Овај чланак Вензхоу Тианиу Елецтрониц Цо., Лтд. објашњава шта треба узети у обзир при одређивању додатних метала за заваривање нерђајућег челика.
Могућности које нерђајући челик чине тако привлачним – могућност прилагођавања његових механичких својстава и отпорности на корозију и оксидацију – такође повећавају сложеност избора одговарајућег додатног метала за заваривање.За било коју комбинацију основног материјала, било која од неколико типова електрода може бити прикладна, у зависности од трошкова, услова рада, жељених механичких својстава и низа проблема везаних за заваривање.
Овај чланак пружа неопходну техничку позадину како би читаоцу дао увид у сложеност теме, а затим одговара на нека од најчешћих питања која се постављају добављачима додатног метала.Он успоставља опште смернице за избор одговарајућих метала за пуњење од нерђајућег челика - а затим објашњава све изузетке од тих смерница!Чланак не покрива поступке заваривања, јер је то тема за други чланак.
Четири разреда, бројни легирајући елементи
Постоје четири главне категорије нерђајућег челика:
аустенитног
мартензитна
феритне
Дуплек
Имена су изведена из кристалне структуре челика који се обично налази на собној температури.Када се челик са ниским садржајем угљеника загреје изнад 912°Ц, атоми челика се преустројавају из структуре зване ферит на собној температури у кристалну структуру која се зове аустенит.Приликом хлађења, атоми се враћају у своју првобитну структуру, ферит.Високотемпературна структура, аустенит, је немагнетна, пластична и има мању чврстоћу и већу дуктилност од облика ферита на собној температури.
Када се челику дода више од 16% хрома, кристална структура на собној температури, ферит, се стабилизује и челик остаје у феритном стању на свим температурама.Отуда се назив феритни нерђајући челик примењује на ову базу легуре.Када се челику дода више од 17% хрома и 7% никла, високотемпературна кристална структура челика, аустенит, се стабилизује тако да опстаје на свим температурама од најнижих до скоро топљења.
Аустенитни нерђајући челик се обично назива типом „хром-никл“, а мартензитни и феритни челици се обично називају „равним хромом“.Одређени легирајући елементи који се користе у нерђајућим челицима и металима шавова понашају се као стабилизатори аустенита, а други као феритни стабилизатори.Најважнији стабилизатори аустенита су никл, угљеник, манган и азот.Феритни стабилизатори су хром, силицијум, молибден и ниобијум.Балансирањем легирајућих елемената контролише се количина ферита у металу шава.
Аустенитне класе се лакше и задовољавајуће заварују од оних које садрже мање од 5% никла.Заварени спојеви произведени од аустенитног нерђајућег челика су јаки, дуктилни и чврсти у свом завареном стању.Обично не захтевају предгревање или термичку обраду након заваривања.Аустенитне класе чине приближно 80% завареног нерђајућег челика, и овај уводни чланак се у великој мери фокусира на њих.
Табела 1: Типови нерђајућег челика и њихов садржај хрома и никла.
почетак{ц,80%}
тхеад{Тип|% Цхромиум|% Ницкел|Типови}
тдата{аустенитски|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
тдата{Мартенситиц|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
тдата{Ферритиц|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
тдата{Дуплек|18 - 28%|4 - 8%|2205}
склони{}
Како одабрати прави нерђајући метал за пуњење
Ако је основни материјал у обе плоче исти, првобитни водећи принцип је био „Почните тако што ћете ускладити основни материјал“.То добро функционише у неким случајевима;да бисте се придружили типу 310 или 316, изаберите одговарајући тип пунила.
Да бисте спојили различите материјале, следите овај водећи принцип: 'одаберите пунило које одговара материјалу са више легуре.'Да бисте се придружили 304 до 316, изаберите 316 пунило.
Нажалост, 'правило подударања' има толико изузетака да је бољи принцип, консултујте табелу за одабир метала за пуњење.На пример, тип 304 је најчешћи основни материјал од нерђајућег челика, али нико не нуди електроду типа 304.
Како заварити нерђајући тип 304 без електроде типа 304
За заваривање нерђајућег челика типа 304 користите пунило типа 308, јер ће додатни легирајући елементи у типу 308 боље стабилизовати подручје завара.
