D: Di recente abbiamo iniziato a eseguire alcuni lavori che richiedono che alcuni componenti siano realizzati principalmente in acciaio inossidabile 304, che è saldato a se stesso e all'acciaio dolce.Abbiamo riscontrato alcuni problemi con la rottura della saldatura tra acciaio inossidabile e acciaio inossidabile fino a 1,25″ di spessore.È stato detto che abbiamo bassi livelli di ferrite.Puoi spiegare di cosa si tratta e come risolverlo?
R: Questa è una buona domanda.Sì, possiamo aiutarti a capire cosa significa bassa ferrite e come prevenirla.
Innanzitutto, diamo un'occhiata alla definizione di acciaio inossidabile (SS) e al modo in cui la ferrite si collega ai giunti saldati.L'acciaio nero e le leghe contengono oltre il 50% di ferro.Ciò include tutti gli acciai al carbonio e inossidabili, nonché alcuni altri gruppi.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 un contenuto di ferro di almeno il 90% e l'acciaio inossidabile con un contenuto di ferro dal 70 all'80%.Per essere classificato come SS, deve avere almeno l'11,5% di cromo aggiunto.I livelli di cromo al di sopra di questa soglia minima favoriscono la formazione di un film di ossido di cromo sulle superfici in acciaio e prevengono la formazione di ossidazioni quali ruggine (ossido di ferro) o corrosione da attacco chimico.
L'acciaio inossidabile è principalmente diviso in tre gruppi: austenitico, ferritico e martensitico.Il loro nome deriva dalla struttura cristallina a temperatura ambiente di cui sono composti.Un altro gruppo comune è l'acciaio inossidabile duplex, che è un equilibrio tra ferrite e austenite nella struttura cristallina.
I gradi austenitici, serie 300, contengono dal 16% al 30% di cromo e dall'8% al 40% di nichel, formando una struttura cristallina prevalentemente austenitica.Stabilizzanti come nichel, carbonio, manganese e azoto vengono aggiunti durante il processo di produzione dell'acciaio per aiutare a formare il rapporto austenite-ferrite.Alcuni gradi comuni sono 304, 316 e 347. Fornisce una buona resistenza alla corrosione;utilizzato principalmente nell'industria alimentare, chimica, farmaceutica e criogenica.Il controllo della formazione di ferrite fornisce un'eccellente tenacità alle basse temperature.
Ferritic SS è un grado della serie 400 completamente magnetico, contiene dall'11,5% al ​​30% di cromo e ha una struttura cristallina prevalentemente ferritica.Per promuovere la formazione di ferrite, gli stabilizzanti includono cromo, silicio, molibdeno e niobio durante la produzione di acciaio.Questi tipi di SS sono comunemente usati nei sistemi di scarico e nei gruppi propulsori automobilistici e hanno applicazioni limitate ad alta temperatura.Diversi tipi comunemente usati: 405, 409, 430 e 446.
I gradi martensitici, noti anche come serie 400, come 403, 410 e 440, sono magnetici, contengono dall'11,5% al ​​18% di cromo e hanno una struttura cristallina martensitica.Questa combinazione ha il contenuto d'oro più basso, rendendoli i meno costosi da produrre.Forniscono una certa resistenza alla corrosione, una forza superiore e sono comunemente usati in stoviglie, apparecchiature odontoiatriche e chirurgiche, pentole e alcuni tipi di strumenti.
Quando si salda l'acciaio inossidabile, il tipo di substrato e la sua applicazione in servizio determineranno il metallo d'apporto appropriato da utilizzare.Se si utilizza un processo con gas di protezione, potrebbe essere necessario prestare particolare attenzione alle miscele di gas di protezione per prevenire alcuni problemi associati alla saldatura.
Per saldare il 304 a se stesso, avrai bisogno di un elettrodo E308/308L."L" sta per basso contenuto di carbonio, che aiuta a prevenire la corrosione intergranulare.Il contenuto di carbonio di questi elettrodi è inferiore allo 0,03%, se questo valore viene superato, aumenta il rischio di deposizione di carbonio ai bordi del grano e legame di cromo per formare carburi di cromo, il che riduce efficacemente la resistenza alla corrosione dell'acciaio.Ciò diventa evidente se la corrosione si verifica nella zona termicamente alterata (ZTA) delle saldature in acciaio inossidabile.Un'altra considerazione per l'acciaio inossidabile di grado L è che hanno una resistenza alla trazione inferiore a temperature di esercizio elevate rispetto ai gradi di acciaio inossidabile dritto.
