Mätning av ferritvolymfraktion i svetsar på duplexrördelar

Varför ferritbalansen är viktig i duplexrördelar

Duplexa austenitiska/ferritiska rostfria stål väljs för sin kombination av hållfasthet och korrosionsbeständighet. I smidda produkter och svetsfogar är austenit-ferritbalansen en nyckelindikator på om materialet har bearbetats och svetsats korrekt. För EPC-inköpare som anskaffar duplexrördelar är frågan ofta formulerad som "vad är ferritfraktionen?" Men hur den fraktionen mäts, och vad resultatet faktiskt bevisar, beror på testmetoden och specifikationen bakom den.

Två ASTM-standarder refereras ofta: ASTM E562 och ASTM A923. De förväxlas ibland eftersom båda relaterar till duplex rostfritt ståls mikrostruktur. De svarar dock på olika metallurgiska frågor och är inte utbytbara.

ASTM E562: Systematisk manuell punkträkning

ASTM E562 är en standardtestmetod för att bestämma volymfraktion genom systematisk manuell punkträkning. Den bygger på den stereologiska principen att ett regelbundet arrangerat rutnät av punkter, när det systematiskt placeras över en bild av ett tvådimensionellt snitt genom mikrostrukturen, kan ge en opartisk statistisk uppskattning av volymfraktionen av en identifierbar beståndsdel eller fas. Standarden kräver ett representativt antal placeringar på olika fält.

I svetsar på duplexrördelar används E562 för att uppskatta volymfraktionen av ferrit i mikrostrukturen. Metallografen förbereder ett plant, polerat och etsat snitt, placerar ett rutnät och räknar punkter som träffar ferrit. Resultatet är en volymfraktion, vanligtvis uttryckt i procent.

Viktiga punkter för köpare:

• E562 är en manuell punkträkningsprocedur. Automatisk bildanalys beskrivs separat i ASTM E1245.
• Metoden kan tillämpas på vilken fas som helst som är tydligt urskiljbar på ett tvådimensionellt snitt.
• Standarden i sig sätter inte ett acceptabelt ferritintervall. Det intervallet kommer från materialspecifikationen, svetsprocedurspecifikationen (WPS) eller projektspecifikationen.

ASTM A923: Detektering av skadliga intermetalliska faser

ASTM A923 är inte en ferriträkningsmetod. Det är en uppsättning testmetoder för att detektera skadlig intermetallisk fas i duplexa austenitiska/ferritiska rostfria stål i den utsträckning som seghet och korrosionsbeständighet påverkas signifikant.

Standarden innehåller tre testmetoder:

• Testmetod A: Natriumhydroxidetstest för klassificering av etsstrukturer.
• Testmetod B: Charpy-slagtest för klassificering av strukturer.
• Testmetod C: Järnkloridkorrosionstest för klassificering av strukturer.

Förekomsten av intermetalliska faser kan inträffa när duplexa rostfria stål utsätts för temperaturer i intervallet från cirka 600 °F till 1750 °F (320 °C till 955 °C). Utfällningshastigheten beror på sammansättning och termisk eller termomekanisk historia. Korrekt värmebehandling kan eliminera dessa faser; snabb kylning från lösningsglödgning ger maximalt motstånd mot efterföljande termiska exponeringar.

Kritiskt är att överensstämmelse med de kemiska och mekaniska kraven i den tillämpliga produktspecifikationen inte nödvändigtvis indikerar frånvaro av skadliga faser. Detta innebär att en PQR eller MTR kan visa acceptabla draghållfasthetsvärden medan intermetalliska faser fortfarande finns.

Olika frågor, olika testmetoder

Den verifierade skillnaden kan inte betonas tillräckligt: ferritvolymfraktionsmätning och detektering av skadliga intermetalliska faser svarar på olika metallurgiska frågor.

Ferritvolymfraktion är en indikator på mikrostrukturell balans. Den kan användas för att kvalificera en svetsprocedur eller verifiera basmaterialets tillstånd, men den säger inte direkt om sigmafas, chi-fas eller andra intermetalliska faser har bildats.

ASTM A923-tester är utformade för att detektera närvaron av intermetalliska faser som redan har försämrat seghet eller korrosionsbeständighet. A923 mäter inte ferritfraktion.

Köpare bör aldrig använda ett A923-resultat som ett ferritfraktionsvärde, och de bör inte heller använda en E562-punkträkning som bevis på att intermetalliska faser är frånvarande.

