KorszerÅ± rozsdamentes acÃ©lok hegesztÃ©se - Messer

2010.11.24. 

Dr. Palotás Béla: 

KORSZERŰ KORRÓZIÓÁLLÓ 

ACÉLOK HEGESZTÉSE 

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 

Dunaújvárosi Főiskola 

Műszaki Intézet 

Anyagtudományi Tanszék 

Anyagtudomány és Technológia Tanszék 

• Korrózió jelensége, 

• Korrózió fajtái, 

Tartalom 

• Ferrites korrózióálló acélok és hegesztésük, 

• Martenzites korrózióálló acélok és hegesztésük, 

• Ausztenites korrózióálló acélok és hegesztésük, 

• Új fejlesztésű korrózióálló acélok és hegesztésük, 

• Hőálló acélok és hegesztésük. 

Messer Hungarogáz Szakmai nap 2010 Korr. acélok hegesztése 2 

1

2010.11.24. 

A korrózió definíciója 

• A korróziót általában úgy definiálják, hogy 

kémiai vagy elektrokémiai folyamat játszódik 

le adott anyag és a környezet között, 

amelynek következtében az anyag változása 

(leromlása), vagy tulajdonságainak változása 

játszódik le, 

• A korrózió több formában is lejátszódhat. 


A vas korróziója vízcseppben 


2

2010.11.24. 

Pourbaix – diagram vasra 

(E – ph) 


A korrózió tipikus fajtái 

• Egyenletes korrózió, 

• Helyi korrózió, 

• Metallurgiai hatásokra kialakuló korrózió, 

• Mikrobiológiai hatásokra kialakuló korrózió, 

• Mechanikai hatásokra lejátszódó leromlás, 

• Környezeti hatásokra kialakuló 

repedések. 


3

2010.11.24. 

Általános korrózió 

• Víz alatti korrózió, 

• Atmoszférikus korrózió. 

Messer Hungarogáz Szakmai nap 

2010 Korr. acélok hegesztése 7 

Galván korrózió 

• Galván korrózió akkor jöhet 

létre, ha két különböző fém 

(fémötvözet) vagy fém és 

elektromosan vezető nem 

fém találkozik ugyanabban az 

elektrolitban. 


4

2010.11.24. 

Kóbor áram okozta korrózió 

A korrózió egy anódosan védett tartály és csővezeték között 

játszódott le. 


Olvadt só okozta korrózió 

A Cr oldódott ki mind a négy esetben. 

(a) Microstructure of Hastelloy alloy N 

exposed to LiF-BeF 2 -ThF 4 -UF 4 (68, 20, 11.7, 

0.3 mol%, respectively) for 4741 h at 700 °C 

(b) Microstructure of Hastelloy alloy N after 

2000 h exposure to LiF-BeF 2 -ThF 4 (73, 2, 25 

mol%, respectively) at 676 °C. 

(c) Microstructure of type 304L stainless steel 

exposed to LiF-BeF 2 -ZrF 4 -ThF 4 -UF 4 (70, 23, 

5, 1, 1 mol%, respectively) for 5700 h at 

688 °C (1270 °F). 

(d) Microstructure of type 304L stainless 

steel exposed to LiF-BeF 2 -ZrF 4 -ThF 4 -UF 4 (70, 

23, 5, 1, 1 mol%, respectively) for 5724 

h at 685 °C (1265 °F). 


5

2010.11.24. 

Folyékony fém okozta korrózió 

Corrosion of type 316 stainless steel exposed to thermally convective 

lithium for 7488 h at the maximum loop temperature of 600 °C (1110 °F). 

(a) Light micrograph of polished and etched cross section. 

(b) SEM showing the top view of the porous surface. 


Magas hőmérsékletű gáz okozta 

korrózió 


6

2010.11.24. 

A helyi korrózió kialakulása 


Pontkorrózió (pitting) 


7

2010.11.24. 

