Acest articol de la Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. explică ce trebuie luat în considerare atunci când specificați metalele de umplutură pentru sudarea oțelului inoxidabil.
Capacitățile care fac oțelul inoxidabil atât de atractiv - capacitatea de a-și adapta proprietățile mecanice și rezistența la coroziune și oxidare - cresc, de asemenea, complexitatea selectării unui metal de umplutură adecvat pentru sudare.Pentru orice combinație dată de material de bază, oricare dintre mai multe tipuri de electrozi poate fi adecvat, în funcție de problemele de cost, condițiile de service, proprietățile mecanice dorite și o serie de probleme legate de sudare.
Acest articol oferă cunoștințele tehnice necesare pentru a oferi cititorului o apreciere pentru complexitatea subiectului și apoi răspunde la unele dintre cele mai frecvente întrebări adresate furnizorilor de metal de umplutură.Acesta stabilește liniile directoare generale pentru selectarea metalelor de umplutură din oțel inoxidabil adecvate - și apoi explică toate excepțiile de la aceste ghiduri!Articolul nu acoperă procedurile de sudare, deoarece acesta este un subiect pentru alt articol.
Patru grade, numeroase elemente de aliere
Există patru categorii principale de oțeluri inoxidabile:
austenitic
martensitic
feritic
Duplex
Denumirile sunt derivate din structura cristalină a oțelului care se găsește în mod normal la temperatura camerei.Când oțelul cu conținut scăzut de carbon este încălzit peste 912 °C, atomii oțelului sunt rearanjați de la structura numită ferită la temperatura camerei la structura cristalină numită austenită.La răcire, atomii revin la structura lor originală, ferita.Structura de înaltă temperatură, austenita, este nemagnetică, plastică și are o rezistență mai mică și o ductilitate mai mare decât forma feritei la temperatura camerei.
Când oțelului se adaugă mai mult de 16% crom, structura cristalină la temperatura camerei, ferita, este stabilizată, iar oțelul rămâne în stare feritică la toate temperaturile.Prin urmare, denumirea de oțel inoxidabil feritic este aplicată acestei baze de aliaj.Când oțelului se adaugă mai mult de 17% crom și 7% nichel, structura cristalină la temperatură înaltă a oțelului, austenita, este stabilizată astfel încât să persistă la toate temperaturile de la cea mai scăzută până la aproape topire.
Oțelul inoxidabil austenitic este denumit în mod obișnuit tipul „crom-nichel”, iar oțelurile martensitice și feritice sunt denumite în mod obișnuit tipurile „crom drept”.Anumite elemente de aliere utilizate în oțelurile inoxidabile și metalele de sudură se comportă ca stabilizatori de austenită, iar altele ca stabilizatori de ferită.Cei mai importanți stabilizatori de austenită sunt nichelul, carbonul, manganul și azotul.Stabilizatorii de ferită sunt crom, siliciu, molibden și niobiu.Echilibrarea elementelor de aliere controlează cantitatea de ferită din metalul de sudură.
Calitățile austenitice sunt sudate mai ușor și mai satisfăcător decât cele care conțin mai puțin de 5% nichel.Îmbinările de sudură produse din oțeluri inoxidabile austenitice sunt puternice, ductile și rezistente în starea lor de sudare.În mod normal, nu necesită tratament termic de preîncălzire sau post-sudare.Calitățile austenitice reprezintă aproximativ 80% din oțelul inoxidabil sudat, iar acest articol introductiv se concentrează foarte mult pe ele.
Tabelul 1: Tipuri de oțel inoxidabil și conținutul lor de crom și nichel.
tstart{c,80%}
thead{Tip|% Crom|% Nichel|Tipuri}
tdata{Austenitic|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Martensitic|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{feritic|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Duplex|18 - 28%|4 - 8%|2205}
tind{}
Cum să alegeți corect metalul de umplutură inoxidabil
Dacă materialul de bază din ambele plăci este același, principiul de ghidare original era: „Începeți prin potrivirea materialului de bază”.Asta funcționează bine în unele cazuri;pentru a vă alătura tipului 310 sau 316, alegeți tipul de umplere corespunzător.
Pentru a îmbina materiale diferite, urmați acest principiu ghid: „alegeți un material de umplutură care să se potrivească cu materialul mai puternic aliat”.Pentru a alătura 304 la 316, alegeți o umplere 316.
Din păcate, „regula de potrivire” are atât de multe excepții încât un principiu mai bun este, Consultați un tabel de selecție a metalului de umplutură.De exemplu, tipul 304 este cel mai comun material de bază din oțel inoxidabil, dar nimeni nu oferă un electrod tip 304.
Cum sudați tipul inoxidabil 304 fără un electrod tip 304
Pentru sudarea inoxidabilului de tip 304, utilizați umplutură de tip 308, deoarece elementele de aliere suplimentare din tipul 308 vor stabiliza mai bine zona de sudare.
