Ricerca sui problemi di cracking a caldo nella saldatura di acciaio inossidabile e leghe resistenti al calore

Acciaio inossidabile e resistente al calore, le leghe resistenti alla corrosione sono ampiamente utilizzate in settori come quello petrolifero, chimico, aviazione, aerospaziale, energia nucleare, metallurgia, elettricità, trasporto, tessile, ed elettronica. Questi materiali sono apprezzati per la loro antiruggine, resistente alla corrosione, resistente all'ossidazione, e proprietà resistenti alle alte temperature. Tuttavia, la saldatura di questi materiali presenta sfide significative, in particolare con il cracking a caldo.

Tipi di crepe calde

Le cricche calde nella saldatura rientrano tipicamente in tre categorie:

1. Crepe di solidificazione:
   • Si verificano nel metallo saldato.
   • Si forma in aree ad alta temperatura dove coesistono fasi liquide e solide.
2. Crepe di liquefazione:
   • Si verificano nella zona alterata dal calore o nella zona di riscaldamento delle saldature multistrato.
   • Si formano anche in aree ad alta temperatura con fasi liquide e solide sottoposte a sollecitazione termica.
3. Crepe a bassa plasticità:
   • Si verificano a temperature più basse.
   • Appaiono nell'area a grana grossa della zona influenzata dal calore e non sono correlati alla fase liquida.

Sensibilità alle crepe di solidificazione

Nella saldatura dell'acciaio inossidabile, le crepe di solidificazione sono una delle principali preoccupazioni. La sensibilità di queste crepe dipende dal contenuto di ferrite delta. È meno probabile che si verifichino crepe quando il contenuto di ferrite è intermedio 5% E 20%. Tuttavia, quando il contenuto supera 40%, la sensibilità alle crepe aumenta in modo significativo. Per evitare crepe da solidificazione, la composizione chimica del metallo saldato può essere regolata per mantenere il contenuto di ferrite entro pochi punti percentuali.

Leghe a base di nichel

Leghe a base di nichel, come Connickel 625 O 718, hanno un intervallo di temperature fragili più ampio rispetto a Hastelloy X o C-276, rendendoli più sensibili alle crepe di solidificazione. Queste leghe contengono più Nb, che forma NbC, fase gamma (Ni3Nb), e fase Laves. Durante la saldatura, Nella zona di solidificazione finale si formano gli eutettici della fase γ/NbC o γ/Laves, causando crepe di solidificazione a causa del loro basso punto di fusione. Anche elementi come C e Si aumentano la sensibilità alle cricche. Inoltre, l'NbC non disciolto nel materiale base può portare a crepe da liquefazione nell'interfaccia γ/NbC.

Fattori che influenzano le crepe calde

Il verificarsi di crepe a caldo nell'acciaio inossidabile e resistente al calore, leghe resistenti alla corrosione è influenzata da diversi fattori:

• Composizione e struttura della lega:
  • La composizione e la struttura intrinseca della lega del materiale sono fattori significativi.
• Inclusioni ed elementi soluti:
  • Elementi come P, S, Pb, Sn, e Zn creano sostanze a basso punto di fusione che coprono i confini dei grani, causando crepe sotto piccole sollecitazioni termiche.
• Contenuto di ferrite:
  • Per saldature di acciai inossidabili austenite-ferrite, il contenuto di ferrite influisce in modo significativo sulla sensibilità alle crepe.
• Impurità:
  • Saldature in puro acciaio inossidabile austenitico, il contenuto inferiore di P+S riduce la sensibilità alle cricche calde.
• Formazione degli eutettici:
  • Nelle leghe a base di nichel, elementi come Nb, C, e Si formano eutettici a basso punto di fusione, aumento della sensibilità alle cricche. Anche le impurità come P e S ai bordi dei grani contribuiscono alle cricche calde.

In sintesi, fessurazione a caldo nella saldatura di acciaio inossidabile e resistente al calore, le leghe resistenti alla corrosione sono influenzate dalla composizione della lega, fattori strutturali, inclusioni, elementi soluti, e impurità. Il controllo di questi fattori può aiutare a mitigare il rischio di hot crack.