Rés korrózió 


• Fém felületét ha szerves 

anyaggal vonják be, és 

azt egyenetlen 

vastagságban viszik fel, 

akkor alakulhat ki. 

• A korrózió pl. lakkozott 

felületeken jön létre 

főleg ott ahol megsérül 

a bevonat. 

„Fonal” korrózió 


8

2010.11.24. 

Metallurgiai hatásokra 

kialakuló korrózió 

Interkrisztallin = szemcsehatár menti 

korrózió 


Korrózióálló acélok korróziója 


9

2010.11.24. 

• Eróziós korrózió 

• Bemaródásos korrózió 

Mechanikai hatásokra 

lejátszódó leromlás 

Bemaródásból 

kiinduló fáradt 

törés 


Környezeti hatásokra kialakuló 

repedések 

Feszültségi korrózió 


10

2010.11.24. 

Feszültségi korróziós repedés 


Hidrogén okozta degradáció 


11

2010.11.24. 

Folyékony fém okozta ridegedés 


Szilárd fém okozta ridegedés 


12

2010.11.24. 

Mikrobiológiai hatásokra 

kialakuló korrózió 

Schematic of the anaerobic corrosion of iron 

and steel showing the action of sulfatereducing 

bacteria (SRB) in removing hydrogen 

from the surface to form FeS and H 2 S 

Schematic of pit initiation and tubercle 

formation due to an oxygen 

concentration cell under a 

biological deposit. 


Korrózióvédelem az alapanyag 

oldaláról 

Jó korrózióálló anyagok 

Homogén szövetszerkezetű 

anyagok 

Nemes 

szövetek keveréke 

Ferrites 

Duplex 

Ausztenites 

Martenzites 

Passzivitás 

Felületi réteg Þ 

Cr 2 

O 3 

Rezisztencia Þ 

Ötvözés legalább az 

I. rezisztencia 

szintre 


13

2010.11.24. 

Ötvözés legalább az I. rezisztencia 

szintre 

E 

1/8 molnyi 

2/8 molnyi 

II. Rez. szint 

Ötvöző 

I. Rezisztencia szint 

ACÉLOKNÁL A KORRÓZIÓÁLLÓSÁGOT a Cr okozza, 

I. rezisztencia szint: 11,7 % II. 23,4% 


Ferrites szövetszerkezet 

T 

T 

A 4 

A 4 

g 

a 

A3 

g 

a 

A3 

Mo, V, Ti, 

Nb, Si, stb. 

Cr ötv. 


14

2010.11.24. 

Ausztenites acélok 

T 

A 4 

A 3 

g 

Ni, Mn, 

C, N, Cu 


Martenzites acélok C ³ 0,22% 

A 3 

T 

Ausztenitesítés 

Edzés v le ³ v krit 

Kis hőmérsékletű megeresztés 

t 


15

2010.11.24. 

Új fejlesztésű acélok 

• Szuper ferrites acélok, 

• Szuper ausztenites acélok, 

• Duplex acélok, 

• Szuper duplex acélok, 

• Kiválásosan keményíthető korrózióálló 

acélok. 


Korrózióálló acélok helye a 

Schaeffler diagramon 


16

2010.11.24. 

Ferrites korrózióálló acélok 

• Ötvözés 

• Fő ötvöző a Cr 

Passzíváló hatás 

Ferritképző 

• I. rezisztencia szint 

Si, Mn ≤ 1 % 

Ni ≤ 0,6 % 

C ≤ 0,1 % 



(Rozsdaálló acél) 

• Mechanikai tulajdonságok: 

• R e ≥ 250 – 300 MPa A 5 ≥ 20 % 

• R m ≥ 450 – 500 MPa 

Nem a lágy ferrit! 

