P: Recentment hem començat a fer alguns treballs que requereixen que alguns components es facin principalment d'acer inoxidable 304, que està soldat a si mateix i a acer suau.Hem experimentat alguns problemes amb esquerdes de soldadura entre acer inoxidable i acer inoxidable de fins a 1,25 polzades de gruix.Es va esmentar que tenim nivells baixos de ferrita.Pots explicar què és i com solucionar-ho?
A: Aquesta és una bona pregunta.Sí, podem ajudar-te a entendre què significa baixa ferrita i com prevenir-ho.
Primer, mirem la definició d'acer inoxidable (SS) i com es relaciona la ferrita amb les juntes soldades.L'acer negre i els aliatges contenen més d'un 50% de ferro.Això inclou tots els acers al carboni i inoxidables, així com alguns altres grups.L'alumini, el coure i el titani no contenen ferro, per la qual cosa són excel·lents exemples d'aliatges no fèrrics.
Els components principals d'aquest aliatge són l'acer al carboni amb un contingut de ferro d'almenys el 90% i l'acer inoxidable amb un contingut de ferro del 70 al 80%.Per ser classificat com a SS, ha de tenir almenys un 11,5% de crom afegit.Els nivells de crom per sobre d'aquest llindar mínim afavoreixen la formació d'una pel·lícula d'òxid de crom a les superfícies d'acer i eviten la formació d'oxidació com l'òxid (òxid de ferro) o la corrosió d'atac químic.
L'acer inoxidable es divideix principalment en tres grups: austenític, ferrític i martensític.El seu nom prové de l'estructura cristal·lina a temperatura ambient de la qual estan compostos.Un altre grup comú és l'acer inoxidable dúplex, que és un equilibri entre ferrita i austenita a l'estructura cristal·lina.
Els graus austenítics, sèrie 300, contenen del 16% al 30% de crom i del 8% al 40% de níquel, formant una estructura cristal·lina predominantment austenítica.S'afegeixen estabilitzadors com níquel, carboni, manganès i nitrogen durant el procés de fabricació d'acer per ajudar a formar la relació austenita-ferrita.Alguns graus comuns són 304, 316 i 347. Proporciona una bona resistència a la corrosió;s'utilitza principalment en indústries alimentàries, química, farmacèutica i criogènica.El control de la formació de ferrita proporciona una excel·lent duresa a baixes temperatures.
Ferritic SS és un grau de la sèrie 400 que és totalment magnètic, conté entre un 11,5% i un 30% de crom i té una estructura de cristall predominantment ferrítica.Per promoure la formació de ferrita, els estabilitzadors inclouen crom, silici, molibdè i niobi durant la producció d'acer.Aquests tipus de SS s'utilitzen habitualment en sistemes d'escapament d'automòbils i trens de propulsió i tenen aplicacions limitades a altes temperatures.Diversos tipus d'ús habitual: 405, 409, 430 i 446.
Els graus martensítics, també coneguts com la sèrie 400, com ara 403, 410 i 440, són magnètics, contenen entre un 11,5% i un 18% de crom i tenen una estructura de cristall martensític.Aquesta combinació té el contingut d'or més baix, cosa que els fa els menys costosos de produir.Proporcionen certa resistència a la corrosió, resistència superior i s'utilitzen habitualment en vaixella, equips dentals i quirúrgics, estris de cuina i alguns tipus d'eines.
Quan soldeu acer inoxidable, el tipus de substrat i la seva aplicació en servei determinaran el metall d'aportació adequat a utilitzar.Si utilitzeu un procés de gas de protecció, és possible que hàgiu de prestar especial atenció a les mescles de gas de protecció per evitar certs problemes associats a la soldadura.
Per soldar el 304 a si mateix, necessitareu un elèctrode E308/308L."L" significa baix en carboni, que ajuda a prevenir la corrosió intergranular.El contingut de carboni d'aquests elèctrodes és inferior al 0,03%, si se supera aquest valor, augmenta el risc de deposició de carboni als límits del gra i d'unió de crom per formar carburs de crom, la qual cosa redueix eficaçment la resistència a la corrosió de l'acer.Això es fa evident si es produeix corrosió a la zona afectada per la calor (HAZ) de les soldadures d'acer inoxidable.Una altra consideració per a l'acer inoxidable de grau L és que tenen una resistència a la tracció més baixa a temperatures de funcionament elevades que els graus d'acer inoxidable rectes.
