P: Niedawno rozpoczęliśmy pewne prace, które wymagają, aby niektóre komponenty były wykonane głównie ze stali nierdzewnej klasy 304, która jest spawana ze sobą i ze stalą miękką. Doświadczyliśmy pewnych problemów z pękaniem spoin ze stali nierdzewnej do stali nierdzewnej o grubości do 1,25 cala. Wspomniano, że mamy niską liczbę ferrytów. Czy możesz wyjaśnić, co to jest i jak to naprawić?
O: To dobre pytanie. Tak, możemy pomóc Ci zrozumieć, co oznacza niski poziom ferrytu i jak temu zapobiec.
Najpierw przyjrzyjmy się definicji stali nierdzewnej (SS) i temu, jak ferryt odnosi się do połączeń spawanych. Czarna stal i stopy zawierają ponad 50% żelaza. Dotyczy to wszystkich stali węglowych i nierdzewnych oraz innych zdefiniowanych grup. Aluminium, miedź i tytan nie zawierają żelaza, dlatego są doskonałymi przykładami stopów metali nieżelaznych.
Głównymi składnikami tego stopu są stal węglowa zawierająca co najmniej 90% żelaza i stal nierdzewna zawierająca od 70 do 80% żelaza. Aby stop ten został sklasyfikowany jako stal nierdzewna, musi zawierać co najmniej 11,5% dodatku chromu. Poziomy chromu powyżej tego minimalnego progu sprzyjają tworzeniu się warstw tlenku chromu na powierzchniach stalowych i zapobiegają powstawaniu utlenień, takich jak rdza (tlenek żelaza) lub korozja spowodowana działaniem substancji chemicznych.
SS dzieli się głównie na trzy grupy: austenit, ferryt i martenzyt. Ich nazwa pochodzi od struktury krystalicznej w temperaturze pokojowej, która je tworzy. Inną wspólną grupą jest duplex SS, który jest równowagą między ferrytem a austenitem w strukturze krystalicznej.
Gatunki austenityczne, seria 300, zawierają od 16% do 30% chromu i od 8% do 40% niklu, tworząc głównie austenityczną strukturę krystaliczną. Aby promować tworzenie stosunku austenitu do ferrytu, stabilizatory, takie jak nikiel, węgiel, mangan i azot, są dodawane podczas procesu produkcji stali. Niektóre popularne gatunki to 304, 316 i 347. Zapewnia dobrą odporność na korozję;stosowany głównie w przemyśle spożywczym, chemicznym, farmaceutycznym i kriogenicznym. Kontrola tworzenia ferrytu zapewnia doskonałą udarność w niskich temperaturach.
Ferrytyczny SS to gatunek z serii 400, który jest w pełni magnetyczny, zawiera od 11,5% do 30% chromu i ma strukturę krystaliczną z przewagą ferrytu. Aby ułatwić tworzenie ferrytu, stabilizatory obejmują chrom, krzem, molibden i niob podczas produkcji stali. Te rodzaje stali nierdzewnej są powszechnie stosowane w samochodowych układach wydechowych i elektrowniach i mają ograniczone zastosowania w wysokich temperaturach. Kilka powszechnie stosowanych typów to 405, 409, 430 i 44 6.
Gatunki martenzytyczne, również identyfikowane przez serie 400, takie jak 403, 410 i 440, są magnetyczne, zawierają od 11,5% do 18% chromu i mają martenzyt jako strukturę krystaliczną. Ta kombinacja ma najniższą zawartość złota, co czyni je najtańszymi w produkcji. Zapewniają pewną odporność na korozję;doskonała wytrzymałość;i są powszechnie stosowane w zastawie stołowej, sprzęcie dentystycznym i chirurgicznym, naczyniach kuchennych i niektórych rodzajach narzędzi.
Podczas spawania ze stali nierdzewnej rodzaj podłoża i jego zastosowanie w trakcie eksploatacji określają odpowiedni spoiwo do użycia. Jeśli używasz procesu w osłonie gazowej, może być konieczne zwrócenie szczególnej uwagi na mieszanki gazów osłonowych, aby zapobiec pewnym problemom związanym ze spawaniem.
Aby przylutować 304 do samego siebie, potrzebujesz elektrody E308/308L. „L” oznacza niski poziom węgla, co pomaga zapobiegać korozji międzykrystalicznej. Te elektrody mają zawartość węgla poniżej 0,03%;wszystko powyżej zwiększa ryzyko wytrącania się węgla na granicach ziaren i łączenia się z chromem w celu utworzenia węglików chromu, skutecznie zmniejszając odporność stali na korozję. Staje się to widoczne, jeśli korozja występuje w strefie wpływu ciepła (HAZ) złączy spawanych ze stali nierdzewnej. Inną kwestią dotyczącą stali klasy L jest to, że mają one niższą wytrzymałość na rozciąganie w podwyższonych temperaturach roboczych niż bezpośrednie klasy stali nierdzewnej.
