Оваа статија од „Венџоу Тианју Електроник Ко., Лтд.“ објаснува што треба да се земе предвид при специфицирање на метали за полнење за заварување од нерѓосувачки челик.
Способностите што го прават не'рѓосувачкиот челик толку привлечен - способноста за прилагодување на неговите механички својства и отпорноста на корозија и оксидација - исто така ја зголемуваат сложеноста на изборот на соодветен метал за полнење за заварување. За која било дадена комбинација на основни материјали, може да биде соодветен кој било од неколкуте видови електроди, во зависност од трошоците, условите за работа, посакуваните механички својства и мноштво проблеми поврзани со заварувањето.
Оваа статија ги дава потребните технички информации за да му даде на читателот поим за сложеноста на темата, а потоа одговара на некои од најчестите прашања што им се поставуваат на добавувачите на метали за полнење. Воспоставува општи упатства за избор на соодветни метали за полнење од не'рѓосувачки челик - а потоа ги објаснува сите исклучоци од тие упатства! Статијата не ги опфаќа процедурите за заварување, бидејќи тоа е тема за друга статија.
Четири степени, бројни легирачки елементи
Постојат четири главни категории на не'рѓосувачки челик:
аустенитен
мартензитен
феритни
Дуплекс
Имињата се добиени од кристалната структура на челикот што нормално се наоѓа на собна температура. Кога челикот со ниска содржина на јаглерод се загрева над 912°C, атомите на челикот се преуредуваат од структурата наречена ферит на собна температура до кристалната структура наречена аустенит. По ладењето, атомите се враќаат во нивната оригинална структура, ферит. Структурата на висока температура, аустенит, е немагнетна, пластична и има помала цврстина и поголема еластичност од формата на ферит на собна температура.
Кога на челикот се додава повеќе од 16% хром, кристалната структура на собна температура, ферит, се стабилизира и челикот останува во феритна состојба на сите температури. Оттука и името феритен не'рѓосувачки челик се користи за оваа легирана основа. Кога на челикот се додаваат повеќе од 17% хром и 7% никел, кристалната структура на челикот на висока температура, аустенит, се стабилизира така што таа опстојува на сите температури, од најниските до речиси топење.
Аустенитскиот не'рѓосувачки челик најчесто се нарекува „хром-никел“ тип, а мартензитните и феритните челици обично се нарекуваат „прав хром“ типови. Одредени легирачки елементи што се користат во не'рѓосувачките челици и металите за заварување се однесуваат како аустенитни стабилизатори, а други како феритни стабилизатори. Најважните аустенитни стабилизатори се никел, јаглерод, манган и азот. Феритните стабилизатори се хром, силициум, молибден и ниобиум. Балансирањето на легирачките елементи ја контролира количината на ферит во металот за заварување.
Аустенитските класи се заваруваат полесно и позадоволително од оние што содржат помалку од 5% никел. Заварските споеви произведени од аустенитни не'рѓосувачки челици се силни, еластични и жилави во нивната состојба како што се заварени. Тие вообичаено не бараат претходно загревање или термичка обработка по заварувањето. Аустенитските класи сочинуваат приближно 80% од заварениот не'рѓосувачки челик, а оваа воведна статија се фокусира во голема мера на нив.
Табела 1: Видови не'рѓосувачки челик и нивната содржина на хром и никел.
tstart{c,80%}
thead{Тип|% Хром|% Никел|Видови}
tdata{Аустенитно|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Мартензитен|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Феритно|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Дуплекс|18 - 28%|4 - 8%|2205}
имаат тенденција{}
Како да го изберете вистинскиот нерѓосувачки метал за полнење
Ако основниот материјал во обете плочи е ист, оригиналниот водечки принцип порано беше „Започнете со споредување на основниот материјал“. Тоа функционира добро во некои случаи; за да споите Тип 310 или 316, изберете го соодветниот Тип на полнач.
За да споите различни материјали, следете го овој водечки принцип: „изберете полнач што одговара на полегираниот материјал“. За да споите 304 со 316, изберете полнач 316.
За жал, „правилото за спојување“ има толку многу исклучоци што подобар принцип е да се консултира табела за избор на метал за полнење. На пример, Тип 304 е најчестиот основен материјал од не'рѓосувачки челик, но никој не нуди електрода Тип 304.
Како да се завари не'рѓосувачки челик тип 304 без електрода тип 304
За заварување на нерѓосувачки челик тип 304, користете филер тип 308, бидејќи дополнителните легирачки елементи во тип 308 подобро ќе ја стабилизираат површината на заварот.