Међутим, 308Л је такође прихватљиво пунило.Ознака 'Л' после било које врсте означава низак садржај угљеника.Нерђајући тип 3КСКСЛ има садржај угљеника од 0,03% или мање, док стандардни нерђајући тип 3КСКС може имати максимални садржај угљеника од 0,08%.
Пошто пунило типа Л спада у исту класификацију као и не-Л производ, произвођачи могу и треба да размотре употребу пунила типа Л јер нижи садржај угљеника смањује ризик од интергрануларне корозије.У ствари, аутори тврде да би пунило типа Л било шире коришћено када би произвођачи једноставно ажурирали своје процедуре.
Произвођачи који користе ГМАВ процес такође могу да размотре употребу пунила типа 3КСКССи, пошто додавање силицијума побољшава влажно испуштање.У ситуацијама када завар има високу или храпаву круну, или где се заварени спој не везује добро на врховима угаоног или преклопног споја, коришћење Си Типе ГМАВ електроде може да изглади шав и унапреди боље спајање.
Ако је таложење карбида забрињавајуће, размислите о пунилу типа 347, који садржи малу количину ниобијума.
Како заварити нерђајући челик на угљенични челик
Ова ситуација се дешава у апликацијама где један део конструкције захтева спољну површину отпорну на корозију спојену са структурним елементом од угљеничног челика ради смањења трошкова.Када спајате основни материјал без легирајућих елемената са основним материјалом са легирајућим елементима, користите прекомерно легирано пунило тако да се разблаженост унутар метала шава уравнотежи или буде више легирана од нерђајућег основног метала.
За спајање угљеничног челика са типом 304 или 316, као и за спајање различитих нерђајућих челика, размотрите електроду типа 309Л за већину примена.Ако се жели већи садржај Цр, размотрите тип 312.
Као упозорење, аустенитни нерђајући челици показују стопу експанзије која је око 50 процената већа од оне од угљеничног челика.Када се споје, различите брзине експанзије могу изазвати пуцање услед унутрашњих напрезања, осим ако се не користи одговарајућа електрода и поступак заваривања.
Користите исправне поступке чишћења припреме заваривања
Као и код других метала, прво уклоните уље, маст, ознаке и прљавштину помоћу нехлорисаног растварача.Након тога, примарно правило припреме нерђајућег шава је 'Избегавајте контаминацију угљеничним челиком да бисте спречили корозију.'Неке компаније користе одвојене зграде за своју „продавницу нерђајућег челика“ и „продавницу угљеника“ како би спречиле унакрсну контаминацију.
Означите брусне плоче и четке од нерђајућег челика као „само нерђајуће“ када припремате ивице за заваривање.Неки поступци захтевају чишћење два инча уназад од зглоба.Припрема зглоба је такође важнија, јер је компензација недоследности са манипулацијом електродама тежа него са угљеничним челиком.
Користите исправан поступак чишћења након заваривања да бисте спречили рђу
За почетак, запамтите шта чини нерђајући челик нерђајућим: реакција хрома са кисеоником да се формира заштитни слој хром-оксида на површини материјала.Нерђајући рђа због таложења карбида (види доле) и због тога што процес заваривања загрева метал шава до тачке где се феритни оксид може формирати на површини вара.Остављен у завареном стању, савршено здрав завар може показати 'трагове вагона рђе' на границама зоне погођене топлотом за мање од 24 сата.
Да би се нови слој чистог хром оксида могао правилно реформисати, нерђајући челик захтева чишћење након заваривања полирањем, киселим млазом, брушењем или четком.Опет, користите брусилице и четке посвећене задатку.
Зашто је жица за заваривање нерђајућег челика магнетна?
Потпуно аустенитни нерђајући челик је немагнетни.Међутим, температуре заваривања стварају релативно велико зрно у микроструктури, што доводи до тога да је завар осетљив на пукотине.Да би ублажили осетљивост на вруће пуцање, произвођачи електрода додају легирајуће елементе, укључујући ферит.Феритна фаза узрокује да су аустенитна зрна много финија, тако да завар постаје отпорнији на пуцање.
Магнет се неће залепити за калем аустенитног нерђајућег пунила, али особа која држи магнет може осетити лагано повлачење због задржаног ферита.Нажалост, ово доводи до тога да неки корисници мисле да је њихов производ погрешно означен или да користе погрешан додатни метал (нарочито ако су откинули етикету са жичане корпе).