Ponieważ 304 jest austenitycznym rodzajem SS, odpowiedni metal spoiny będzie zawierał większość austenitu. Jednak sama elektroda będzie zawierała stabilizator ferrytowy, taki jak molibden, aby sprzyjać tworzeniu się ferrytu w stopiwie. Producenci zwykle podają typowy zakres ilości ferrytu dla metalu spoiny. Jak wspomniano wcześniej, węgiel jest silnym stabilizatorem austenitycznym iz tych powodów niezwykle ważne jest, aby zapobiec dodaniu go do metalu spoiny.
Liczby ferrytowe pochodzą z diagramu Schaefflera i diagramu WRC-1992, które wykorzystują wzory równoważne niklu i chromu do obliczenia wartości, które po wykreśleniu na diagramie dają znormalizowaną liczbę. Liczba ferrytu między 0 a 7 odpowiada procentowi objętości struktury kryształu ferrytu obecnego w stopiwie;jednak przy wyższych wartościach procentowych liczba ferrytów wzrasta szybciej. Należy pamiętać, że ferryt w SS to nie to samo, co ferryt ze stali węglowej, ale faza zwana ferrytem delta. Stal austenityczna nie ma przemian fazowych związanych z procesami wysokotemperaturowymi, takimi jak obróbka cieplna.
Tworzenie się ferrytu jest pożądane, ponieważ jest on bardziej plastyczny niż austenit, ale należy go kontrolować. Niska zawartość ferrytu może w niektórych zastosowaniach dawać spoiny o doskonałej odporności na korozję, ale są one bardzo podatne na pękanie na gorąco podczas spawania. W ogólnych warunkach użytkowania liczba ferrytów powinna wynosić od 5 do 10, ale w niektórych zastosowaniach mogą być wymagane niższe lub wyższe wartości. Ferryty można łatwo zweryfikować w pracy za pomocą wskaźnika ferrytu.
Skoro wspomniałeś, że masz problemy z pękaniem i niską zawartością ferrytu, musisz dokładnie przyjrzeć się spoiwo i upewnić się, że wytwarza wystarczającą ilość ferrytu – około 8 powinno pomóc. Ponadto, jeśli używasz spawania łukowego drutem proszkowym (FCAW), te spoiwa zwykle używają gazu osłonowego składającego się w 100% z dwutlenku węgla lub mieszanki 75% argonu i 25% CO2, co może powodować wchłanianie węgla w stopiwie. ) przetwarzać i stosować mieszaninę 98% argonu i 2% tlenu, aby zmniejszyć możliwość gromadzenia się węgla.
Do spawania stali nierdzewnej ze stalą węglową należy użyć spoiwa E309L. To spoiwo jest specjalnie używane do spawania różnych metali i tworzy pewną ilość ferrytu po rozcieńczeniu stali węglowej w spoinie. Ponieważ część węgla jest absorbowana przez stal węglową, stabilizatory ferrytowe są dodawane do spoiwa, aby przeciwdziałać tendencji węgla do tworzenia austenitu. Pomoże to zapobiegać pękaniu termicznemu podczas spawania.
Podsumowując, jeśli chcesz wyeliminować pęknięcia gorące na austenitycznych złączach spawanych ze stali nierdzewnej, sprawdź odpowiednią spoiwo ferrytowe i postępuj zgodnie z dobrymi praktykami spawalniczymi. Utrzymuj dopływ ciepła poniżej 50 kJ/cal, utrzymuj umiarkowane lub niskie temperatury międzyściegowe i upewnij się, że złącza lutowane są wolne od wszelkich zanieczyszczeń przed lutowaniem. Użyj odpowiedniego miernika, aby sprawdzić ilość ferrytu na złączu spawanym, dążąc do 5 do 10.
WELDER, dawniej Practical Welding Today, prezentuje prawdziwych ludzi, którzy wytwarzają produkty, których używamy i z którymi pracujemy na co dzień. Ten magazyn służy społeczności spawaczy w Ameryce Północnej od ponad 20 lat.
Teraz z pełnym dostępem do cyfrowej edycji The FABRICATOR, łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowe wydanie The Tube & Pipe Journal jest teraz w pełni dostępne, zapewniając łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Ciesz się pełnym dostępem do cyfrowej edycji STAMPING Journal, która zawiera najnowsze osiągnięcia technologiczne, najlepsze praktyki i nowości branżowe na rynku tłoczenia metali.
Teraz z pełnym dostępem do cyfrowej edycji The Fabricator en Español, łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.