• Fő ötvözet csoportok, jellegzetes típusok 

• X2 CrNi 12 X6 Cr 13 X6 Cr 17 X2 CrTi 17 

X6 CrMo 17 – 1 X6 CrMoS 17 X2 CrMoTi 18 - 2 

• Mérsékelt, legfeljebb közepes korróziós igénybevétel 

esetén (tej-, sör,- szeszipar, kozmetikumok gyártása) 


17

2010.11.24. 


hegesztési szabályai 

Fő probléma a kis alakváltozó képesség 

ELŐMELEGÍTÉS 

150 – 300 ºC-ra a hegesztési 

zsugorodásból származó 

keresztirányú repedések elkerülésére 

HEGESZTÉS 

• Homogén kötés 

• Heterogén kötés 

• Kombinált kötés 

UTÓLAGOS HŐKEZELÉS? 

Szükséges, 700 – 760 ºC, 1 órás 

hőntartással. (Vékony 

lemezeknél kis falvastagságnál 

elhagyható.) 


Homogén kötés 

• Hegesztés sajátanyaggal 

• Probléma kis alakváltozó 

képesség miatti repedés 

érzékenység 

Kombinált kötés 

Hegesztőanyag választás 

• A varrat ausztenites 

hegesztőanyaggal készül, de 

takarás a korróziós közeg 

oldaláról sajátanyaggal. Ez 

repedés mentes és korróziós 

probléma sincsen 

Heterogén kötés 

• Hegesztés ausztenites acél 

hegesztőanyaggal. Nem 

repedés érzékeny, de a 

korróziós tulajdonságok 

romlanak az inhomogenitás 

miatt. 

• Hőbevitel, hegesztési 

technika? 

• Kis hőbevitel a 

szemcsedurvulás 

elkerülésére 


18

2010.11.24. 

Martenzites korrózióálló acélok 

(Rozsdaálló acél) 

• Nagy szilárdság, nagy 

keménység mellett, 

mérsékelten korrózióálló 

acél. 

• Edzéssel hozzák létre a 

martenzites szövetszerkezetet, 

de nemesített 

állapotban is használják 

A 3 

T 

Ausztenitesítés 

Edzés v le ³ v krit 

Kis hőmérsékletű 

megeresztés 

t 


Martenzites acélok 

• Alkalmazás: 

• Vegyipari- és 

élelmiszeripari 

kések, vágó- és 

forgácsoló 

szerszámok, darálók, 

szelepek, rugók, 

orvosi eszközök, 

fogok, kések stb. 

• Ötvözés 

Cr = 12 … 18 %, C = 0,1 … 1,2 % 

• Fő ötvözet csoportok 

Martenzites 

Félmartenzites 

• Jellegzetes típusok 

X12 Cr 13 X20 Cr 13 

X30 Cr 13 X29 CrS 13 

X39 Cr 13 X46 Cr 13 

X50 CrMoV 15 X39 CrMo 17 - 1 

X105 CrMo 17 X90 CrMoV 18 

X5 CrNiCuNb 16 – 4 

X5 CrNiMoCuNb 14 -5 


19

2010.11.24. 

Hegesztési problémák, a hegesztés 

szabályai 

• Fő probléma a kis alakváltozó képesség, így hegesztésnél 

rendkívül érzékeny a repedésekre. 

• Előmelegítés? 

240 … 400 ºC - os előmelegítés szükséges 

• Hegesztőanyag választás? 

Hegesztés sajátanyaggal, vagy ausztenites 

hegesztőanyaggal. 

• Hőbevitel, hegesztési technika? 

Nagy hőbevitellel kell hegeszteni. 

• Utólagos hőkezelés? 740 … 800 ºC , 2 – 4 h hőntartással, az 

utólagos hőkezelést a darab lehűlése előtt el kell kezdeni. 

Saját anyagnál teljes keresztmetszetű, ausztenites acélnál helyi 

hőkezelés is elég lehet. 


Ausztenites korrózióálló acélok 

(Saválló acélok) 

Alaptípus: 

18/8, 18/10? 