Сепак, 308L е исто така прифатлив филер. Ознаката „L“ по кој било тип означува ниска содржина на јаглерод. Нерѓосувачкиот челик тип 3XXL има содржина на јаглерод од 0,03% или помалку, додека стандардниот не'рѓосувачки челик тип 3XX може да има максимална содржина на јаглерод од 0,08%.
Бидејќи полначот од тип L спаѓа во истата класификација како и производот што не е од типот L, производителите можат и треба сериозно да размислат за употреба на полнач од тип L, бидејќи пониската содржина на јаглерод го намалува ризикот од проблеми со меѓугрануларна корозија. Всушност, авторите тврдат дека полначот од тип L би бил пошироко користен доколку производителите едноставно ги ажурирале своите процедури.
Производителите што го користат GMAW процесот можеби ќе сакаат да размислат и за употреба на полнач од тип 3XXSi, бидејќи додавањето на силикон го подобрува навлажнувањето. Во ситуации каде што заварот има висока или груба круна или каде што заварената локва не се врзува добро на врвовите на спојката со филе или преклоп, употребата на електрода од типот GMAW од Si може да го измазни заварот и да промовира подобро спојување.
Ако таложењето на карбид е проблем, разгледајте го филер тип 347, кој содржи мала количина на ниобиум.
Како да се завари не'рѓосувачки челик со јаглероден челик
Оваа ситуација се јавува во апликации каде што на еден дел од конструкцијата му е потребна надворешна површина отпорна на корозија споена со структурен елемент од јаглероден челик за да се намалат трошоците. При спојување на основен материјал без легирачки елементи со основен материјал со легирачки елементи, користете премногу легиран филер, така што разредувањето во металот на заварувањето е избалансирано или е посилно легирано од основниот метал од не'рѓосувачкиот челик.
За спојување на јаглероден челик со тип 304 или 316, како и за спојување на различни не'рѓосувачки челици, земете ја предвид електродата тип 309L за повеќето апликации. Доколку е потребна поголема содржина на Cr, земете ја предвид електродата тип 312.
Како предупредувачка забелешка, аустенитските не'рѓосувачки челици покажуваат стапка на ширење што е околу 50 проценти поголема од онаа на јаглеродниот челик. При спојување, различните стапки на ширење можат да предизвикаат пукање поради внатрешни напрегања, освен ако не се користи соодветна електрода и постапка на заварување.
Користете ги правилните процедури за чистење при подготовка на заварот
Како и со другите метали, прво отстранете го маслото, маснотијата, ознаките и нечистотијата со нехлориран растворувач. После тоа, основното правило за подготовка на заварот од не'рѓосувачки челик е „Избегнувајте контаминација од јаглероден челик за да спречите корозија“. Некои компании користат посебни згради за нивната „работилница за не'рѓосувачки челик“ и „работилница за јаглерод“ за да спречат вкрстена контаминација.
Брусните тркала и четките од не'рѓосувачки челик треба да се означат како „само од не'рѓосувачки челик“ при подготовка на рабовите за заварување. Некои процедури бараат чистење на растојание од два инчи од спојот. Подготовката на спојот е исто така поважна, бидејќи компензацијата на недоследностите со манипулацијата со електродите е потешка отколку со јаглероден челик.
Користете ја правилната постапка за чистење по заварувањето за да спречите 'рѓа
За почеток, запомнете што го прави не'рѓосувачкиот челик не'рѓосувачки: реакцијата на хромот со кислород за да се формира заштитен слој од хром оксид на површината на материјалот. Не'рѓосувачкиот челик 'рѓосува поради таложење на карбид (видете подолу) и затоа што процесот на заварување го загрева металот на заварот до точка каде што може да се формира феритен оксид на површината на заварот. Оставен во состојба како што е заварено, совршено цврсто заварување може да покаже „траги од 'рѓа од вагон“ на границите на зоната погодена од топлина за помалку од 24 часа.
За правилно да се формира нов слој од чист хром оксид, не'рѓосувачкиот челик бара чистење по заварувањето со полирање, маринирање, брусење или четкање. Повторно, користете брусилки и четки наменети за таа задача.
Зошто жицата за заварување од не'рѓосувачки челик е магнетна?
Целосно аустенитскиот не'рѓосувачки челик е немагнетен. Сепак, температурите на заварување создаваат релативно големо зрно во микроструктурата, што резултира со чувствителност на пукнатини на заварот. За да се ублажи чувствителноста на топло пукање, производителите на електроди додаваат легирачки елементи, вклучувајќи ферит. Феритната фаза предизвикува аустенитските зрна да бидат многу пофини, па заварот станува поотпорен на пукнатини.