Poiché 304 è un tipo austenitico di acciaio inossidabile, il corrispondente metallo saldato conterrà la maggior parte dell'austenite.Tuttavia, l'elettrodo stesso conterrà uno stabilizzatore di ferrite, come il molibdeno, per promuovere la formazione di ferrite nel metallo saldato.I produttori di solito elencano un intervallo tipico per la quantità di ferrite per un metallo di saldatura.Come accennato in precedenza, il carbonio è un forte stabilizzante austenitico e per questi motivi è fondamentale prevenirne l'aggiunta al metallo d'apporto.
I numeri di ferrite derivano dal grafico Scheffler e dal grafico WRC-1992, che utilizzano formule equivalenti di nichel e cromo per calcolare il valore che, quando tracciato sul grafico, fornisce un numero normalizzato.Un numero di ferrite compreso tra 0 e 7 corrisponde alla percentuale in volume della struttura cristallina ferritica presente nel metallo saldato, tuttavia, a percentuali più elevate, il numero di ferrite aumenta più rapidamente.Ricorda che la ferrite in SS non è la stessa della ferrite in acciaio al carbonio, ma una fase chiamata delta ferrite.L'acciaio inossidabile austenitico non subisce trasformazioni di fase associate a processi ad alta temperatura come il trattamento termico.
La formazione di ferrite è desiderabile perché è più duttile dell'austenite, ma deve essere controllata.Il basso contenuto di ferrite può fornire saldature con un'eccellente resistenza alla corrosione in alcune applicazioni, ma sono estremamente soggette a cricche a caldo durante la saldatura.Per uso generale, il numero di ferriti dovrebbe essere compreso tra 5 e 10, ma alcune applicazioni potrebbero richiedere valori inferiori o superiori.Le ferriti possono essere facilmente controllate sul posto di lavoro con un indicatore di ferrite.
Dato che hai detto di avere problemi di fessurazione e bassi livelli di ferriti, dovresti esaminare attentamente il tuo metallo d'apporto e assicurarti che produca abbastanza ferriti: circa 8 dovrebbero bastare.Inoltre, se si utilizza la saldatura ad arco animato (FCAW), questi metalli d'apporto utilizzano tipicamente un gas di protezione al 100% di anidride carbonica o una miscela di 75% di argon e 25% di CO2, che può causare l'assorbimento di carbonio da parte del metallo saldato.È possibile passare al processo di saldatura ad arco metallico (GMAW) e utilizzare una miscela di argon al 98% e ossigeno al 2% per ridurre la possibilità di depositi carboniosi.
Quando si salda l'acciaio inossidabile all'acciaio al carbonio, è necessario utilizzare il materiale d'apporto E309L.Questo metallo d'apporto è utilizzato specialmente per la saldatura di metalli diversi, formando una certa quantità di ferrite dopo che l'acciaio al carbonio si è sciolto nella saldatura.Poiché l'acciaio al carbonio assorbe parte del carbonio, al metallo d'apporto vengono aggiunti stabilizzanti di ferrite per contrastare la tendenza del carbonio a formare austenite.Ciò contribuirà a prevenire la formazione di crepe termiche durante la saldatura.
In conclusione, se si desidera riparare cricche calde nelle saldature di acciaio inossidabile austenitico, verificare la presenza di una quantità sufficiente di metallo d'apporto di ferrite e seguire le buone pratiche di saldatura.Mantenere l'apporto di calore al di sotto di 50 kJ/in, mantenere temperature di inter-pass da moderate a basse e assicurarsi che i giunti di saldatura siano puliti prima della saldatura.Utilizzare un calibro appropriato per controllare la quantità di ferrite sulla saldatura, mirando a 5-10.
WELDER, precedentemente chiamato Practical Welding Today, rappresenta le persone reali che realizzano i prodotti che utilizziamo e con cui lavoriamo ogni giorno.Questa rivista serve la comunità della saldatura in Nord America da oltre 20 anni.
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