A C %- tartalomtól függ: 

C = 0,1 – 0,12 % 

Akkor 18/8 ausztenites. 

C = 0,06 – 0,08 


C = 0,04 – 0,06 % 



20

2010.11.24. 

Alaptípusok 

(Hegesztő anyagok) 

19/9 18/8 

19/12/3 

17/12/2,5 


Jellemző tulajdonságok 

• Cr ötvözés az I. rezisztencia szint fölött van. A 

Cr okozta korrózióállóságot a Ni tovább 

javítja. Túlhűtött állapot, vízhűtéssel is 

ausztenites marad, mert M s messze a 

szobahőmérséklet alatt van. Leglágyabb 

állapot edzéssel (ausztenites lágyítással) 

érhető el. 

• R e ≥ 170 – 250 MPa R m ≥ 440 – 500 MPa 

A 5 ≥ 40 – 45 % 


21

2010.11.24. 

Fő ötvözők 

• Cr Rezisztencia, passziválás, ferritképző, 

• Ni Ausztenitképző, korr. állóságot javít, 

• Mn Ausztenitképző, Hatfield-acél (12 - 16%), 

• Si Hőállóságot növel, melegrepedést okoz, 

• Mo Helyi korrózióval szemben javít, 

• Cu Kénsavban javít, 

• N Szilárdságnövelő, ausztenitképző, 

• C Ausztenitképző, karbidkiválások és 

egyéb kiválások jöhetnek létre, 

mennyiségét korlátozni kell, max. 

0,08 % (régebben: 0,12 %). 


Típusok, fejlesztések 

X10 CrNi 18 - 8 

X2 CrNi 19 - 11 

X5 CrNi 18-10; X8CrNiS18 - 9 

X6 CrNiTi 18-10; X6 CrNiNb ~ 

X4 CrNi 18 – 12; X1 CrNi 25 -21 

X2 CrNiMo 17 - 12 - 2 

X2 CrNiMo 17 – 12 - 3 

X2 CrNiMoN 18 – 12 - 4 

X3 CrNiCuMo 17 – 11 – 3 - 2 

X1 NiCrMoCuN 25 - 20 - 7 


22

2010.11.24. 

Hegesztési problémák 

• Melegrepedések (kristályosodási repedések) kialakulása, 

• Kiválások létrejötte: 

- Szenzibilizáció, interkrisztallin korrózióra érzékennyé 

válik az anyag, 

- Különböző fázisok kiválása: 

- Khi fázis (c fázis), 

- Laves fázis (h fázis), 

- 475 °C – os elridegedés, 

- Nitridek, karbidok kiválása, 

- Delta ferrit kiválása az ausztenit 

szemcsén belül, 

- σ –fázis kiválása. 


Melegrepedés oka 

• Oka elsősorban a sziliciumhártya kialakulása a 

szemcsehatáron. A hártya kialakulásáért nem csak 

a Si felelős, de a S, P és O is elősegíti a 

melegrepedést. 

• A hártya csökkenti a szemcsék közötti koherenciát. 

• Durvaszemcsés anyag érzékenyebb a repedésre. 

• Elkerülése úgy lehetséges, hogy a Si – ot oldjuk 

ferritben! Tehát a varratfémben mindig kell legyen 

ferrit (a lágy ferrittől megkülönböztetve d - ferritnek 

nevezzük). 


23

2010.11.24. 

Melegrepedés elkerülése 

• Korszerű a WRC – 

diagramon kell 

beállítani a varrat 

összetételét, 

annak az az FA 

tartományba 

kell esnie. 

Hegesztőanyag 

részaránya 

X a hegesztőanyag részaránya 


• A Schaeffler 

diagramon az (4 – 

8 %) 5 -10 % - os 

ferrit sávba kell 

essen a varrat 

eredő kémiai 

összetétele. 

