P: Niedawno rozpoczęliśmy prace, które wymagają, aby niektóre komponenty były wykonane głównie ze stali nierdzewnej 304, która jest spawana ze sobą i ze stalą miękką.Doświadczyliśmy pewnych problemów z pękaniem spoin między stalą nierdzewną a stalą nierdzewną o grubości do 1,25 cala.Wspomniano, że mamy niski poziom ferrytu.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.Obejmuje to wszystkie stale węglowe i nierdzewne, a także niektóre inne grupy.Aluminium, miedź i tytan nie zawierają żelaza, dlatego są doskonałymi przykładami stopów metali nieżelaznych.
Głównymi składnikami tego stopu są stal węglowa o zawartości żelaza co najmniej 90% oraz stal nierdzewna o zawartości żelaza od 70 do 80%.Aby zostać sklasyfikowanym jako SS, musi zawierać co najmniej 11,5% dodatku chromu.Poziomy chromu powyżej tego minimalnego progu sprzyjają tworzeniu się warstwy tlenku chromu na powierzchniach stalowych i zapobiegają powstawaniu utleniania, takiego jak rdza (tlenek żelaza) lub korozja chemiczna.
Stal nierdzewna dzieli się głównie na trzy grupy: austenityczną, ferrytyczną i martenzytyczną.Ich nazwa pochodzi od struktury krystalicznej w temperaturze pokojowej, z której się składają.Inną powszechną grupą jest stal nierdzewna duplex, która stanowi równowagę między ferrytem a austenitem w strukturze krystalicznej.
Gatunki austenityczne serii 300 zawierają od 16% do 30% chromu i od 8% do 40% niklu, tworząc głównie austenityczną strukturę krystaliczną.Stabilizatory, takie jak nikiel, węgiel, mangan i azot, są dodawane podczas procesu wytwarzania stali, aby pomóc w tworzeniu stosunku austenitu do ferrytu.Niektóre popularne gatunki to 304, 316 i 347. Zapewnia dobrą odporność na korozję;stosowane głównie w przemyśle spożywczym, chemicznym, farmaceutycznym i kriogenicznym.Kontrola tworzenia się ferrytu zapewnia doskonałą wytrzymałość w niskich temperaturach.
Ferrytyczny SS to gatunek serii 400, który jest w pełni magnetyczny, zawiera od 11,5% do 30% chromu i ma głównie ferrytyczną strukturę krystaliczną.Aby ułatwić tworzenie ferrytu, stabilizatory obejmują chrom, krzem, molibden i niob podczas produkcji stali.Te typy SS są powszechnie stosowane w samochodowych układach wydechowych i układach napędowych i mają ograniczone zastosowania w wysokich temperaturach.Kilka powszechnie stosowanych typów: 405, 409, 430 i 446.
Gatunki martenzytyczne, określane również jako seria 400, takie jak 403, 410 i 440, są magnetyczne, zawierają od 11,5% do 18% chromu i mają martenzytyczną strukturę krystaliczną.Ta kombinacja ma najniższą zawartość złota, co czyni je najtańszymi w produkcji.Zapewniają pewną odporność na korozję, doskonałą wytrzymałość i są powszechnie stosowane w zastawie stołowej, sprzęcie dentystycznym i chirurgicznym, naczyniach kuchennych i niektórych rodzajach narzędzi.
Podczas spawania stali nierdzewnej rodzaj podłoża i jego zastosowanie w eksploatacji określą odpowiedni rodzaj spoiwa.W przypadku stosowania procesu z gazem osłonowym konieczne może być zwrócenie szczególnej uwagi na mieszanki gazów osłonowych, aby zapobiec pewnym problemom związanym ze spawaniem.
Aby przylutować 304 do siebie, będziesz potrzebować elektrody E308/308L.„L” oznacza niską zawartość węgla, co pomaga zapobiegać korozji międzykrystalicznej.Zawartość węgla w tych elektrodach jest mniejsza niż 0,03%, po przekroczeniu tej wartości wzrasta ryzyko osadzania się węgla na granicach ziaren i wiązania chromu w postaci węglików chromu, co skutecznie obniża odporność stali na korozję.Staje się to widoczne, jeśli korozja występuje w strefie wpływu ciepła (HAZ) spoin ze stali nierdzewnej.Inną kwestią dotyczącą stali nierdzewnej klasy L jest to, że mają one niższą wytrzymałość na rozciąganie w podwyższonych temperaturach roboczych niż proste gatunki stali nierdzewnej.