Vad köpare måste verifiera i specifikationer

Acceptansområden för ferritfraktion måste komma från den styrande specifikationen. Detta kan vara:

• ASTM-produktstandarden för rördelsmaterialet (till exempel täcker A790/A790M sömlösa och svetsade ferritiska/austenitiska rostfria rör, medan A928/A928M täcker elektriskt smältsvetsade rör; rördelar kan referera till en motsvarande standard).
• Svetsprocedurspecifikationen eller procedurkvalificeringsprotokollet.
• Projektspecifikationen eller kundens tekniska krav.

Anta inte att ett generiskt "ferritnummer" från en magnetisk mätare är ekvivalent med en metallografisk volymfraktion. Förhållandet mellan ferritnummer, ferritinnehåll mätt med magnetiska metoder och volymfraktion bestämd genom punkträkning är inte direkt. Det måste kvalificeras för varje material och process.

Inköpskontroller för duplexrördelar

När du begär offerter för duplexrördelar, lägg till dessa frågor i din RFQ:

1. Vilket ferritacceptanskriterium gäller? Be tillverkaren att ange kravet på ferritvolymfraktion eller ferritnummer, samt den styrande standarden.
2. Vilken testmetod kommer att användas? Om kravet är metallografisk volymfraktion, bekräfta att ASTM E562 refereras och att laboratoriet har erfarenhet av duplex rostfritt stål.
3. Hur kommer skadliga intermetalliska faser att uteslutas? Fråga om ASTM A923 kommer att utföras på representativa prover, och vilken testmetod (A, B eller C) som specificeras.
4. Var är provtagningsplatsen? Intermetalliska faser kan finnas i tjocka sektioner eller i svetsens värmepåverkade zon. Provtagningen måste vara representativ för de kritiska platserna.
5. Stöds testresultaten av ett komplett dokumentationspaket? Begär testrapporten, metodreferensen och antalet räknade fält eller testade prov.

Inspektions- och dokumentationspunkter

• Bekräfta att tillverkarens kvalitetsplan inkluderar både kemiska och mekaniska tester, och att A923 är specificerad när projektspecifikationen kräver det.
• Granska testrapporten för standardbeteckning och utgåva. En rapport som säger "ferrittest enligt ASTM E562" bör visa rutnätsstorlek, antal fält och den beräknade volymfraktionen med statistisk osäkerhet.
• Be om en kopia av svetsprocedurkvalificeringen om rördelarna är svetsade.
• Om tredjepartsinspektion är involverad, specificera att inspektören verifierar testmetod och acceptanskriterier före frisläppande.
• Acceptera inte ett ferritnummer från ett magnetiskt instrument som ersättning för ASTM E562 om inte projektspecifikationen uttryckligen tillåter den korrelationen.

Vanliga risker vid ferrit- och intermetallisk testning

• Specificera fel test: Att kräva A923 när det faktiska behovet är ferritfraktionsverifiering kan försena produktionen och öka kostnaderna.
• Likställa magnetiska avläsningar med volymfraktion: Magnetiskt ferritnummer påverkas av austenitkornstorlek, orientering och andra faktorer; det är inte en direkt ersättning för punkträkning.
• Ignorera effekten av svetsning: Felaktig värmetillförsel eller interpass-temperatur kan förskjuta ferritbalansen eller främja intermetallisk utfällning. Verifiera WPS för duplexrördelar.
• Förlita sig enbart på materialcertifikat: Som A923 anger, överensstämmelse med kemiska och mekaniska krav indikerar inte nödvändigtvis frånvaro av skadliga faser.
• Otydliga acceptanskriterier: Om köparen inte specificerar ett intervall kan tillverkaren använda sina egna interna kriterier, som kanske inte matchar ditt projektkrav.

Hur du går vidare

Inköp av duplexrördelar bör börja med en tydlig skriftlig specifikation. Definiera ferritkravet, testmetoden och metoden för detektering av intermetalliska faser innan du begär offerter. Om din projektspecifikation säger "ferritinnehåll enligt ASTM E562" eller "intermetallisk enligt ASTM A923", se till att tillverkaren förstår vilken standard som gäller och vilka acceptansgränser som gäller.

För ett komplett sortiment av duplex- och andra rostfria rördelar, se vår /en/products-linje. När du är redo att skicka en RFQ, inkludera de exakta testklausulerna och acceptanskriterierna från din projektspecifikation; vår /en/inquiry-sida låter dig bifoga dessa dokument direkt.

Källförteckning

• https://store.astm.org/e0562-19e01.html
• https://store.astm.org/a0923-25.html