Melegrepedés elkerülése 

Hegesztőanyag 

részaránya 

X: a hegesztőanyag részaránya 


24

2010.11.24. 

Interkrisztallin korróziós hajlam 

Krómkarbid kiválása a szemcsehatáron (Cr 23 C 6 ) 

Szenzibilizációs diagram: 

INTERKRISZTALLIN 

KORRÓZIÓRA ÉRZÉKENNYÉ 

VÁLIK 

Elkerülése: 

• C – tartalom korlátozásával 

(C £ 0,03%) 

• Stabilizálással: 

Ti = (4 … 6 ) x C % 

Nb = (8…10) x C % 

• Hőkezeléssel: 

Ausztenites edzéssel: 

1050 – 1100 ºC 

Vízhűtés 


Kiválások a hő hatására 

• Szigma fázis (σ-fázis), 

• Khi fázis (c fázis), 

• Laves fázis (h fázis), 

• 475 °C – os 

elridegedés, 

• Nitridek, karbidok 

kiválása, 

• Delta ferrit kiválása 

az ausztenit szemcsén 

belül. 


25

2010.11.24. 

Szigma fázis (σ-fázis) 

• A 21 % feletti Cr tartalom 

esetén kiváló σ – fázis hosszú 

távú szilárdoldat rendeződés, 

amely rendkívül rideg. 

• Ha az anyag érzékeny a σ – 

fázisra, akkor elkerülni nem tudjuk 

az adott hőmérséklet 

tartományban, csak úgy kerülhető 

el, ha az anyagot 500 – 800 ºC 

tartományban nem üzemeltetik 

tartósan. 

• A 25/20-as acél érzékeny, 

• Napjainkban inkább 25/20-as 

acélokban a Ni a 25 % és a Cr a 

20 %. 


Hegesztési problémák összesítve 


26

2010.11.24. 

A hegesztés szabályai 

• Figyelembe kell venni a nagy hőtágulást, a rossz 

hővezető képességet, a rossz villamos 

vezetőképességet. 

• Előmelegítés? 

Nem szükséges, sőt az előmelegítés 

krómkarbid kiválást is okozhat. 

• Hegesztőanyag választás? 

A varrat eredő δ - ferrit tartalma 4 – 8 % (5 – 

10 %) legyen a melegrepedés elkerülése 

érdekében. 


A hegesztés szabályai 

• Hőbevitel, hegesztési technika? 

• Kis hőbevitellel kell hegeszteni. Bevonatos 

elektródát szokás átmérőben „aláválasztani”. 

• A tisztaságra ügyelni kell. Csöveknél a 

gyökvédelemre is gondolni kell védőgázas 

hegesztéseknél. 

• Ívelés nélkül kell hegeszteni, a végkrátert 

vissza kell tölteni. 

• Utólagos hőkezelés? 

Természetesen az utólagos hőkezelés is 

kiválásokhoz vezethet. 


27

2010.11.24. 

Új fejlesztésű korrózióálló acélok 

• Szuper ferrites acélok, 

• Szuper ausztenites acélok, 

• Kiválásosan keményíthető korrózióálló 

acélok, 

• Duplex acélok, 

• Szuper duplex acélok. 

PREN= Cr + 3,3Mo + 16N 


Legújabb fejlesztések 

• Szuper-ausztenites acélok: 

C= 0,02 - 0,035 % Cr=20 – 26 % Ni= 18 – 40% 

Mo= 4 – 7 % Cu= 0,5 – 0,6 % N= 0,1 – 0,3 % 

„6MOLY” PREN= 30 – 36 

• INCONEL 625-el hegesztik ( ENiCrMo-3) 

• Szuper-ferrites acélok: 

Inconel 625 

C = 0,03% 

Ni = 60 % 

Cr = 20 % 

Mo = 8,5 % 

Nb = 3,5 % 

C= 0,005 - 0,025% Cr=18 – 29 % 

Ni= 1 – 4 % Mo= 1 – 4 % Ti és (Ti + Nb) stabilizálás 

• Saját anyaggal, vagy INCONEL 625-el hegesztik 


28

2010.11.24. 

