P: Nedavno smo počeli raditi neke poslove koji zahtijevaju da se neke komponente naprave prvenstveno od nehrđajućeg čelika 304, koji je zavaren sam za sebe i za meki čelik.Imali smo problema sa pucanjem zavara između nerđajućeg čelika i nerđajućeg čelika debljine do 1,25″.Spomenuto je da imamo nizak nivo ferita.Možete li objasniti šta je to i kako to popraviti?
O: To je dobro pitanje.Da, možemo vam pomoći da shvatite šta znači nizak nivo ferita i kako to spriječiti.
Prvo, pogledajmo definiciju nehrđajućeg čelika (SS) i kako se ferit odnosi na zavarene spojeve.Crni čelik i legure sadrže preko 50% željeza.To uključuje sve ugljične i nehrđajuće čelike, kao i neke druge grupe.Aluminij, bakar i titanijum ne sadrže željezo, tako da su odlični primjeri obojenih legura.
Glavne komponente ove legure su ugljenični čelik sa sadržajem gvožđa od najmanje 90% i nerđajući čelik sa sadržajem gvožđa od 70 do 80%.Da bi bio klasifikovan kao SS, mora imati najmanje 11,5% dodanog hroma.Nivoi hroma iznad ovog minimalnog praga potiču stvaranje filma hrom-oksida na čeličnim površinama i sprečavaju stvaranje oksidacije kao što je rđa (gvožđe oksid) ili korozija hemijskim napadom.
Nerđajući čelik se uglavnom deli u tri grupe: austenitni, feritni i martenzitni.Njihovo ime dolazi od kristalne strukture na sobnoj temperaturi od koje se sastoje.Druga uobičajena grupa je dupleks nehrđajući čelik, koji predstavlja ravnotežu između ferita i austenita u kristalnoj strukturi.
Austenitni razredi, serija 300, sadrže 16% do 30% hroma i 8% do 40% nikla, formirajući pretežno austenitnu kristalnu strukturu.Stabilizatori kao što su nikl, ugljenik, mangan i dušik dodaju se tokom procesa proizvodnje čelika kako bi se formirao odnos austenit-ferit.Neke uobičajene klase su 304, 316 i 347. Pruža dobru otpornost na koroziju;uglavnom se koristi u prehrambenoj, hemijskoj, farmaceutskoj i kriogenskoj industriji.Kontrola formiranja ferita osigurava odličnu žilavost na niskim temperaturama.
Feritni SS je klasa 400 koja je potpuno magnetna, sadrži 11,5% do 30% hroma i ima pretežno feritnu kristalnu strukturu.Kako bi se podstaklo stvaranje ferita, stabilizatori uključuju krom, silicijum, molibden i niobij tokom proizvodnje čelika.Ove vrste SS se obično koriste u automobilskim izduvnim sistemima i pogonskim agregatima i imaju ograničenu primjenu na visokim temperaturama.Nekoliko najčešće korištenih tipova: 405, 409, 430 i 446.
Martenzitne klase, koje se takođe nazivaju serija 400, kao što su 403, 410 i 440, su magnetne, sadrže 11,5% do 18% hroma i imaju martenzitnu kristalnu strukturu.Ova kombinacija ima najmanji sadržaj zlata, što ih čini najjeftinijim za proizvodnju.Pružaju određenu otpornost na koroziju, superiornu snagu i obično se koriste u posuđu, stomatološkoj i hirurškoj opremi, posuđu i nekim vrstama alata.
Kada zavarite nehrđajući čelik, vrsta podloge i njena primjena u radu će odrediti odgovarajući metal za punjenje koji će se koristiti.Ako koristite postupak zaštitnog plina, možda ćete morati obratiti posebnu pažnju na mješavine zaštitnog plina kako biste spriječili određene probleme povezane sa zavarivanjem.
Za lemljenje 304 na sebe, trebat će vam E308/308L elektroda.“L” označava nizak ugljik, što pomaže u sprječavanju intergranularne korozije.Sadržaj ugljika u ovim elektrodama je manji od 0,03%, ako je ova vrijednost prekoračena, povećava se rizik od taloženja ugljika na granicama zrna i vezivanja hroma za formiranje hrom karbida, što efektivno smanjuje otpornost čelika na koroziju.Ovo postaje očito ako se korozija pojavi u zoni pod utjecajem topline (HAZ) zavarenih spojeva od nehrđajućeg čelika.Još jedno razmatranje za nehrđajući čelik razreda L je da oni imaju nižu vlačnu čvrstoću na povišenim radnim temperaturama od ravnih razreda nehrđajućeg čelika.
