Ovaj članak Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. objašnjava što treba uzeti u obzir pri određivanju dodatnih metala za zavarivanje nehrđajućeg čelika.
Mogućnosti koje nehrđajući čelik čine tako privlačnim - mogućnost prilagođavanja njegovih mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju i oksidaciju - također povećavaju složenost odabira odgovarajućeg dodatnog metala za zavarivanje.Za bilo koju kombinaciju osnovnog materijala, bilo koja od nekoliko vrsta elektroda može biti prikladna, ovisno o troškovima, uvjetima rada, željenim mehaničkim svojstvima i nizu problema vezanih za zavarivanje.
Ovaj članak pruža potrebnu tehničku pozadinu kako bi čitatelj mogao shvatiti složenost teme, a zatim odgovara na neka od najčešćih pitanja koja se postavljaju dobavljačima dodatnog metala.On uspostavlja opće smjernice za odabir odgovarajućih metala za punjenje od nehrđajućeg čelika - a zatim objašnjava sve iznimke od tih smjernica!Članak ne pokriva postupke zavarivanja, jer je to tema za drugi članak.
Četiri razreda, brojni legirajući elementi
Postoje četiri glavne kategorije nehrđajućih čelika:
austenit
martenzitna
feritne
Duplex
Nazivi su izvedeni iz kristalne strukture čelika koji se obično nalazi na sobnoj temperaturi.Kada se čelik s niskim udjelom ugljika zagrije iznad 912°C, atomi čelika se na sobnoj temperaturi preuređuju iz strukture zvane ferit u kristalnu strukturu zvanu austenit.Prilikom hlađenja, atomi se vraćaju u svoju prvobitnu strukturu, ferit.Visokotemperaturna struktura, austenit, je nemagnetna, plastična i ima manju čvrstoću i veću duktilnost od oblika ferita na sobnoj temperaturi.
Kada se čeliku doda više od 16% hroma, kristalna struktura na sobnoj temperaturi, ferit, se stabilizuje i čelik ostaje u feritnom stanju na svim temperaturama.Otuda se naziv feritni nehrđajući čelik primjenjuje na ovu bazu legure.Kada se čeliku doda više od 17% kroma i 7% nikla, visokotemperaturna kristalna struktura čelika, austenit, se stabilizira tako da opstaje na svim temperaturama od najniže do skoro topljenja.
Austenitni nehrđajući čelik se obično naziva tipom 'hrom-nikl', a martenzitni i feritni čelici se obično nazivaju 'ravnim hromiranim' tipovima.Određeni legirajući elementi koji se koriste u nehrđajućim čelicima i metalima zavara ponašaju se kao austenit stabilizatori, a drugi kao feritni stabilizatori.Najvažniji stabilizatori austenita su nikl, ugljenik, mangan i dušik.Feritni stabilizatori su hrom, silicijum, molibden i niobijum.Balansiranje legirajućih elemenata kontroliše količinu ferita u metalu šava.
Austenitne klase se lakše i zadovoljavajuće zavaruju od onih koje sadrže manje od 5% nikla.Zavareni spojevi proizvedeni od austenitnog nerđajućeg čelika su jaki, duktilni i čvrsti u stanju zavarivanja.Obično ne zahtijevaju predgrijavanje ili termičku obradu nakon zavarivanja.Austenitne klase čine otprilike 80% zavarenog nehrđajućeg čelika, a ovaj uvodni članak se u velikoj mjeri fokusira na njih.
Tabela 1: Vrste nerđajućeg čelika i njihov sadržaj hroma i nikla.
početak{c,80%}
thead{Tip|% Chromium|% Nickel|Vrste}
tdata{Austenit|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Martensitic|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Ferritic|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Duplex|18 - 28%|4 - 8%|2205}
skloni{}
Kako odabrati pravi nehrđajući metal za punjenje
Ako je osnovni materijal u obje ploče isti, originalni vodeći princip je bio: 'Počnite tako što ćete uskladiti osnovni materijal.'To dobro funkcionira u nekim slučajevima;da biste spojili tip 310 ili 316, odaberite odgovarajući tip punila.
Da biste spojili različite materijale, slijedite ovaj vodeći princip: 'odaberite punilo koje odgovara visokolegiranim materijalima.'Da biste se pridružili 304 do 316, odaberite 316 filer.
Nažalost, 'pravilo podudaranja' ima toliko izuzetaka da je bolji princip, konsultujte tabelu za odabir metala za punjenje.Na primjer, tip 304 je najčešći osnovni materijal od nehrđajućeg čelika, ali niko ne nudi elektrodu tipa 304.
Kako zavariti nerđajući tip 304 bez elektrode tipa 304
Za zavarivanje nerđajućeg čelika tipa 304 koristite punilo tipa 308, jer će dodatni legirajući elementi u tipu 308 bolje stabilizovati područje zavara.