Cu toate acestea, 308L este, de asemenea, o umplutură acceptabilă.Desemnarea „L” după orice tip indică un conținut scăzut de carbon.Un inoxidabil de tip 3XXL are un conținut de carbon de 0,03% sau mai puțin, în timp ce inoxidabilul standard de tip 3XX poate avea un conținut maxim de carbon de 0,08%.
Deoarece un material de umplutură de tip L se încadrează în aceeași clasificare ca și produsul non-L, producătorii pot și ar trebui să ia în considerare cu tărie utilizarea unui material de umplutură de tip L, deoarece conținutul scăzut de carbon reduce riscul de probleme de coroziune intergranulară.De fapt, autorii susțin că umplutura de tip L ar fi utilizată mai pe scară largă dacă producătorii și-ar actualiza pur și simplu procedurile.
Producătorii care utilizează procesul GMAW ar putea dori, de asemenea, să ia în considerare utilizarea unui material de umplutură de tip 3XXSi, deoarece adăugarea de siliciu îmbunătățește umezeala.În situațiile în care sudura are o coroană înaltă sau aspră, sau în care balta de sudură nu se leagă bine la degetele unui filet sau îmbinări cu suprafață, utilizarea unui electrod GMAW de tip Si poate netezi cordonul de sudură și poate promova o fuziune mai bună.
Dacă precipitarea carburilor este o problemă, luați în considerare un material de umplutură de tip 347, care conține o cantitate mică de niobiu.
Cum se sudează oțel inoxidabil pe oțel carbon
Această situație apare în aplicațiile în care o porțiune a unei structuri necesită o față exterioară rezistentă la coroziune îmbinată cu un element structural din oțel carbon pentru a reduce costul.Când uniți un material de bază fără elemente de aliere cu un material de bază cu elemente de aliere, utilizați un material de umplutură supraaliat, astfel încât diluția din metalul de sudură să se echilibreze sau să fie mai puternic aliată decât metalul de bază inoxidabil.
Pentru îmbinarea oțelului carbon cu tipul 304 sau 316, precum și pentru îmbinarea oțelurilor inoxidabile diferite, luați în considerare un electrod tip 309L pentru majoritatea aplicațiilor.Dacă se dorește un conținut de Cr mai mare, luați în considerare tipul 312.
Ca o notă de precauție, oțelurile inoxidabile austenitice prezintă o rată de expansiune care este cu aproximativ 50% mai mare decât cea a oțelului carbon.Atunci când sunt îmbinate, ratele diferite de expansiune pot provoca fisuri din cauza tensiunilor interne, cu excepția cazului în care se utilizează electrodul adecvat și procedura de sudare.
Utilizați procedurile corecte de curățare a pregătirii sudurii
Ca și în cazul altor metale, îndepărtați mai întâi uleiul, grăsimea, marcajele și murdăria cu un solvent neclorat.După aceea, regula principală a pregătirii sudurii inoxidabile este „Evitați contaminarea cu oțelul carbon pentru a preveni coroziunea”.Unele companii folosesc clădiri separate pentru „magazinul de inoxidabil” și „magazinul de carbon” pentru a preveni contaminarea încrucișată.
Desemnați roțile de șlefuit și periile inoxidabile ca „doar inoxidabile” atunci când pregătiți muchiile pentru sudare.Unele proceduri necesită curățarea la doi centimetri înapoi de la articulație.Pregătirea îmbinărilor este, de asemenea, mai critică, deoarece compensarea inconsistențelor cu manipularea electrozilor este mai grea decât în cazul oțelului carbon.
Utilizați procedura corectă de curățare după sudare pentru a preveni rugina
Pentru a începe, amintiți-vă ce face un oțel inoxidabil inoxidabil: reacția cromului cu oxigenul pentru a forma un strat protector de oxid de crom pe suprafața materialului.Ruginile inoxidabile din cauza precipitarii carburilor (vezi mai jos) si deoarece procesul de sudare incalzeste metalul de sudura pana la punctul in care se poate forma oxid feritic pe suprafata sudurii.Lăsată în starea de sudare, o sudură perfect solidă ar putea prezenta „urme de rugină de vagon” la limitele zonei afectate de căldură în mai puțin de 24 de ore.
Pentru ca un nou strat de oxid de crom pur să se poată reforma în mod corespunzător, oțelul inoxidabil necesită curățare după sudare prin lustruire, decapare, șlefuire sau periere.Din nou, folosiți polizoare și perii dedicate sarcinii.
De ce este firul de sudare din oțel inoxidabil magnetic?
Oțelul inoxidabil complet austenitic este amagnetic.Cu toate acestea, temperaturile de sudare creează un granul relativ mare în microstructură, ceea ce are ca rezultat ca sudarea să fie sensibilă la fisuri.Pentru a atenua sensibilitatea la fisurarea la cald, producatorii de electrozi adauga elemente de aliere, inclusiv ferita.Faza de ferită face ca boabele austenitice să fie mult mai fine, astfel încât sudura devine mai rezistentă la fisuri.
