Za zavarivanje nehrđajućeg čelika potreban je odabir zaštitnog plina kako bi se održao njegov metalurški sastav i povezana fizička i mehanička svojstva. Uobičajeni elementi zaštitnog plina za nehrđajući čelik uključuju argon, helij, kisik, ugljični dioksid, dušik i vodik (vidi sliku 1). Ovi se plinovi kombiniraju u različitim omjerima kako bi odgovarali potrebama različitih načina isporuke, tipova žica, baznih legura, željenog profila zrna i brzine kretanja.
Zbog slabe toplinske vodljivosti nehrđajućeg čelika i relativno "hladne" prirode kratkospojnog prijenosnog plinskog metalolučnog zavarivanja (GMAW), postupak zahtijeva "trostruku mješavinu" plina koji se sastoji od 85% do 90% helija (He), do 10% argona (Ar) i 2% do 5% ugljičnog dioksida (CO2). Uobičajena trostruka mješavina sadrži 90% He, 7-1/2% Ar i 2-1/2% CO2. Visoki potencijal ionizacije helija potiče stvaranje luka nakon kratkog spoja;u kombinaciji s visokom toplinskom vodljivošću, upotreba He povećava fluidnost rastaljenog bazena. Ar komponenta Trimixa osigurava opću zaštitu zavarene lopatice, dok CO2 djeluje kao reaktivna komponenta za stabilizaciju luka (pogledajte sliku 2 za način na koji različiti zaštitni plinovi utječu na profil zavarenog zrna).
Neke ternarne smjese mogu koristiti kisik kao stabilizator, dok druge koriste smjesu He/CO2/N2 za postizanje istog učinka. Neki distributeri plina imaju vlastite mješavine plina koje pružaju obećane prednosti. Trgovci također preporučuju ove mješavine za druge načine prijenosa s istim učinkom.
Najveća pogreška koju proizvođači čine je pokušaj kratkog spoja GMAW nehrđajućeg čelika s istom mješavinom plinova (75 Ar/25 CO2) kao meki čelik, obično zato što ne žele upravljati dodatnim cilindrom. Ova mješavina sadrži previše ugljika. Zapravo, bilo koji zaštitni plin koji se koristi za punu žicu trebao bi sadržavati najviše 5% ugljičnog dioksida. Korištenje većih količina rezultira metalurgijom koja se više ne smatra legurom razreda L (razred L ima sadržaj ugljika ispod 0,03%). Prekomjerna količina ugljika u zaštitnom plinu može stvoriti kromove karbide, koji smanjuju otpornost na koroziju i mehanička svojstva. Čađa se također može pojaviti na površini zavara.
Kao usputna napomena, pri odabiru metala za kratko spajanje GMAW za osnovne legure serije 300 (308, 309, 316, 347), proizvođači bi trebali odabrati stupanj LSi. LSi punila imaju nizak udio ugljika (0,02%) i stoga se posebno preporučuju kada postoji rizik od interkristalne korozije. Veći sadržaj silicija poboljšava svojstva zavara, kao što je vlaženje, kako bi se izravnala kruna zavara i promiču spajanje na nožnom prstu.
Proizvođači bi trebali biti oprezni pri korištenju procesa prijenosa u kratkom spoju. Nepotpuna fuzija može rezultirati zbog gašenja luka, čineći proces podparlamentalnim za kritične primjene. U situacijama velike količine, ako materijal može podnijeti svoj unos topline (≥ 1/16 inča je približno najtanji materijal zavaren korištenjem pulsnog načina raspršivanja), prijenos pulsnim raspršivanjem bit će bolji izbor. Gdje to podržavaju debljina materijala i mjesto zavara, prijenos raspršivanjem GMAW je poželjan jer osigurava dosljedniju fuziju.
Ovi načini prijenosa visoke topline ne zahtijevaju He zaštitni plin. Za zavarivanje raspršivanjem legura serije 300, uobičajeni izbor je 98% Ar i 2% reaktivnih elemenata kao što su CO2 ili O2. Neke mješavine plinova mogu također sadržavati male količine N2. N2 ima veći ionizacijski potencijal i toplinsku vodljivost, što potiče vlaženje i omogućuje brže putovanje ili poboljšanu propusnost;također smanjuje izobličenje.
Za prijenos impulsnim raspršivanjem GMAW, 100% Ar može biti prihvatljiv izbor. Budući da pulsirajuća struja stabilizira luk, plin ne zahtijeva uvijek aktivne elemente.
Taljenje je sporije za feritne nehrđajuće čelike i dupleks nehrđajuće čelike (50/50 omjer ferita i austenita). Za ove legure, plinska smjesa kao što je ~70% Ar/~30% He/2% CO2 pospješit će bolje vlaženje i povećati brzinu kretanja (vidi sliku 3). Slične smjese mogu se koristiti za zavarivanje legura nikla, ali će uzrokovati stvaranje oksida nikla na površini zavara ( npr. dodavanje 2% CO2 ili O2 dovoljno je za povećanje sadržaja oksida, pa bi ih proizvođači trebali izbjegavati ili biti spremni potrošiti puno vremena na njih).Abrazivni jer su ti oksidi toliko tvrdi da ih žičana četka obično ne može ukloniti).
