P: Nedavno smo počeli obavljati neke radove koji zahtijevaju da se neke komponente prvenstveno izrađuju od nehrđajućeg čelika 304, koji je zavaren sam za sebe i za meki čelik.Doživjeli smo neke probleme s pucanjem zavara između nehrđajućeg čelika i nehrđajućeg čelika debljine do 1,25 inča.Spomenuto je da imamo niske razine ferita.Možete li objasniti što je to i kako to popraviti?
O: To je dobro pitanje.Da, možemo vam pomoći razumjeti što 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 skupine.Aluminij, bakar i titan ne sadrže željezo, pa su izvrsni primjeri legura obojenih metala.
Glavne komponente ove legure su ugljični čelik s udjelom željeza od najmanje 90% i nehrđajući čelik s udjelom željeza od 70 do 80%.Da bi bio klasificiran kao SS, mora imati najmanje 11,5% dodanog kroma.Razine kroma iznad ovog minimalnog praga potiču stvaranje filma krom oksida na čeličnim površinama i sprječavaju stvaranje oksidacije kao što je hrđa (željezni oksid) ili korozija izazvana kemijskim djelovanjem.
Nehrđajući čelik se uglavnom dijeli u tri skupine: austenitni, feritni i martenzitni.Ime im dolazi od kristalne strukture na sobnoj temperaturi od koje se sastoje.Druga uobičajena skupina je duplex nehrđajući čelik, koji predstavlja ravnotežu između ferita i austenita u kristalnoj strukturi.
Austenitni stupnjevi, serija 300, sadrže 16% do 30% kroma i 8% do 40% nikla, tvoreći pretežno austenitnu kristalnu strukturu.Stabilizatori poput nikla, ugljika, mangana i dušika dodaju se tijekom procesa proizvodnje čelika kako bi pomogli u formiranju omjera austenit-ferit.Neki uobičajeni stupnjevi su 304, 316 i 347. Pruža dobru otpornost na koroziju;uglavnom se koristi u prehrambenoj, kemijskoj, farmaceutskoj i kriogenoj industriji.Kontrola stvaranja ferita osigurava izvrsnu žilavost na niskim temperaturama.
Feritni SS je klasa serije 400 koja je potpuno magnetska, sadrži 11,5% do 30% kroma i ima pretežno feritnu kristalnu strukturu.Za poticanje stvaranja ferita, stabilizatori uključuju krom, silicij, molibden i niobij tijekom proizvodnje čelika.Ove vrste SS-a obično se koriste u automobilskim ispušnim sustavima i pogonskim sklopovima i imaju ograničenu primjenu pri visokim temperaturama.Nekoliko najčešće korištenih tipova: 405, 409, 430 i 446.
Martenzitne vrste, koje se također nazivaju serija 400, kao što su 403, 410 i 440, su magnetske, sadrže 11,5% do 18% kroma i imaju martenzitnu kristalnu strukturu.Ova kombinacija ima najniži sadržaj zlata, što ih čini najjeftinijima za proizvodnju.Pružaju određenu otpornost na koroziju, vrhunsku čvrstoću i obično se koriste u posuđu, stomatološkoj i kirurškoj opremi, posuđu za kuhanje i nekim vrstama alata.
Kada zavarite nehrđajući čelik, vrsta podloge i njezina primjena u radu odredit će odgovarajući dodatni metal koji će se koristiti.Ako koristite postupak zaštitnog plina, možda ćete morati obratiti posebnu pozornost na mješavine zaštitnog plina kako biste spriječili određene probleme povezane sa zavarivanjem.
Za lemljenje 304 na sebe, trebat će vam elektroda E308/308L."L" označava nisku razinu ugljika, što pomaže u sprječavanju interkristalne korozije.Sadržaj ugljika u ovim elektrodama manji je od 0,03%, ako se ta vrijednost prekorači, povećava se rizik od taloženja ugljika na granicama zrna i vezivanja kroma u kromove karbide, što učinkovito smanjuje otpornost čelika na koroziju.To postaje vidljivo ako se pojavi korozija u zoni utjecaja topline (HAZ) zavarenih spojeva od nehrđajućeg čelika.Još jedno razmatranje za nehrđajući čelik razreda L je da imaju nižu vlačnu čvrstoću pri povišenim radnim temperaturama nego ravni nehrđajući čelik.
