LDX2404 duplex korrózióálló acél hegesztése

1. LDX2404 duplex korrózióálló acél hegesztése Bakos Levente bakosle@gmail.com Uzonyi Sándor uzonyi.sandor90@gmail.com

2. Gépipari Tudományos EgyesületHegesztési SzakosztályIfjúsági Fórum

3. 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

4. LDX2404 duplex korrózióálló acél hegesztése Bakos Levente bakosle@gmail.com Uzonyi Sándor uzonyi.sandor90@gmail.com

5. 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.

6. 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

7. 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)

8. Az LDX2404-es acél • Gyártó: Outokumpu, Svédország • Vegyi összetételének és szövetszerkezetének köszönhetően kiváló mechanikai és korrózióállósági tulajdonságok • PREN=Cr+3,3Mo+16N

9. 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

10. Robotprogramozás, paraméterek keresése • Vonalmenti hegesztőautomata programozása • Hegesztési paraméterek összehasonlítása ausztenites X5CrNi18-8 (1.4301), és LDX2101-es acélok hegesztési paramétereivel

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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 .

15. Varratgeometria vizsgálata • Széles koronaoldal • Nagy hőbevitel • Gyökoldal enyhén domború (megfelel) • Elterülő, széles varrat • Keskeny hőhatásövezet (0,5 mm)

16. Keménységmérés • Keménységmérés mikrokeménységmérővel • A gyártó 290HV keménységet enged meg, ezt nem léptük túl • Nitrogén növelésének hatására nőtt a keménység

17. Keménységmérés • Keménységmérés mikrokeménységmérővel • A gyártó 290HV keménységet enged meg, ezt nem léptük túl • Nitrogén növelésének hatására nőtt a keménység

18. 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.

19. 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

20. Köszönöm a figyelmet! Bakos Levente