Ponieważ 304 jest austenitycznym rodzajem stali nierdzewnej, 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 konieczne jest zapobieganie jego dodawaniu do metalu spoiny.
Liczby ferrytowe pochodzą z wykresu Schefflera i wykresu WRC-1992, które wykorzystują wzory równoważne niklu i chromu do obliczenia wartości, która po naniesieniu na wykres daje znormalizowaną liczbę.Liczba ferrytu między 0 a 7 odpowiada objętościowej zawartości kryształów ferrytu w stopiwie, jednak przy wyższych wartościach procentowych liczba ferrytu wzrasta szybciej.Pamiętaj, że ferryt w SS to nie to samo co ferryt ze stali węglowej, ale faza zwana ferrytem delta.Austenityczna stal nierdzewna nie ulega przemianom fazowym związanym z procesami wysokotemperaturowymi takimi jak obróbka cieplna.
Tworzenie ferrytu jest pożądane, ponieważ jest bardziej plastyczne niż austenit, ale musi być kontrolowane.Niska zawartość ferrytu może zapewnić spoinom doskonałą odporność na korozję w niektórych zastosowaniach, ale są one wyjątkowo podatne na pękanie na gorąco podczas spawania.Do ogólnego użytku liczba ferrytów powinna wynosić od 5 do 10, ale niektóre zastosowania mogą wymagać niższych lub wyższych wartości.Ferryty można łatwo sprawdzić w miejscu pracy za pomocą wskaźnika ferrytowego.
Skoro wspomniałeś, że masz problemy z pękaniem i niską zawartością ferrytów, powinieneś przyjrzeć się swojemu lutu i upewnić się, że wytwarza wystarczającą ilość ferrytów – około 8 powinno załatwić sprawę.Ponadto, jeśli używasz spawania łukowego drutem proszkowym (FCAW), te spoiwa zwykle wykorzystują gaz osłonowy składający się w 100% z dwutlenku węgla lub mieszaniny 75% argonu i 25% CO2, co może powodować wchłanianie węgla przez metal spoiny.Możesz przełączyć się na proces spawania łukiem metalowym (GMAW) i użyć mieszanki 98% argonu i 2% tlenu, aby zmniejszyć możliwość osadzania się węgla.
Podczas spawania stali nierdzewnej ze stalą węglową należy użyć materiału dodatkowego E309L.Ten spoiwo jest specjalnie używane do spawania różnych metali, tworząc pewną ilość ferrytu po rozpuszczeniu stali węglowej w spoinie.Ponieważ stal węglowa pochłania pewną ilość węgla, do spoiwa dodaje się stabilizatory ferrytowe, aby przeciwdziałać tendencji węgla do tworzenia austenitu.Pomoże to zapobiec pękaniu termicznemu podczas spawania.
Podsumowując, jeśli chcesz naprawić pęknięcia na gorąco w spoinach austenitycznej stali nierdzewnej, sprawdź wystarczającą ilość spoiwa ferrytowego i postępuj zgodnie z dobrymi praktykami spawalniczymi.Utrzymuj dopływ ciepła poniżej 50 kJ/cal, utrzymuj umiarkowane lub niskie temperatury między warstwami i upewnij się, że połączenia lutowane są czyste przed lutowaniem.Użyj odpowiedniego miernika, aby sprawdzić ilość ferrytu na spoinie, celując w 5-10.
WELDER, wcześniej nazywany Practical Welding Today, reprezentuje prawdziwych ludzi, którzy tworzą produkty, których używamy iz 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.
Uzyskaj pełny dostęp cyfrowy do czasopisma STAMPING Journal, zawierającego najnowsze technologie, najlepsze praktyki i wiadomości branżowe dotyczące rynku tłoczenia metali.
Teraz dzięki pełnemu cyfrowemu dostępowi do The Fabricator en Español masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.