Магнетот нема да се залепи за калем од аустенитен нерѓосувачки филер, но лицето кое држи магнет може да почувствува мало повлекување поради задржаниот ферит. За жал, ова ги тера некои корисници да мислат дека нивниот производ е погрешно означен или дека користат погрешен метал за полнење (особено ако ја искинале етикетата од жичената корпа).
Точната количина на ферит во електродата зависи од работната температура на апликацијата. На пример, премногу ферит предизвикува заварувањето да ја изгуби својата цврстина на ниски температури. Така, филерот тип 308 за апликација за цевководи за течен природен гас има феритен број помеѓу 3 и 6, во споредба со феритен број од 8 за стандарден филер тип 308. Накратко, металите за полнење може да изгледаат слично на почетокот, но малите разлики во составот се важни.
Дали постои лесен начин за заварување на дуплекс не'рѓосувачки челици?
Типично, дуплекс нерѓосувачките челици имаат микроструктура која се состои од приближно 50% ферит и 50% аустенит. Едноставно кажано, феритот обезбедува висока цврстина и одредена отпорност на пукање од корозија предизвикана од стрес, додека аустенит обезбедува добра цврстина. Двете фази во комбинација им даваат на дуплекс челиците привлечни својства. Достапен е широк спектар на дуплекс нерѓосувачки челици, а најчест е типот 2205; овој содржи 22% хром, 5% никел, 3% молибден и 0,15% азот.
При заварување на дуплекс не'рѓосувачки челик, може да се појават проблеми ако металот за заварување има премногу ферит (топлината од лакот предизвикува атомите да се распоредат во феритна матрица). За да се компензира, металите за полнење треба да ја промовираат аустенитната структура со поголема содржина на легури, обично од 2 до 4% повеќе никел отколку во основниот метал. На пример, жицата со флуксно јадро за заварување Тип 2205 може да има 8,85% никел.
Посакуваната содржина на ферит може да се движи од 25 до 55% по заварувањето (но може да биде и поголема). Забележете дека брзината на ладење мора да биде доволно бавна за да се овозможи аустенит да се реформира, но не толку бавна за да се создадат интерметални фази, ниту пребрза за да се создаде вишок ферит во зоната погодена од топлина. Следете ги препорачаните процедури на производителот за процесот на заварување и избраниот метал за полнење.
Прилагодување на параметрите при заварување на не'рѓосувачки челик
За производителите кои постојано ги прилагодуваат параметрите (напон, струја, должина на лакот, индуктивност, ширина на импулсот итн.) при заварување на не'рѓосувачки челик, типичен виновник е неконзистентниот состав на металот за полнење. Со оглед на важноста на легирачките елементи, варијациите во хемискиот состав од серија до серија можат да имаат забележително влијание врз перформансите на заварувањето, како што се лошо навлажнување или тешко ослободување на згура. Варијациите во дијаметарот на електродата, чистотата на површината, леењето и спиралата, исто така, влијаат на перформансите во GMAW и FCAW апликациите.
Контролирање на таложење на карбиди во аустенитен не'рѓосувачки челик
На температури во опсег од 426-871°C, содржината на јаглерод над 0,02% мигрира кон границите на зрната на аустенитната структура, каде што реагира со хром за да формира хром карбид. Ако хромот е врзан за јаглеродот, тој не е достапен за отпорност на корозија. Кога е изложен на корозивна средина, се јавува интергрануларна корозија, што овозможува границите на зрната да се изедат.
За контрола на таложењето на карбид, содржината на јаглерод треба да се одржува што е можно пониска (максимум 0,04%) со заварување со електроди со ниска содржина на јаглерод. Јаглеродот може да се врзува и со ниобиум (порано колумбиум) и титаниум, кои имаат посилен афинитет кон јаглеродот отколку хромот. Електроди од тип 347 се направени за оваа намена.
Како да се подготвите за дискусија за избор на метал за полнење
Како минимум, соберете информации за крајната употреба на заварениот дел, вклучувајќи ја работната средина (особено работните температури, изложеноста на корозивни елементи и степенот на очекувана отпорност на корозија) и посакуваниот век на траење. Информациите за потребните механички својства во работните услови многу помагаат, вклучувајќи ја цврстината, цврстината, еластичноста и заморот.
Повеќето водечки производители на електроди обезбедуваат водичи за избор на метал за полнење, а авторите не можат премногу да го нагласат ова: консултирајте се со водич за примена на метал за полнење или контактирајте ги техничките експерти на производителот. Тие се тука за да ви помогнат при изборот на точната електрода од не'рѓосувачки челик.
За повеќе информации за металите за полнење од не'рѓосувачки челик на TYUE и за да контактирате со експертите на компанијата за совет, посетете ја страницата www.tyuelec.com.
Време на објавување: 23 декември 2022 година