Proizvođači koriste žice od nehrđajućeg čelika s punjenom jezgrom za zavarivanje izvan mjesta jer sustav troske u tim žicama pruža "policu" koja podupire bazen za zavarivanje dok se skrućuje. Budući da sastav topitelja ublažava učinke CO2, žica od nehrđajućeg čelika s punjenom jezgrom dizajnirana je za upotrebu s mješavinama plina 75% Ar/25% CO2 i/ili 100% CO2. -žica s jezgrom može koštati više po funti, vrijedi napomenuti da veće brzine zavarivanja u svim položajima i stope taloženja mogu smanjiti ukupne troškove zavarivanja. Osim toga, punjena žica koristi konvencionalni konstantni napon istosmjernog izlaza, što osnovni sustav zavarivanja čini jeftinijim i manje složenim od pulsirajućih GMAW sustava.
Za legure serije 300 i 400, 100% Ar ostaje standardni izbor za elektrolučno zavarivanje plinskim volframom (GTAW). Tijekom GTAW nekih legura nikla, posebno kod mehaniziranih procesa, mogu se dodati male količine vodika (do 5%) da se poveća brzina kretanja (imajte na umu da za razliku od ugljičnih čelika, legure nikla nisu sklone vodikovom pucanju).
Za zavarivanje superdupleks i superdupleks nehrđajućih čelika, 98% Ar/2% N2 i 98% Ar/3% N2 su dobar izbor, respektivno. Helij se također može dodati za poboljšanje močivosti za oko 30%. Kod zavarivanja super dupleks ili super dupleks nehrđajućih čelika, cilj je proizvesti spoj s uravnoteženom mikrostrukturom od približno 50% ferita i 50% austenita. Budući da nastanak mikrostruktura ovisi o brzini hlađenja, a budući da se TIG zavareni bazen brzo hladi, višak ferita ostaje kada se koristi 100% Ar. Kada se koristi plinska smjesa koja sadrži N2, N2 se miješa u rastaljenu bazen i potiče stvaranje austenita.
Nehrđajući čelik mora zaštititi obje strane spoja kako bi proizveo gotov zavar s maksimalnom otpornošću na koroziju. Nezaštita stražnje strane može rezultirati "saharizacijom" ili opsežnom oksidacijom koja može dovesti do kvara lemljenja.
Čvrsti čeoni spojevi s dosljedno izvrsnim pristajanjem ili čvrstim zadržavanjem na stražnjoj strani priključka možda neće zahtijevati potporni plin. Ovdje je glavni problem spriječiti pretjeranu promjenu boje zone zahvaćene toplinom zbog nakupljanja oksida, što zatim zahtijeva mehaničko uklanjanje. Tehnički, ako temperatura stražnje strane prelazi 500 stupnjeva Fahrenheita, potreban je zaštitni plin. Međutim, konzervativniji pristup je korištenje 300 stupnjeva Fahrenheita kao praga. U idealnom slučaju, podloga bi trebala biti ispod 30 PPM O2. Iznimka je ako će stražnja strana zavara biti izdubljena, brušena i zavarena kako bi se postiglo potpuno prodiranje zavara.
Dva odabrana pomoćna plina su N2 (najjeftiniji) i Ar (skuplji). Za male sklopove ili kada su izvori Ar dostupni, možda bi bilo praktičnije koristiti ovaj plin i ne isplati se uštedjeti N2. Može se dodati do 5% vodika da se smanji oksidacija. Dostupne su razne komercijalne opcije, ali uobičajeni su nosači i brane za pročišćavanje domaće izrade.
Dodavanje 10,5% ili više kroma je ono što nehrđajućem čeliku daje njegova nehrđajuća svojstva. Održavanje ovih svojstava zahtijeva dobru tehniku ​​u odabiru ispravnog zaštitnog plina za zavarivanje i zaštiti stražnje strane spoja. Nehrđajući čelik je skup i postoje dobri razlozi za njegovu upotrebu. Nema smisla pokušavati smanjiti uglove kada je riječ o zaštitnom plinu ili odabiru dodatnih metala za to. Stoga, uvijek ima smisla raditi s stručan distributer plina i stručnjak za dodatni metal pri odabiru plina i dodatnog metala za zavarivanje nehrđajućeg čelika.
Budite u tijeku s najnovijim vijestima, događajima i tehnologijom o svim metalima iz naša dva mjesečna biltena napisana isključivo za kanadske proizvođače!
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju Canadian Metalworking, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Sada uz potpuni pristup digitalnom izdanju Made in Canada i Welding, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.