D: Di recente abbiamo iniziato a eseguire alcuni lavori che richiedono che alcuni componenti siano realizzati principalmente in acciaio inossidabile di grado 304, che è saldato su se stesso e su acciaio dolce. Abbiamo riscontrato alcuni problemi di fessurazione su saldature da acciaio inossidabile a acciaio inossidabile fino a 1,25″ di spessore. È stato detto che abbiamo un basso numero di ferrite. Puoi spiegare di cosa si tratta e come risolverlo?
R: Questa è una buona domanda. Sì, possiamo aiutarti a capire cosa significa un basso numero di ferrite e come prevenirlo.
Innanzitutto, esaminiamo la definizione di acciaio inossidabile (SS) e il modo in cui la ferrite si collega ai giunti saldati. L'acciaio nero e le leghe contengono più del 50% di ferro. Questo include tutti gli acciai al carbonio e inossidabili e altri gruppi definiti. Alluminio, rame e titanio non contengono ferro, quindi sono ottimi esempi di leghe non ferrose.
I componenti principali di questa lega sono l'acciaio al carbonio con almeno il 90% di ferro e l'acciaio inossidabile con il 70-80% di ferro. Per essere classificato come acciaio inossidabile, deve avere almeno l'11,5% di cromo aggiunto. Livelli di cromo superiori a questa soglia minima favoriscono la formazione di pellicole di ossido di cromo sulle superfici in acciaio e prevengono la formazione di ossidazioni come la ruggine (ossido di ferro) o la corrosione causata dall'attacco chimico.
SS è principalmente diviso in tre gruppi: austenite, ferrite e martensite. Il loro nome deriva dalla struttura cristallina a temperatura ambiente che li compone. Un altro gruppo comune è SS duplex, che è un equilibrio tra ferrite e austenite nella struttura cristallina.
I gradi austenitici, la serie 300, contengono dal 16% al 30% di cromo e dall'8% al 40% di nichel, formando una struttura cristallina prevalentemente austenitica. Per promuovere la formazione del rapporto austenite-ferrite, durante il processo di produzione dell'acciaio vengono aggiunti stabilizzanti come nichel, carbonio, manganese e azoto.utilizzato principalmente nelle applicazioni alimentari, chimiche, farmaceutiche e criogeniche. Il controllo della formazione di ferrite fornisce un'eccellente resistenza alle basse temperature.
Ferritico SS è un voto in serie 400 completamente magnetico, contiene cromo dall'11,5% al ​​30% e ha una struttura cristallina predominante ferritica. Per promuovere la formazione di ferrite, stabilizzatori includono il cromo, il silicio, il molibdeno, il molibdeno e il niobium durante la produzione di sidia 40. , 430 e 446.
I gradi martensitici, identificati anche dalla serie 400 come 403, 410 e 440, sono magnetici, contengono dall'11,5% al ​​18% di cromo e hanno la martensite come struttura cristallina. Questa combinazione ha il contenuto d'oro più basso, il che li rende i meno costosi da produrre. Forniscono una certa resistenza alla corrosione;forza eccellente;e sono comunemente usati in stoviglie, apparecchiature odontoiatriche e chirurgiche, pentole e alcuni tipi di strumenti.
Quando si salda SS, il tipo di substrato e la sua applicazione in servizio determineranno il metallo d'apporto appropriato da utilizzare. Se si utilizza un processo di protezione del gas, potrebbe essere necessario prestare particolare attenzione alle miscele di gas di protezione per evitare alcuni problemi legati alla saldatura.
Per saldare il 304 a se stesso, avrai bisogno di un elettrodo E308/308L. La “L” sta per basso contenuto di carbonio, che aiuta a prevenire la corrosione intergranulare. Questi elettrodi hanno un contenuto di carbonio inferiore allo 0,03%;qualsiasi cosa al di sopra di questo aumenta il rischio che il carbonio precipiti ai bordi dei grani e si combini con il cromo per formare carburi di cromo, riducendo efficacemente la resistenza alla corrosione dell'acciaio. Ciò diventa evidente se la corrosione si verifica nella zona interessata dal calore (ZTA) dei giunti saldati SS. Un'altra considerazione per SS di grado L è che hanno una resistenza alla trazione inferiore a temperature di servizio elevate rispetto ai gradi SS diretti.
Poiché 304 è un tipo austenitico di SS, il corrispondente metallo saldato conterrà la maggior parte dell'austenite. Tuttavia, l'elettrodo stesso conterrà uno stabilizzatore di ferrite, come il molibdeno, per favorire la formazione di ferrite nel metallo saldato. I produttori di solito elencano una gamma tipica di quantità di ferrite per il metallo saldato.
I numeri di ferrite derivano dal diagramma di Schaeffler e dal diagramma WRC-1992, che utilizzano formule equivalenti di nichel e cromo per calcolare il valore, che quando tracciato sul diagramma produce un numero normalizzato. Il numero di ferrite compreso tra 0 e 7 corrisponde alla percentuale in volume della struttura cristallina di ferrite presente nel metallo saldato;tuttavia, a percentuali più elevate, il numero di ferrite aumenta più rapidamente. Ricorda che la ferrite in acciaio inossidabile non è la stessa della ferrite in acciaio al carbonio, ma una fase chiamata delta ferrite. L'acciaio inossidabile austenitico non ha trasformazioni di fase associate a processi ad alta temperatura come il trattamento termico.
La formazione di ferrite è auspicabile perché è più duttile dell'austenite, ma deve essere controllata. Bassi conteggi di ferrite possono produrre saldature con un'eccellente resistenza alla corrosione in alcune applicazioni, ma sono estremamente inclini a cricche a caldo durante la saldatura.
Dato che hai detto che hai problemi di fessurazione e un basso numero di ferrite, devi dare un'occhiata da vicino al tuo metallo d'apporto e assicurarti che produca un numero sufficiente di ferrite – circa 8 dovrebbe aiutare. MAW) e utilizzano una miscela al 98% di argon e 2% di ossigeno per ridurre la possibilità di prelievo di carbonio.
Per saldare SS su acciaio al carbonio è necessario utilizzare il materiale d'apporto E309L. Questo metallo d'apporto è particolarmente utilizzato per la saldatura di metalli dissimili e forma una certa quantità di ferrite dopo che l'acciaio al carbonio è stato diluito nella saldatura. Poiché una parte del carbonio viene assorbita nell'acciaio al carbonio, gli stabilizzanti di ferrite vengono aggiunti al metallo d'apporto per contrastare la tendenza del carbonio a formare austenite. Ciò contribuirà a prevenire la rottura termica nelle applicazioni di saldatura.
In sintesi, se si desidera eliminare le cricche calde sui giunti saldati SS austenitici, verificare che il metallo di apporto di ferrite sia adeguato e seguire le buone pratiche di saldatura. Mantenere l'apporto di calore al di sotto di 50 kJ/pollice, mantenere temperature di interpass da moderate a basse e assicurarsi che i giunti di saldatura siano privi di qualsiasi contaminazione prima della saldatura. Utilizzare un calibro appropriato per verificare la quantità di ferrite sul giunto saldato, puntando da 5 a 10.
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