Un magnet nu se va lipi de o bobină de umplutură inoxidabilă austenitică, dar o persoană care ține un magnet ar putea simți o ușoară tragere din cauza feritei reținute.Din păcate, acest lucru îi face pe unii utilizatori să creadă că produsul lor a fost etichetat greșit sau că folosesc metal de umplutură greșit (mai ales dacă au rupt eticheta de pe coșul de sârmă).
Cantitatea corectă de ferită dintr-un electrod depinde de temperatura de serviciu a aplicației.De exemplu, prea multă ferită face ca sudura să-și piardă duritatea la temperaturi scăzute.Astfel, umplutura de tip 308 pentru o aplicație de conducte GNL are un număr de ferită între 3 și 6, în comparație cu un număr de ferită de 8 pentru umplutura standard de tip 308.Pe scurt, metalele de umplutură pot părea similare la început, dar micile diferențe de compoziție sunt importante.
Există o modalitate ușoară de a suda oțeluri inoxidabile duplex?
De obicei, oțelurile inoxidabile duplex au o microstructură constând din aproximativ 50% ferită și 50% austenită.În termeni simpli, ferita oferă o rezistență ridicată și o oarecare rezistență la fisurarea prin coroziune, în timp ce austenita oferă o tenacitate bună.Cele două faze în combinație conferă oțelurilor duplex proprietățile lor atractive.Sunt disponibile o gamă largă de oțeluri inoxidabile duplex, cel mai comun fiind tipul 2205;acesta conține 22% crom, 5% nichel, 3% molibden și 0,15% azot.
La sudarea oțelului inoxidabil duplex, pot apărea probleme dacă metalul de sudură are prea multă ferită (căldura de la arc face ca atomii să se aranjeze într-o matrice de ferită).Pentru a compensa, metalele de umplutură trebuie să promoveze structura austenitică cu un conținut mai mare de aliaj, de obicei cu 2 până la 4% mai mult nichel decât în metalul de bază.De exemplu, sârma cu miez flux pentru sudarea tip 2205 poate avea 8,85% nichel.
Conținutul de ferită dorit poate varia de la 25 la 55% după sudare (dar poate fi mai mare).Rețineți că viteza de răcire trebuie să fie suficient de lentă pentru a permite austenitei să se reformeze, dar nu atât de lentă încât să creeze faze intermetalice și nici prea rapidă pentru a crea exces de ferită în zona afectată de căldură.Urmați procedurile recomandate de producător pentru procesul de sudare și metalul de umplutură selectat.
Reglarea parametrilor la sudarea oțelului inoxidabil
Pentru producătorii care ajustează constant parametrii (tensiune, amperaj, lungimea arcului, inductanța, lățimea impulsului etc.) atunci când sudează oțel inoxidabil, vinovat tipic este compoziția inconsecventă a metalului de umplutură.Având în vedere importanța elementelor de aliere, variațiile de la un lot la altul în compoziția chimică pot avea un efect vizibil asupra performanței sudurii, cum ar fi umezeala slabă sau eliberarea dificilă a zgurii.Variațiile în diametrul electrodului, curățenia suprafeței, turnat și helix afectează, de asemenea, performanța în aplicațiile GMAW și FCAW.
Controlul precipitării carburilor de control în oțel inoxidabil austenitic
La temperaturi cuprinse în intervalul 426-871°C, conținutul de carbon de peste 0,02% migrează la granițele structurii austenitice, unde reacționează cu cromul pentru a forma carbură de crom.Dacă cromul este legat de carbon, acesta nu este disponibil pentru rezistență la coroziune.Atunci când este expus la un mediu coroziv, rezultă coroziune intergranulară, permițând ca limitele de cereale să fie consumate.
Pentru a controla precipitarea carburilor, mențineți conținutul de carbon cât mai scăzut posibil (0,04% maxim) prin sudarea cu electrozi cu conținut scăzut de carbon.Carbonul poate fi legat și de niobiu (fost columbiu) și titan, care au o afinitate mai puternică pentru carbon decât cromul.Electrozii de tip 347 sunt fabricați în acest scop.
Cum să vă pregătiți pentru o discuție despre selecția metalului de umplutură
Adunați cel puțin informații despre utilizarea finală a piesei sudate, inclusiv mediul de service (în special temperaturile de funcționare, expunerea la elemente corozive și gradul de rezistență la coroziune așteptat) și durata de viață dorită.Informațiile despre proprietățile mecanice necesare în condițiile de funcționare ajută foarte mult, inclusiv rezistență, tenacitate, ductilitate și oboseală.
Majoritatea producătorilor de electrozi de top oferă ghiduri pentru selecția metalului de umplutură, iar autorii nu pot sublinia prea mult acest punct: consultați un ghid de aplicare a metalului de umplutură sau contactați experții tehnici ai producătorului.Aceștia sunt acolo pentru a ajuta la selectarea electrodului corect din oțel inoxidabil.
Pentru mai multe informații despre metalele de umplutură din oțel inoxidabil de la TYUE și pentru a contacta experții companiei pentru sfaturi, accesați www.tyuelec.com.
Ora postării: 23-dec-2022