Com que el 304 és un tipus d'acer inoxidable austenític, el metall de soldadura corresponent contindrà la major part de l'austenita.Tanmateix, l'elèctrode en si contindrà un estabilitzador de ferrita, com el molibdè, per promoure la formació de ferrita al metall de soldadura.Els fabricants solen enumerar un rang típic per a la quantitat de ferrita per a un metall de soldadura.Com s'ha comentat anteriorment, el carboni és un fort estabilitzador austenític i per aquests motius és fonamental evitar la seva incorporació al metall de soldadura.
Els nombres de ferrita es deriven del gràfic de Scheffler i del gràfic WRC-1992, que utilitzen fórmules equivalents de níquel i crom per calcular el valor que, quan es representa al gràfic, dóna un nombre normalitzat.Un nombre de ferrita entre 0 i 7 correspon al percentatge de volum de l'estructura de cristall ferrítica present al metall de soldadura, però, a percentatges més alts, el nombre de ferrita augmenta més ràpidament.Recordeu que la ferrita en SS no és el mateix que la ferrita d'acer al carboni, sinó una fase anomenada ferrita delta.L'acer inoxidable austenític no pateix transformacions de fase associades a processos d'alta temperatura com el tractament tèrmic.
La formació de ferrita és desitjable perquè és més dúctil que l'austenita, però s'ha de controlar.El baix contingut de ferrita pot proporcionar soldadures amb una excel·lent resistència a la corrosió en algunes aplicacions, però són extremadament propenses a esquerdes en calent durant la soldadura.Per a un ús general, el nombre de ferrites hauria d'estar entre 5 i 10, però algunes aplicacions poden requerir valors inferiors o superiors.Les ferrites es poden comprovar fàcilment al lloc de treball amb un indicador de ferrita.
Com que vau esmentar que teniu problemes amb esquerdes i ferrites baixes, hauríeu de mirar de prop el vostre metall d'aportació i assegurar-vos que produeix prou ferrites: al voltant de 8 haurien de fer el truc.A més, si utilitzeu soldadura d'arc amb nucli de flux (FCAW), aquests metalls d'aportació solen utilitzar un gas de protecció de diòxid de carboni al 100% o una barreja de 75% d'argó i 25% de CO2, que pot provocar que el metall de soldadura absorbeixi carboni.Podeu canviar al procés de soldadura per arc metàl·lic (GMAW) i utilitzar una barreja d'argó al 98%/2% d'oxigen per reduir la possibilitat de dipòsits de carboni.
Quan es solda acer inoxidable a acer al carboni, s'ha d'utilitzar el material de farciment E309L.Aquest metall de farciment s'utilitza especialment per a la soldadura de metalls diferents, formant una certa quantitat de ferrita després que l'acer al carboni es dissol a la soldadura.Com que l'acer al carboni absorbeix una mica de carboni, s'afegeixen estabilitzadors de ferrita al metall de farciment per contrarestar la tendència del carboni a formar austenita.Això ajudarà a evitar esquerdes tèrmiques durant la soldadura.
En conclusió, si voleu reparar esquerdes calentes a les soldadures d'acer inoxidable austenític, comproveu si hi ha prou metall d'aportació de ferrita i seguiu les bones pràctiques de soldadura.Mantingueu l'entrada de calor per sota de 50 kJ/in, mantingueu temperatures entre passades moderades a baixes i assegureu-vos que les juntes de soldadura estiguin netes abans de soldar.Utilitzeu un calibre adequat per comprovar la quantitat de ferrita a la soldadura, apuntant a 5-10.
SOLDADOR, abans anomenat Practical Welding Today, representa les persones reals que fabriquen els productes que utilitzem i treballem cada dia.Aquesta revista porta més de 20 anys al servei de la comunitat de soldadura a Amèrica del Nord.
Ara amb accés complet a l'edició digital de The FABRICATOR, accés fàcil a recursos valuosos de la indústria.
L'edició digital de The Tube & Pipe Journal és ara totalment accessible i ofereix un fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
Aconsegueix accés digital complet a STAMPING Journal, que inclou les últimes tecnologies, les millors pràctiques i les notícies del sector per al mercat de l'estampació de metalls.
Ara, amb accés digital complet a The Fabricator en Español, teniu fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.