Budući da je 304 austenitni tip nehrđajućeg čelika, odgovarajući metal šava će sadržavati većinu austenita.Međutim, sama elektroda će sadržavati feritni stabilizator, kao što je molibden, za promicanje stvaranja ferita u metalu šava.Proizvođači obično navode tipičan raspon za količinu ferita za metal šava.Kao što je ranije spomenuto, ugljenik je jak austenitni stabilizator i iz ovih razloga je bitno spriječiti njegovo dodavanje metalu šava.
Feritni brojevi su izvedeni iz Schefflerovog grafikona i WRC-1992 grafikona, koji koriste formule ekvivalenta nikla i hroma za izračunavanje vrijednosti koja kada se ucrta na grafikon daje normalizirani broj.Feritni broj između 0 i 7 odgovara zapreminskom postotku feritne kristalne strukture prisutne u metalu šava, međutim, pri višim procentima, feritni broj raste brže.Zapamtite da ferit u SS nije isto što i ferit od ugljeničnog čelika, već faza koja se zove delta ferit.Austenitni nehrđajući čelik ne prolazi kroz fazne transformacije povezane s procesima visoke temperature kao što je toplinska obrada.
Formiranje ferita je poželjno jer je duktilniji od austenita, ali se mora kontrolirati.Nizak sadržaj ferita može pružiti zavarenim spojevima odličnu otpornost na koroziju u nekim primjenama, ali su izuzetno skloni pucanju od vrućine tokom zavarivanja.Za opću upotrebu, broj ferita bi trebao biti između 5 i 10, ali neke primjene mogu zahtijevati niže ili veće vrijednosti.Feriti se lako mogu provjeriti na radnom mjestu pomoću feritnog indikatora.
Pošto ste spomenuli da imate problema sa pucanjem i niskim sadržajem ferita, trebalo bi da pažljivo pogledate svoj dodatni metal i uverite se da proizvodi dovoljno ferita – oko 8 bi trebalo da uradi trik.Također, ako koristite elektrolučno zavarivanje punjenom jezgrom (FCAW), ovi dodatni metali obično koriste zaštitni plin od 100% ugljičnog dioksida ili mješavinu 75% argona i 25% CO2, što može uzrokovati da metal šava apsorbira ugljik.Možete se prebaciti na proces zavarivanja metalnim lukom (GMAW) i koristiti mješavinu 98% argona/2% kisika kako biste smanjili mogućnost naslaga ugljika.
Prilikom zavarivanja nehrđajućeg čelika na ugljični čelik, mora se koristiti materijal za punjenje E309L.Ovaj dodatni metal se posebno koristi za zavarivanje različitih metala, formirajući određenu količinu ferita nakon što se ugljični čelik otopi u zavaru.Budući da ugljični čelik apsorbira nešto ugljika, feritni stabilizatori se dodaju metalu za punjenje kako bi se spriječila tendencija ugljika da formira austenit.Ovo će pomoći u sprečavanju termičkih pukotina tokom zavarivanja.
Zaključno, ako želite popraviti vruće pukotine u zavarenim spojevima austenitnog nehrđajućeg čelika, provjerite ima li dovoljno feritnog dodatka i slijedite dobru praksu zavarivanja.Održavajte unos topline ispod 50 kJ/in, održavajte umjerene do niske temperature među prolazima i osigurajte da su lemni spojevi čisti prije lemljenja.Koristite odgovarajući mjerač da provjerite količinu ferita na zavaru, ciljajući na 5-10.
ZAVARIVAČ, koji se ranije zvao Praktično zavarivanje danas, predstavlja prave ljude koji prave proizvode koje koristimo i sa kojima radimo svaki dan.Ovaj časopis služi zajednici zavarivača u Sjevernoj Americi više od 20 godina.
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju FABRICATOR, lak pristup vrijednim industrijskim resursima.
Digitalno izdanje The Tube & Pipe Journal je sada potpuno dostupno, pružajući lak pristup vrijednim industrijskim resursima.
Dobijte potpuni digitalni pristup časopisu STAMPING Journal, koji sadrži najnoviju tehnologiju, najbolje prakse i vijesti iz industrije za tržište štancanja metala.
Sada sa potpunim digitalnim pristupom The Fabricator en Español, imate lak pristup vrijednim industrijskim resursima.