प्रश्न: हमने हाल ही में कुछ काम करना शुरू किया है जिसके लिए कुछ घटकों को मुख्य रूप से 304 स्टेनलेस स्टील से बनाया जाना आवश्यक है, जिसे खुद से और हल्के स्टील से वेल्डेड किया जाता है। हमने स्टेनलेस स्टील और 1.25 इंच तक की मोटाई वाले स्टेनलेस स्टील के बीच वेल्ड क्रैकिंग के साथ कुछ समस्याओं का अनुभव किया है। यह उल्लेख किया गया था कि हमारे पास फेराइट का स्तर कम है। क्या आप समझा सकते हैं कि यह क्या है और इसे कैसे ठीक किया जाए?
उत्तर: यह एक अच्छा सवाल है। हां, हम आपको यह समझने में मदद कर सकते हैं कि कम फेराइट का क्या मतलब है और इसे कैसे रोका जाए।
सबसे पहले, स्टेनलेस स्टील (SS) की परिभाषा पर नज़र डालते हैं और फेराइट वेल्डेड जोड़ों से कैसे संबंधित है। ब्लैक स्टील और मिश्र धातुओं में 50% से ज़्यादा लोहा होता है। इसमें सभी कार्बन और स्टेनलेस स्टील, साथ ही कुछ अन्य समूह शामिल हैं। एल्युमिनियम, कॉपर और टाइटेनियम में लोहा नहीं होता है, इसलिए वे अलौह मिश्र धातुओं के बेहतरीन उदाहरण हैं।
इस मिश्र धातु के मुख्य घटक कार्बन स्टील हैं जिसमें कम से कम 90% लौह तत्व होता है और स्टेनलेस स्टील जिसमें 70 से 80% लौह तत्व होता है। SS के रूप में वर्गीकृत होने के लिए, इसमें कम से कम 11.5% क्रोमियम मिला होना चाहिए। इस न्यूनतम सीमा से ऊपर क्रोमियम का स्तर स्टील की सतहों पर क्रोमियम ऑक्साइड फिल्म के निर्माण को बढ़ावा देता है और जंग (लौह ऑक्साइड) या रासायनिक हमले के क्षरण जैसे ऑक्सीकरण के गठन को रोकता है।
स्टेनलेस स्टील को मुख्य रूप से तीन समूहों में विभाजित किया जाता है: ऑस्टेनिटिक, फ़ेरिटिक और मार्टेंसिटिक। इनका नाम कमरे के तापमान पर क्रिस्टल संरचना से आता है जिससे वे बने होते हैं। एक अन्य सामान्य समूह डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील है, जो क्रिस्टल संरचना में फेराइट और ऑस्टेनाइट के बीच संतुलन है।
ऑस्टेनिटिक ग्रेड, 300 श्रृंखला, में 16% से 30% क्रोमियम और 8% से 40% निकल होता है, जो मुख्य रूप से ऑस्टेनिटिक क्रिस्टल संरचना बनाता है। स्टील बनाने की प्रक्रिया के दौरान ऑस्टेनाइट-फेराइट अनुपात बनाने में मदद करने के लिए निकल, कार्बन, मैंगनीज और नाइट्रोजन जैसे स्टेबलाइजर्स मिलाए जाते हैं। कुछ सामान्य ग्रेड 304, 316 और 347 हैं। अच्छा संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है; मुख्य रूप से खाद्य, रासायनिक, दवा और क्रायोजेनिक उद्योगों में उपयोग किया जाता है। फेराइट गठन का नियंत्रण कम तापमान पर उत्कृष्ट कठोरता प्रदान करता है।
फेरिटिक एसएस एक 400 सीरीज ग्रेड है जो पूरी तरह से चुंबकीय है, इसमें 11.5% से 30% क्रोमियम होता है, और इसमें मुख्य रूप से फेरिटिक क्रिस्टल संरचना होती है। फेराइट के निर्माण को बढ़ावा देने के लिए, स्टील उत्पादन के दौरान स्टेबलाइजर्स में क्रोमियम, सिलिकॉन, मोलिब्डेनम और नियोबियम शामिल हैं। इस प्रकार के एसएस का उपयोग आमतौर पर ऑटोमोटिव एग्जॉस्ट सिस्टम और पावरट्रेन में किया जाता है और इनका उपयोग सीमित उच्च तापमान अनुप्रयोगों में होता है। कई सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले प्रकार: 405, 409, 430 और 446।