Međutim, 308L je također prihvatljivo punilo.Oznaka 'L' nakon bilo kojeg tipa označava nizak sadržaj ugljika.Nehrđajući tip 3XXL ima sadržaj ugljika od 0,03% ili manje, dok standardni tip 3XX nehrđajući može imati maksimalni sadržaj ugljika od 0,08%.
Budući da punilo tipa L spada u istu klasifikaciju kao i ne-L proizvod, proizvođači mogu, i trebaju ozbiljno razmotriti korištenje punila tipa L, jer niži sadržaj ugljika smanjuje rizik od problema intergranularne korozije.U stvari, autori tvrde da bi se punilo tipa L više koristilo kada bi proizvođači jednostavno ažurirali svoje procedure.
Proizvođači koji koriste GMAW proces mogu takođe razmotriti upotrebu punila tipa 3XXSi, jer dodatak silicijuma poboljšava mokro izlazak.U situacijama kada zavar ima visoku ili hrapavu krunu, ili kada se zavareni spoj ne vezuje dobro na vrhovima ugaonog ili preklopnog spoja, korištenje Si Type GMAW elektrode može izgladiti zrno vara i poboljšati bolje spajanje.
Ako je taloženje karbida zabrinjavajuće, razmislite o punilu tipa 347, koji sadrži malu količinu niobija.
Kako zavariti nehrđajući čelik na ugljični čelik
Ova situacija se događa u aplikacijama gdje jedan dio strukture zahtijeva vanjsku površinu otpornu na koroziju spojenu na strukturni element od ugljičnog čelika radi niže cijene.Kada spajate osnovni materijal bez legirajućih elemenata sa osnovnim materijalom sa legirajućim elementima, koristite prekomerno legirano punilo tako da razrjeđenje unutar metala šava uravnoteži ili bude više legirano od nehrđajućeg osnovnog metala.
Za spajanje ugljičnog čelika na tip 304 ili 316, kao i za spajanje različitih nehrđajućih čelika, razmotrite elektrodu tipa 309L za većinu primjena.Ako se želi veći sadržaj Cr, razmotrite tip 312.
Kao upozorenje, austenitni nehrđajući čelici pokazuju stopu ekspanzije koja je oko 50 posto veća od one od ugljičnog čelika.Kada se spoje, različite brzine ekspanzije mogu uzrokovati pucanje zbog unutrašnjih naprezanja osim ako se ne koristi odgovarajuća elektroda i postupak zavarivanja.
Koristite ispravne postupke čišćenja pripreme zavarivanja
Kao i kod drugih metala, prvo uklonite ulje, masnoću, oznake i prljavštinu ne-hloriranim rastvaračem.Nakon toga, primarno pravilo pripreme nehrđajućeg vara je 'Izbjegavajte kontaminaciju ugljičnim čelikom kako biste spriječili koroziju.'Neke kompanije koriste odvojene zgrade za svoju „prodavnicu nerđajućeg čelika” i „prodavnicu ugljenika” kako bi sprečile unakrsnu kontaminaciju.
Označite brusne ploče i četke od nehrđajućeg čelika kao 'samo nehrđajuće' kada pripremate rubove za zavarivanje.Neki postupci zahtijevaju čišćenje dva inča od fuge.Priprema zgloba je također kritičnija, jer je kompenzacija nedosljednosti pri manipulaciji elektrodama teža nego kod ugljičnog čelika.
Koristite ispravan postupak čišćenja nakon zavarivanja kako biste spriječili rđu
Za početak, sjetite se što čini nehrđajući čelik nehrđajućim: reakcija hroma s kisikom kako bi se formirao zaštitni sloj krom-oksida na površini materijala.Nerđajući rđa zbog taloženja karbida (vidi dole) i zato što proces zavarivanja zagreva metal šava do tačke gde se feritni oksid može formirati na površini vara.Ostavljen u zavarenom stanju, savršeno čvrst zavar mogao bi pokazati 'tragove vagona rđe' na granicama zone pogođene toplinom za manje od 24 sata.
Kako bi se novi sloj čistog krom oksida mogao pravilno reformirati, nehrđajući čelik zahtijeva čišćenje nakon zavarivanja poliranjem, kiseljenjem, brušenjem ili četkom.Opet koristite brusilice i četke namijenjene zadatku.
Zašto je žica za zavarivanje nehrđajućeg čelika magnetna?
Potpuno austenitni nerđajući čelik je nemagnetičan.Međutim, temperature zavarivanja stvaraju relativno veliko zrno u mikrostrukturi, što dovodi do toga da je zavar osjetljiv na pukotine.Da bi ublažili osjetljivost na vruće pucanje, proizvođači elektroda dodaju legirajuće elemente, uključujući ferit.Feritna faza uzrokuje da su austenitna zrna mnogo finija, tako da zavar postaje otporniji na pucanje.