Budući da je 304 austenitna vrsta nehrđajućeg čelika, odgovarajući metal za zavarivanje sadržavat će većinu austenita.Međutim, sama elektroda će sadržavati feritni stabilizator, kao što je molibden, za poticanje stvaranja ferita u metalu zavara.Proizvođači obično navode tipični raspon količine ferita za metal za zavarivanje.Kao što je prethodno spomenuto, ugljik je jaki austenitni stabilizator i iz tih razloga bitno je spriječiti njegovo dodavanje u metal zavara.
Feritni brojevi izvedeni su iz Schefflerovog dijagrama i WRC-1992 dijagrama, koji koriste formule ekvivalenta nikla i kroma za izračun vrijednosti koja kada se iscrta na grafikonu daje normalizirani broj.Feritni broj između 0 i 7 odgovara volumnom postotku feritne kristalne strukture prisutne u metalu zavara, međutim, pri višim postocima, feritni broj raste brže.Zapamtite da ferit u SS nije isto što i ferit od ugljičnog čelika, već faza koja se naziva delta ferit.Austenitni nehrđajući čelik ne prolazi kroz fazne transformacije povezane s procesima visoke temperature kao što je toplinska obrada.
Stvaranje ferita je poželjno jer je duktilniji od austenita, ali se mora kontrolirati.Nizak sadržaj ferita može osigurati izvrsnu otpornost na koroziju u zavarenim spojevima u nekim primjenama, ali oni su iznimno skloni vrućim pukotinama tijekom zavarivanja.Za opću upotrebu, broj ferita trebao bi biti između 5 i 10, ali neke primjene mogu zahtijevati niže ili više vrijednosti.Feriti se mogu lako provjeriti na radnom mjestu pomoću indikatora ferita.
Budući da ste spomenuli da imate problema s pucanjem i niskim feritima, trebali biste pažljivo pogledati svoj dodatni metal i uvjeriti se da proizvodi dovoljno ferita – oko 8 bi trebalo poslužiti.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 zavara apsorbira ugljik.Možete se prebaciti na postupak zavarivanja metalnim lukom (GMAW) i koristiti mješavinu 98% argona/2% kisika kako biste smanjili mogućnost naslaga ugljika.
Kod zavarivanja nehrđajućeg čelika na ugljični čelik mora se koristiti dodatni materijal E309L.Ovaj dodatni metal se posebno koristi za zavarivanje različitih metala, stvarajući određenu količinu ferita nakon što se ugljični čelik otopi u zavaru.Budući da ugljični čelik apsorbira nešto ugljika, feritni stabilizatori dodaju se metalu za punjenje kako bi se spriječila tendencija ugljika da stvara austenit.To će spriječiti toplinsko pucanje tijekom zavarivanja.
Zaključno, ako želite popraviti vruće pukotine u zavarenim spojevima od austenitnog nehrđajućeg čelika, provjerite ima li dovoljno feritnog dodatnog metala i slijedite dobru praksu zavarivanja.Održavajte unos topline ispod 50 kJ/in, održavajte umjerene do niske temperature između prolaza i osigurajte da su lemljeni spojevi čisti prije lemljenja.Koristite odgovarajući mjerač za provjeru količine ferita na zavaru, ciljajući na 5-10.
WELDER, ranije nazvan Practical Welding Today, predstavlja stvarne ljude koji proizvode proizvode koje koristimo i s kojima radimo svaki dan.Ovaj časopis služi zajednici zavarivanja u Sjevernoj Americi više od 20 godina.
Sada uz potpuni pristup digitalnom izdanju The FABRICATOR, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Digitalno izdanje The Tube & Pipe Journal sada je u potpunosti dostupno, pružajući jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Ostvarite potpuni digitalni pristup časopisu STAMPING Journal koji sadrži najnoviju tehnologiju, najbolju praksu i vijesti iz industrije za tržište metalnog žigosanja.
Sada s potpunim digitalnim pristupom The Fabricator en Español, imate jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.