मार्टेंसिटिक ग्रेड, जिन्हें 400 श्रृंखला के रूप में भी जाना जाता है, जैसे कि 403, 410 और 440, चुंबकीय होते हैं, इनमें 11.5% से 18% क्रोमियम होता है, और इनमें मार्टेंसिटिक क्रिस्टल संरचना होती है। इस संयोजन में सोने की मात्रा सबसे कम होती है, जिससे इनका उत्पादन सबसे कम खर्चीला होता है। वे कुछ संक्षारण प्रतिरोध, बेहतर ताकत प्रदान करते हैं, और आमतौर पर टेबलवेयर, दंत और शल्य चिकित्सा उपकरण, कुकवेयर और कुछ प्रकार के औजारों में उपयोग किए जाते हैं।
जब आप स्टेनलेस स्टील को वेल्ड करते हैं, तो सब्सट्रेट का प्रकार और सेवा में उसका उपयोग उपयोग की जाने वाली उपयुक्त फिलर धातु का निर्धारण करेगा। यदि आप शील्डिंग गैस प्रक्रिया का उपयोग कर रहे हैं, तो वेल्डिंग से जुड़ी कुछ समस्याओं को रोकने के लिए आपको शील्डिंग गैस मिश्रण पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता हो सकती है।
304 को खुद से जोड़ने के लिए, आपको E308/308L इलेक्ट्रोड की आवश्यकता होगी। "L" का मतलब है कम कार्बन, जो अंतर-दानेदार जंग को रोकने में मदद करता है। इन इलेक्ट्रोड की कार्बन सामग्री 0.03% से कम है, यदि यह मान पार हो जाता है, तो अनाज की सीमाओं पर कार्बन जमा होने और क्रोमियम कार्बाइड बनाने के लिए क्रोमियम बॉन्डिंग का जोखिम बढ़ जाता है, जो स्टील के संक्षारण प्रतिरोध को प्रभावी रूप से कम कर देता है। यह स्पष्ट हो जाता है यदि स्टेनलेस स्टील वेल्ड के ताप-प्रभावित क्षेत्र (HAZ) में जंग लगती है। ग्रेड एल स्टेनलेस स्टील के लिए एक और विचार यह है कि सीधे स्टेनलेस स्टील ग्रेड की तुलना में उच्च ऑपरेटिंग तापमान पर उनके पास कम तन्य शक्ति होती है।
चूँकि 304 स्टेनलेस स्टील का ऑस्टेनिटिक प्रकार है, इसलिए संबंधित वेल्ड धातु में अधिकांश ऑस्टेनाइट होगा। हालाँकि, इलेक्ट्रोड में स्वयं एक फेराइट स्टेबलाइज़र होगा, जैसे मोलिब्डेनम, जो वेल्ड धातु में फेराइट के निर्माण को बढ़ावा देता है। निर्माता आमतौर पर वेल्ड धातु के लिए फेराइट की मात्रा के लिए एक विशिष्ट सीमा सूचीबद्ध करते हैं। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, कार्बन एक मजबूत ऑस्टेनिटिक स्टेबलाइज़र है और इन कारणों से इसे वेल्ड धातु में शामिल होने से रोकना आवश्यक है।
फेराइट संख्याएँ शेफ़लर चार्ट और WRC-1992 चार्ट से ली गई हैं, जो निकेल और क्रोमियम समतुल्य सूत्रों का उपयोग करके उस मान की गणना करते हैं जिसे चार्ट पर प्लॉट करने पर एक सामान्यीकृत संख्या प्राप्त होती है। 0 और 7 के बीच की फेराइट संख्या वेल्ड धातु में मौजूद फ़ेराइटिक क्रिस्टल संरचना के आयतन प्रतिशत से मेल खाती है, हालाँकि, उच्च प्रतिशत पर, फेराइट संख्या अधिक तेज़ी से बढ़ती है। याद रखें कि SS में फेराइट कार्बन स्टील फेराइट जैसा नहीं है, बल्कि डेल्टा फेराइट नामक एक चरण है। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील उच्च तापमान प्रक्रियाओं जैसे कि ऊष्मा उपचार से जुड़े चरण परिवर्तनों से नहीं गुजरता है।
