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

Gépipari Tudományos Egyesület Hegesztési Szakosztály Ifjúsági Fórum

Gépipari Tudományos Egyesület Hegesztési Szakosztály Ifjúsági 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 Levente bakosle@gmail.com Uzonyi Sándor uzonyi.sandor90@gmail.com

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.

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)

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