Kiválásosan keményíthető 

korrózióálló acélok 

• Kiválásosan keményíthető korrózióálló acélok 

(precipitation hardening): 

Martenzites, félausztenites és ausztenites 

szövetszerkezet, kiválásokkal: nitrid- és karbid 

vegyület fázisokkal. Ezek szilárdsága így jelentősen 

növelhető (Rm = 1200 - 1700 Mpa). 

15-5PH, 17-4PH martenzites; 17-7PH félausztenites 

Cr-Ni. Ausztenites: 15-25-1 (Cr-Ni-Mo) 

• Hegesztésük: Előmelegítés nélkül, illeszkedő 

hegesztőanyaggal, utólagos hőkezelés alapanyag 

szerint. 


Hőálló acélok 

• A hőállóság definíciója: 

Hőálló az acél adott hőmérsékleten, ha az oxidációs 

(revésedési) sebesség maximum 1 g/m 2 h de a 

hőmérséklet 50 ºC-os növelése esetén sem nagyobb, 

mint 2 g/m 2 h. 

• Típusok: 

Ferrites C ≤0,12 %, Cr =12 %, 18 %, 25 %, 

Félferrites Cr = 25 %, Ni = 4 %, Si = 1,5 %, 

Ausztenites 18/8-as, 25/20-as, 18/35-ös. 


29

2010.11.24. 

Hőálló acélok 1. 

• Ferrites hőálló acélok 

X10 CrAlSi 7 800 ºC Si= 0,5 – 1,0 % 

Al= 0,5 – 1,0 % 

X10 CrAlSi 13 850 ºC Si= 0,7 – 1,4 % 

Al = 0,7 – 1,2 % 

X10 CrAlSi 18 1000 ºC 

X3 CrAlTi 18 – 2 1000 ºC 

• Ausztenites – ferrites hőálló acélok 

X15 CrNiSi 25 – 4 1100 ºC – ig Si = 0,8 – 1,5 % 


Hőálló acélok 2. 

• Ausztenites hőálló acélok 

X8 CrNiTi 18 – 10 850 ºC - ig 

X9 CrNiSiNCe 21 – 11 – 2 Si = 1,5 – 2,5 % 

Ce = 0,03 – 0,08% 

X8 CrNi 25 – 21 (σ- fázis érzékeny!) 

X12 NiCrSi 35 – 16 1150 ºC - ig 

X10 NiCrAlTi 32 – 21 

X25 CrMnNiN 25 – 9 – 7 1150 ºC – ig 

X6 CrNiSiNCe 19 – 10 

X10 NiCrSiNb 35 - 22 


30

2010.11.24. 

Hőálló acélok hegesztése 

• Hegeszteni az adott szövetszerkezetnek megfelelően 

kell, úgy mint a korrózióálló acélokat. 

• Ferrites és félferrites acélokat: 

Előmelegítéssel, kombinált kötéssel, 

utólagos hőkezeléssel. 

• Ausztenites acélokat 

Előmelegítés és utólagos hőkezelés 

nélkül, nagyobb δ - ferrit tartalommal (8-10% 

legyen a varratban mert a Si több ezekben az 

acélokban). 

A 25/20-as acél érzékeny a σ - fázisra! 


Köszönöm a figyelmüket! 

Az előadása nagy részében, 

„dr. Bödök Károly: Az ötvözetlen, gyengén és erősen 

ötvözött szerkezeti acélok korrózióállósága, különös 

tekintettel azok hegeszthetőségére 

CORWELD Kft. Budapest, 1997.” 

című szakkönyv felhasználásával készült. 


31

KorszerÅ± rozsdamentes acÃ©lok hegesztÃ©se - Messer

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?