Nové úsporné duplexní oceli a jejich svařitelnost

• Foto

V současnosti se na trh dodávají různé typy duplexních ocelí, především úsporné duplexy, standardní duplexy, super duplexy a také hyper duplexy. Pro všechny duplexy je typické, že k tuhnutí dochází v rozmezí teplot 1 420–800 °C.

Tabulka č. 1 ukazuje chemické složení různých typů nerezavějících ocelí a zároveň je zde patrný hlavní rozdíl mezi austenitickými a duplexními ocelemi. Tímto rozdílem je vyšší obsah Cr a nižší obsah Ni. Duplexní ocel je také legována dusíkem. V průběhu několika let před nedávnou finanční krizí začaly prudce narůstat ceny legur, jako je např. nikl. Zamezení dalšímu nárůstu cen vedlo ke vzniku úsporných duplexních materiálů s mnohem menším obsahem niklu. V tabulce č. 1 je již patrné, že má ocel vyšší obsah dusíku a navíc zde bylo přidáno 5 % Mn. Obsah dusíku a manganu v oceli napomáhají rychlejšímu vzniku austenitu ve svarovém kovu, ale co je velmi důležité, v teplem ovlivněné oblasti to umožňuje svařovat úsporné duplexní materiály i bez přídavného materiálu.

V mnohých případech úsporné duplexní oceli nahrazují při různých aplikacích austenitické. Především v případech, kdy není potřebná vysoká odolnost proti korozi standardních duplexních nebo super duplexních ocelí. V porovnání s austenitickou ocelí typu 304 materiál typu LDX nabízí:

• Lepší odolnost proti korozím pod napětím
• Lepší odolnost proti korozím v prostředí obsahujícím chloridy
• Dvojnásobnou mez kluzu
• Využitím vyšší pevnosti je možné uspořit určitou hmotnost konstrukce a tím dosáhnout snížení spotřeby.

Na obrázku 1 je znázorněna odolnost proti korozi určitých nerezavějících materiálů a je patrné, že materiál LDX má lepší pevnostní vlastnosti než austenitické.

Všeobecně je svařitelnost LDX materiálů velmi dobrá a pro svařování je možné použít všechny svařovací metody. Základní doporučení pro výběr přídavného materiálu je použití  tejného stupně legování, kdy by se měl rovnat základnímu materiálu nebo ho převyšovat. Po svařování není potřeba aplikovat tepelné zpracování. Tvorba austenitu ve svarovém kovu a v teplem  ovlivněné oblasti je velmi rychlá, proto je v pořádku i fázová rovnováha.

Svařitelnost se trochu liší od ostatních typů nerezavějících ocelí. Hlavním rozdílem je vyšší viskozita roztaveného svarového kovu, takže svarová koupel není tak tekutá. To znamená, že svářeč musí během svařování více pracovat s obloukem, aby zlepšil podmínky pro zmáčení.

Při vytváření oboustranného spoje musí být věnována zvýšená pozornost oblasti kořene. Pokud nedojde ke správnému vydrážkování kořene, mohou poměrně snadno vzniknout defekty typu strukových vměstků.

ZÁVĚR
Použití materiálu LDX se rozšiřuje a začíná nahrazovat austenitické oceli používané pro různé aplikace. Možnost svařovat tuto ocel bez přídavných materiálů je při některých aplikacích velkou výhodou. Při svařování lze použít všechny svařovací metody a jsou doporučovány přídavné materiály se stejným nebo vyšším stupněm legování. Zvláštní péči je nutné věnovat kontrole smáčení a dát pozor na vznik defektů vzniklých při vyšší viskozitě roztaveného svarového kovu. Pokud se vše zvládne, pak svařování není problém. V tabulce 2 je k nejpoužívanějším duplexním ocelím přiřazen vhodný svařovací materiál.

New Economical Duplex Steels and their Welding
On today´s market, there are many types of stainless steels. The main difference between the stainless steels and nonalloy steels are in both cases mechanical features and microstructures of the welded metal which are dependent on the chemical composition much more than the way of welding itself. The word „duplex“ means duplex steels, originally from alloy, which has two parts. It describes microstructure of steel which contains around 50 % of ferrite and 50 % of austenite. This balance is obtained by guided temperature of steel cooling. In case of steel welding the situation is slightly different, since it is very difficult to obtain the right balance between two stages in the welded metal.

Autoři

• Stridh Lars-Erik
• Ing. Martinec Jiří IWE