A soldagem de aço inoxidável requer a seleção de gás de proteção para manter sua composição metalúrgica e propriedades físicas e mecânicas associadas. Os elementos comuns de gás de proteção para aço inoxidável incluem argônio, hélio, oxigênio, dióxido de carbono, nitrogênio e hidrogênio (consulte a Figura 1).
Devido à baixa condutividade térmica do aço inoxidável e à natureza relativamente "fria" da soldagem a arco de metal por gás de transferência por curto-circuito (GMAW), o processo requer um gás "tri-mix" que consiste em 85% a 90% de hélio (He), até 10% de argônio (Ar) e 2% a 5% de dióxido de carbono (CO2). O alto potencial de ionização do hélio promove arco elétrico após um curto-circuito;juntamente com sua alta condutividade térmica, o uso de He aumenta a fluidez da poça de fusão. O componente Ar do Trimix fornece proteção geral da poça de solda, enquanto o CO2 atua como um componente reativo para estabilizar o arco (consulte a Figura 2 para saber como diferentes gases de proteção afetam o perfil do cordão de solda).
Algumas misturas ternárias podem usar oxigênio como estabilizador, enquanto outras usam uma mistura He/CO2/N2 para obter o mesmo efeito.
O maior erro que os fabricantes cometem é tentar curto-circuitar o aço inoxidável GMAW com a mesma mistura de gás (75 Ar/25 CO2) que o aço-carbono, geralmente porque eles não querem administrar um cilindro extra. o gás de proteção pode formar carbonetos de cromo, que reduzem a resistência à corrosão e as propriedades mecânicas. A fuligem também pode aparecer na superfície da solda.
Como observação adicional, ao selecionar metais para curto-circuito GMAW para as ligas de base da série 300 (308, 309, 316, 347), os fabricantes devem selecionar o grau LSi. Os enchimentos LSi têm um baixo teor de carbono (0,02%) e, portanto, são especialmente recomendados quando há risco de corrosão intergranular. Maior teor de silício melhora as propriedades da solda, como a umectação, para ajudar a achatar a coroa da solda e promover a fusão no pé.
Os fabricantes devem ter cuidado ao usar processos de transferência por curto-circuito. A fusão incompleta pode ocorrer devido à extinção do arco, tornando o processo abaixo da média para aplicações críticas. Em situações de alto volume, se o material puder suportar sua entrada de calor (≥ 1/16 de polegada é aproximadamente o material mais fino soldado usando o modo de pulverização por pulso), uma transferência por pulverização por pulso será uma escolha melhor. Onde a espessura do material e a localização da solda o suportarem, a transferência por pulverização GMAW é preferida, pois fornece uma fusão mais consistente.
Esses modos de alta transferência de calor não requerem gás de proteção He. Para soldagem por transferência por spray de ligas da série 300, uma escolha comum é 98% de Ar e 2% de elementos reativos, como CO2 ou O2. Algumas misturas de gases também podem conter pequenas quantidades de N2.também reduz a distorção.
Para transferência de spray pulsado GMAW, 100% Ar pode ser uma escolha aceitável. Como a corrente pulsada estabiliza o arco, o gás nem sempre requer elementos ativos.
A poça de fusão é mais lenta para aços inoxidáveis ​​ferríticos e aços inoxidáveis ​​duplex (proporção 50/50 de ferrita para austenita). aumentar o teor de óxido, então os fabricantes devem evitá-los ou estar preparados para gastar muito tempo com eles).Abrasivo porque esses óxidos são tão duros que uma escova de aço geralmente não os remove).
Os fabricantes usam fios de aço inoxidável fluxado para soldagem fora do local porque o sistema de escória nesses fios fornece uma “prateleira” que suporta a poça de fusão à medida que se solidifica. As velocidades de soldagem em posição e as taxas de deposição podem reduzir os custos gerais de soldagem. Além disso, o arame fluxado usa uma saída DC convencional de tensão constante, tornando o sistema básico de soldagem menos dispendioso e menos complexo do que os sistemas GMAW pulsados.
Para ligas das séries 300 e 400, 100% Ar continua sendo a escolha padrão para soldagem a arco de tungstênio a gás (GTAW). Durante o GTAW de algumas ligas de níquel, especialmente com processos mecanizados, pequenas quantidades de hidrogênio (até 5%) podem ser adicionadas para aumentar a velocidade de deslocamento (observe que, ao contrário dos aços carbono, as ligas de níquel não são propensas a trincas por hidrogênio).
Para soldagem de aços inoxidáveis ​​superduplex e superduplex, 98% Ar/2% N2 e 98% Ar/3% N2 são boas escolhas, respectivamente. O hélio também pode ser adicionado para melhorar a molhabilidade em cerca de 30%. Ao soldar aços inoxidáveis ​​superduplex ou super duplex, o objetivo é produzir uma junta com uma microestrutura balanceada de aproximadamente 50% de ferrita e 50% de austenita. rapidamente, o excesso de ferrita permanece quando 100% de Ar é usado. Quando uma mistura de gás contendo N2 é usada, o N2 se agita na poça de fusão e promove a formação de austenita.
O aço inoxidável precisa proteger ambos os lados da junta para produzir uma solda acabada com resistência máxima à corrosão. A falha em proteger a parte traseira pode resultar em “sacarificação” ou oxidação extensa que pode levar à falha da solda.
Conexões de topo apertadas com ajuste consistentemente excelente ou contenção firme na parte traseira da conexão podem não exigir gás de suporte. Aqui, o principal problema é evitar a descoloração excessiva da zona afetada pelo calor devido ao acúmulo de óxido, que então requer remoção mecânica. Tecnicamente, se a temperatura traseira exceder 500 graus Fahrenheit, um gás de proteção é necessário. No entanto, uma abordagem mais conservadora é usar 300 graus Fahrenheit como limite. Idealmente, o suporte deve ser abaixo de 30 PPM O2. A exceção é se a parte de trás da solda for goivada, retificada e soldada para obter uma solda de penetração total.
Os dois gases de suporte de escolha são N2 (mais barato) e Ar (mais caro). Para pequenas montagens ou quando as fontes de Ar estão prontamente disponíveis, pode ser mais conveniente usar este gás e não vale a pena economizar N2. Até 5% de hidrogênio pode ser adicionado para reduzir a oxidação. Uma variedade de opções comerciais estão disponíveis, mas suportes caseiros e barragens de purificação são comuns.
A adição de 10,5% ou mais de cromo é o que dá ao aço inoxidável suas propriedades inoxidáveis. Manter essas propriedades requer uma boa técnica na seleção do gás de proteção de soldagem correto e na proteção da parte traseira da junta. O aço inoxidável é caro e há boas razões para usá-lo. aço.
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