Monday , 23 October 2017
Breaking News
Sự ảnh hưởng của tốc độ nguội đến cơ tính của thép Duplex

Sự ảnh hưởng của tốc độ nguội đến cơ tính của thép Duplex

1. Giới Thiệu Vật Liệu Duplex

Vật liệu Duplex là vật liệu được pha trộn bởi 2 pha  Austenitic và Ferrite mỗi pha chiếm 50%, do vậy Duplex tổng hợp được những cái hay của 2 pha này, Duplex có tính chống ăn mòn như Austenitc, lại có cơ tính tương đương như thép Ferrite, do vậy Duplex được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực Oil & Gas.

Về Typical mechanical thì Duplex có Tensile 680 to 750N/mm2. Độ giãn dài  Elongation > 25%. Hệ số chống ăn mòn PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) > 40.  Nhiệt độ làm việc từ -50 đến 280 độ C. Duplex có chứa tối đa 22% Cr còn khi hàm lượng Crom là 25% thì gọi là Super Duplex.

Trên là nét sơ lược qua về vật liệu Duplex này.

2. Tính Hàn của thép Duplex

Mục đích của việc hàn làm sao cho vùng kim loại hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt HAZ có tổ chức pha giống hệt như kim loại cơ bản. Mà kim loại cơ bản Duplex là có 50% pha Austenitic và 50% pha Ferrite. Đây thực sự là bài toán khó của bất kỳ Welding Engineer nào vì 2 pha này được hình thành “trái ngược” nhau.

Do vậy suy cho cùng tính hàn của thép Duplex được đánh giá là “KHÓ”. Ở đây các bạn cần phải hiểu rằng nó khó không phải vì người thợ hàn khó hàn ngấu nó được mà nó KHÓ vì nó khó đạt được cơ tính như vật liệu cơ bản.

3. Sự ảnh hưởng của tốc độ nguội

Việc hàn Duplex sao cho đạt và hiểu sao cho thấu đáo thì thật là quá khó để tác giả có thể diễn dạt được nó trong 1-2 trang A4 của bài viết này, và tác giả cũng không tham vọng viết bài này theo cách viết hàm lâm welding, mà ở đây tác giả mong sao diễn giải đơn giản nhất cho 1 Welding Engineer hiểu căn bản về việc sao khống chế được quá trình hàn Duplex.

Vậy nên để khống chế thành công việc mối hàn và vùng HAZ đạt được 50% pha ferrite và 50% pha Austenitic thì chúng ta phải khống chế tốc độ nguội của nó. Một nguyên tắc cơ bản các bạn cần nhớ đó là tất cả các nhà nhiệt luyện muốn vật liệu của họ thành cái này hay cái nọ là họ đều phải quan tâm đến việc nó nguội như thế nào. Các bạn welding Engineer chính là 1 nhà nhiệt luyện đó.

Về lý thuyết khi bạn nguội càng nhanh thì tổ chức Ferrite hình thành càng nhiều, nguội càng chậm thì Austenitic hình thành cành nhiều.

Vậy thế nào là phù hợp? Các bạn phải đi tìm được ranh giới này.

Vậy cái gì ảnh hưởng đến tốc độ nguội của mối hàn:

1. Heat Input
2. Interpass temperature
3. Điều kiện môi trường

Theo thứ tự liệt kê thì mức độ ảnh hưởng đến tốc độ nguội sẽ giảm dần. Heat input là điều kiện quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ nguội (Mà ở đây là tốc độ nguội từ 800 độ đến 500 độ là then chốt). Khi heat input cao thì tốc độ nguội chậm, và khi thấp thì tốc độ nguội nhanh.

Khi heat input càng cao thì pha Austenit càng lớn nhưng vùng ảnh hưởng nhiệt sẽ lớn và khi test ăn mòn Pitting corrosion sẽ fail. Ngoài ra CVN sẽ giảm

Khi heat input càng thấp thì pha Ferrite sẽ lớn. Lúc đó bài test Ferrite content sẽ bị fail

Vậy Heat input thế nào là hợp lý? Ngoài ra Heat input không bao giờ đồng đều với 1 phôi hàn 6G, mỗi khu vực sẽ có 1 heat input khác nhau. Vậy với khu vực nào thì heat inpute sẽ cao? Ở đâu sẽ thấp. Và khu vực nào sẽ phải cut mẫu đi để test Pittting corrosion và khu vực nào cut mẫu đi để test Ferrite conten. Khi nắm được lý thuyết như trên, hẳn các bạn đã có câu trả lời cho riêng mình 🙂

Về giá trị interpass, “Duplex rất nhạy cảm với nhiệt” sách nào cũng nói thế, mọi guide book đều khuyên thế. Nhưng nhạy cảm thế nào?

Khi Interpass mà cao quá 150 độ với Duplex và 100 độ với Super Duplex thì tính chịu ăn mòn của Duplex và Super Duplex sẽ giảm do đó với vật liệu Duplex các guide book đều khuyến cáo là không hàn thép Duplex quá 150 độ. Nhưng nếu hàn với interpass thấp thì tốc độ nguội sẽ nhanh, mà nhanh thì ferrite lại tăng. Ngoài ra với Interpass thấp thì độ cứng hardness sẽ tăng theo.

Vậy đâu phải cứ hàn với Interpass càng thấp thì càng tốt đâu. Do với Interpass chúng ta nên khống chế trong ngưỡng 100 đến 140 độ với Duplex là phù hợp.

Về Điều kiện môi trường. Bạn hàn Duplex trong môi trường gió mạnh thì đương nhiên là tốc độ nguội sẽ nhanh rồi cho dù heat input và interpass bạn có khống chế tốt. Do với với Duplex người ta thường phải hàn trong nhà xưởng nơi ít gió và độ ẩm thấp.

Với 1 số nhà chế tạo chuyên nghiệp, Duplex còn được hàn trong 1 phòng có lắp hệ thống điều hòa để kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm.

Trên là những lý thuyết rất cơ bản để các bạn có thể hiểu sơ qua về việc hàn thép Duplex. Ngoài ra để hàn thành công được quy trình Duplex, Qua được tất cả các bài test mà standard hay Project Specification quy định thì còn tổng hợp rất nhiều những yếu tố nữa như: Que hàn, Sự làm sạch, góc vát mép, Khí hàn, Parameter, kỹ thuật hàn….

Tuy nhiên cái gốc cơ bản ban đầu chính là tốc độ nguội và các bạn phải hiểu tốc độ nguội từ 800 độ đến 500 độ là then chốt.

Xuân Thiện

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*

Tấm Chịu Mòn 2 Thành Phần D-Plate