Magnet se neće zalijepiti za kolut austenitnog nehrđajućeg punila, ali osoba koja drži magnet može osjetiti lagano povlačenje zbog zadržanog ferita.Nažalost, to uzrokuje da neki korisnici misle da je njihov proizvod pogrešno označen ili da koriste pogrešan dodatni metal (posebno ako su otkinuli etiketu sa žičane korpe).
Ispravna količina ferita u elektrodi ovisi o radnoj temperaturi aplikacije.Na primjer, previše ferita uzrokuje da zavar izgubi svoju žilavost na niskim temperaturama.Dakle, punilo tipa 308 za primjenu LNG cjevovoda ima feritni broj između 3 i 6, u poređenju sa feritnim brojem od 8 za standardno punjenje tipa 308.Ukratko, dodatni metali mogu izgledati slični u početku, ali male razlike u sastavu su važne.
Postoji li jednostavan način za zavarivanje dupleks nehrđajućeg čelika?
Tipično, dupleks nerđajući čelici imaju mikrostrukturu koja se sastoji od približno 50% ferita i 50% austenita.Jednostavno rečeno, ferit pruža visoku čvrstoću i određenu otpornost na korozijsko pucanje pod naponom, dok austenit pruža dobru žilavost.Dvije faze u kombinaciji daju dupleks čelicima njihova atraktivna svojstva.Dostupan je širok spektar dupleks nerđajućeg čelika, a najčešći je tip 2205;ovo sadrži 22% hroma, 5% nikla, 3% molibdena i 0,15% azota.
Prilikom zavarivanja dupleks nehrđajućeg čelika, problemi mogu nastati ako metal vara ima previše ferita (toplina iz luka uzrokuje da se atomi rasporede u feritnu matricu).Za kompenzaciju, dodatni metali moraju promovirati austenitnu strukturu s većim sadržajem legure, obično 2 do 4% više nikla nego u osnovnom metalu.Na primjer, žica sa punjenom jezgrom za zavarivanje tipa 2205 može imati 8,85% nikla.
Željeni sadržaj ferita može biti u rasponu od 25 do 55% nakon zavarivanja (ali može biti i veći).Imajte na umu da brzina hlađenja mora biti dovoljno spora da omogući reformu austenita, ali ne toliko spora da stvori intermetalne faze, niti prebrza da stvori višak ferita u zoni zahvaćenom toplotom.Slijedite procedure koje preporučuje proizvođač za postupak zavarivanja i odabrani dodatni metal.
Podešavanje parametara pri zavarivanju nerđajućeg čelika
Za proizvođače koji konstantno prilagođavaju parametre (napon, amperažu, dužinu luka, induktivnost, širinu impulsa, itd.) prilikom zavarivanja nerđajućeg čelika, tipičan krivac je nedosledan sastav metala za punjenje.S obzirom na važnost legirajućih elemenata, varijacije u hemijskom sastavu od serije do serije mogu imati primetan uticaj na performanse zavara, kao što je slabo mokro ispuštanje ili teško otpuštanje šljake.Varijacije u prečniku elektrode, čistoći površine, livenju i helixu takođe utiču na performanse u GMAW i FCAW aplikacijama.
Kontrola kontrolnog taloženja karbida u austenitnom nerđajućem čeliku
Na temperaturama u rasponu od 426-871°C, sadržaj ugljika veći od 0,02% migrira do granica zrna austenitne strukture, gdje reaguje sa hromom i formira hrom karbid.Ako je hrom vezan za ugljik, nije dostupan za otpornost na koroziju.Kada su izloženi korozivnom okruženju, dolazi do intergranularne korozije, što omogućava da se granice zrna izgrizu.
Za kontrolu taloženja karbida, održavajte sadržaj ugljika što je moguće nižim (maksimalno 0,04%) zavarivanjem sa elektrodama s niskim udjelom ugljika.Ugljik također može biti vezan niobijem (ranije kolumijum) i titanijumom, koji imaju jači afinitet prema ugljeniku od hroma.Za ovu svrhu se prave elektrode tipa 347.
Kako se pripremiti za raspravu o izboru dodatnog metala
U najmanju ruku, prikupiti informacije o krajnjoj upotrebi zavarenog dijela, uključujući radno okruženje (posebno radne temperature, izloženost korozivnim elementima i stepen očekivane otpornosti na koroziju) i željeni vijek trajanja.Informacije o potrebnim mehaničkim svojstvima u radnim uslovima su od velike pomoći, uključujući snagu, žilavost, duktilnost i zamor.
Većina vodećih proizvođača elektroda obezbjeđuje vodiče za odabir dodatnog metala, a autori ne mogu prenaglasiti ovu stvar: konsultujte vodič za primjenu metala za punjenje ili kontaktirajte tehničke stručnjake proizvođača.Oni su tu da pomognu pri odabiru ispravne elektrode od nehrđajućeg čelika.
Za više informacija o TYUE-jevim metalima za punjenje od nehrđajućeg čelika i da kontaktirate stručnjake kompanije za savjet, posjetite www.tyuelec.com.
Vrijeme objave: 23.12.2022