Тачна количина ферита у електроди зависи од радне температуре апликације.На пример, превише ферита узрокује да завар изгуби своју жилавост на ниским температурама.Дакле, пунило типа 308 за примену ЛНГ цевовода има феритни број између 3 и 6, у поређењу са феритним бројем од 8 за стандардно пуњење типа 308.Укратко, метали за пуњење могу у почетку изгледати слични, али мале разлике у саставу су важне.
Постоји ли једноставан начин за заваривање дуплекс нерђајућег челика?
Типично, дуплекс нерђајући челици имају микроструктуру која се састоји од приближно 50% ферита и 50% аустенита.Једноставно речено, ферит пружа високу чврстоћу и одређену отпорност на пуцање од корозије под напоном, док аустенит пружа добру жилавост.Две фазе у комбинацији дају дуплекс челицима њихова атрактивна својства.Доступан је широк спектар дуплекс нерђајућег челика, а најчешћи је тип 2205;ово садржи 22% хрома, 5% никла, 3% молибдена и 0,15% азота.
Приликом заваривања дуплекс нерђајућег челика, проблеми могу настати ако метал шава има превише ферита (топлота из лука узрокује да се атоми распореде у феритну матрицу).Да би се компензовала, додатни метали треба да унапреде аустенитну структуру са већим садржајем легуре, обично 2 до 4% више никла него у основном металу.На пример, жица са пуњеном језгром за заваривање типа 2205 може имати 8,85% никла.
Жељени садржај ферита може да се креће од 25 до 55% након заваривања (али може бити и већи).Имајте на уму да брзина хлађења мора бити довољно спора да дозволи аустениту да се реформише, али не толико спора да створи интерметалне фазе, нити пребрза да створи вишак ферита у зони погођеном топлотом.Пратите процедуре које препоручује произвођач за процес заваривања и одабрани додатни метал.
Подешавање параметара при заваривању нерђајућег челика
За произвођаче који стално прилагођавају параметре (напон, амперажу, дужину лука, индуктивност, ширину импулса, итд.) приликом заваривања нерђајућег челика, типичан кривац је недоследан састав метала за пуњење.С обзиром на важност легирајућих елемената, варијације у хемијском саставу од серије до серије могу имати приметан утицај на перформансе шава, као што је слабо влажење или тешко ослобађање шљаке.Варијације у пречнику електроде, чистоћи површине, ливењу и спирали такође утичу на перформансе у ГМАВ и ФЦАВ апликацијама.
Контролисање контролног таложења карбида у аустенитном нерђајућем челику
На температурама у опсегу од 426-871°Ц, садржај угљеника од преко 0,02% мигрира до граница зрна аустенитне структуре, где реагује са хромом и формира хром карбид.Ако је хром везан за угљеник, он није доступан за отпорност на корозију.Када су изложени корозивној средини, долази до интергрануларне корозије, што омогућава да се границе зрна изгризу.
Да бисте контролисали таложење карбида, одржавајте садржај угљеника што је могуће нижим (максимално 0,04%) заваривањем са нискоугљеничним електродама.Угљеник се такође може повезати ниобијумом (раније колумбијумом) и титанијумом, који имају јачи афинитет за угљеник од хрома.За ову сврху се праве електроде типа 347.
Како се припремити за дискусију о избору додатног метала
У најмању руку, прикупите информације о крајњој употреби завареног дела, укључујући радно окружење (нарочито радне температуре, изложеност корозивним елементима и степен очекиване отпорности на корозију) и жељени радни век.Информације о потребним механичким својствима у радним условима су од велике помоћи, укључујући снагу, жилавост, дуктилност и замор.
Већина водећих произвођача електрода обезбеђује водиче за избор метала за пуњење, а аутори не могу пренагласити ову тачку: консултујте водич за примену метала за пуњење или контактирајте техничке стручњаке произвођача.Они су ту да помогну у одабиру исправне електроде од нерђајућег челика.
За више информација о ТИУЕ металима за пуњење од нерђајућег челика и да бисте контактирали стручњаке компаније за савет, посетите ввв.тиуелец.цом.
Време поста: 23.12.2022