फेराइट का निर्माण वांछनीय है क्योंकि यह ऑस्टेनाइट की तुलना में अधिक लचीला है, लेकिन इसे नियंत्रित किया जाना चाहिए। कम फेराइट सामग्री कुछ अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के साथ वेल्ड प्रदान कर सकती है, लेकिन वे वेल्डिंग के दौरान गर्म दरार के लिए अत्यधिक प्रवण हैं। सामान्य उपयोग के लिए, फेराइट की संख्या 5 से 10 के बीच होनी चाहिए, लेकिन कुछ अनुप्रयोगों के लिए कम या अधिक मान की आवश्यकता हो सकती है। कार्यस्थल में फेराइट को फेराइट संकेतक के साथ आसानी से जांचा जा सकता है।
चूँकि आपने बताया कि आपको क्रैकिंग और कम फेराइट की समस्या है, इसलिए आपको अपने फिलर मेटल पर बारीकी से नज़र डालनी चाहिए और सुनिश्चित करना चाहिए कि यह पर्याप्त फेराइट का उत्पादन कर रहा है - लगभग 8 से काम चल जाएगा। इसके अलावा, यदि आप फ्लक्स-कोर आर्क वेल्डिंग (FCAW) का उपयोग कर रहे हैं, तो ये फिलर मेटल आमतौर पर 100% कार्बन डाइऑक्साइड या 75% आर्गन और 25% CO2 के मिश्रण की शील्ड गैस का उपयोग करते हैं, जिससे वेल्ड मेटल कार्बन को अवशोषित कर सकता है। आप मेटल आर्क वेल्डिंग (GMAW) प्रक्रिया पर स्विच कर सकते हैं और कार्बन जमा होने की संभावना को कम करने के लिए 98% आर्गन/2% ऑक्सीजन मिश्रण का उपयोग कर सकते हैं।
स्टेनलेस स्टील को कार्बन स्टील से वेल्डिंग करते समय, फिलर सामग्री E309L का उपयोग किया जाना चाहिए। इस फिलर धातु का उपयोग विशेष रूप से असमान धातु वेल्डिंग के लिए किया जाता है, जो वेल्ड में कार्बन स्टील के घुलने के बाद एक निश्चित मात्रा में फेराइट बनाता है। चूँकि कार्बन स्टील कुछ कार्बन को अवशोषित करता है, इसलिए कार्बन की ऑस्टेनाइट बनाने की प्रवृत्ति का प्रतिकार करने के लिए फिलर धातु में फेराइट स्टेबलाइज़र मिलाया जाता है। यह वेल्डिंग के दौरान थर्मल क्रैकिंग को रोकने में मदद करेगा।
निष्कर्ष में, यदि आप ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील वेल्ड में गर्म दरारों की मरम्मत करना चाहते हैं, तो पर्याप्त फेराइट फिलर धातु की जांच करें और अच्छी वेल्डिंग प्रैक्टिस का पालन करें। 50 kJ/in से कम हीट इनपुट बनाए रखें, मध्यम से कम इंटर-पास तापमान बनाए रखें, और सुनिश्चित करें कि सोल्डरिंग से पहले सोल्डर जोड़ साफ हों। वेल्ड पर फेराइट की मात्रा की जांच करने के लिए एक उपयुक्त गेज का उपयोग करें, जिसका लक्ष्य 5-10 है।
वेल्डर, जिसे पहले प्रैक्टिकल वेल्डिंग टुडे कहा जाता था, उन वास्तविक लोगों का प्रतिनिधित्व करता है जो उन उत्पादों को बनाते हैं जिनका हम हर दिन उपयोग करते हैं और जिनके साथ काम करते हैं। यह पत्रिका 20 से अधिक वर्षों से उत्तरी अमेरिका में वेल्डिंग समुदाय की सेवा कर रही है।
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