термического влияния — измерение только в центре шва пропустит самое опасное место;
- Показания ферритометра — это косвенное измерение магнитным методом, у него есть погрешность, нужно усреднять несколько измерений в одной точке;
- При разногласиях используйте металлографический метод (оценка по стандартным эталонным шкалам) — он убедительнее прибора.
Типичные ошибки
- Предварительный подогрев: дуплексной стали он не нужен, подогрев равносилен увеличению погонной энергии и приводит только к превышению содержания феррита;
- Использование оснастки из углеродистой стали, зачистка стальной щёткой из углеродистой стали — загрязнение железом приводит к тому, что шов начинает ржаветь первым;
- Отсутствие кислотного травления и пассивации после сварки: цвет окисления на шве дуплексной стали необходимо удалить, иначе пассивная плёнка не восстановится;
- При многопроходной сварке не контролируют температуру между слоями: чем дальше, тем горячее, и на последних проходах суммарная погонная энергия превышает норму;
- Рассматривают «постсварочный нагрев до твёрдого раствора» как штатную операцию: общий нагрев до твёрдого раствора применяется только в особо ответственных случаях, обычно вопрос решается контролем погонной энергии.
Если вы планируете проект с дуплексной сталью, сообщите нам толщину листа, тип соединения и применяемый стандарт. Мы можем предоставить соответствующие сварочные материалы и образцы для испытаний по вашему WPS, а также сертификаты качества на каждую партию — в дуплексной стали затраты не в цене металла, а в одном ремонте.
