В: Недавно мы начали выполнять некоторые работы, требующие, чтобы некоторые компоненты были изготовлены в основном из нержавеющей стали марки 304, которая приваривается сама к себе и к низкоуглеродистой стали. У нас возникли некоторые проблемы с растрескиванием сварных швов из нержавеющей стали и нержавеющей стали толщиной до 1,25 дюйма. Было упомянуто, что у нас низкое количество феррита. Можете ли вы объяснить, что это такое и как это исправить?
A: Это хороший вопрос. Да, мы можем помочь вам понять, что означает низкий уровень феррита и как его предотвратить.
Во-первых, давайте рассмотрим определение нержавеющей стали (SS) и то, как феррит относится к сварным соединениям. Черная сталь и сплавы содержат более 50% железа. Сюда входят все углеродистые и нержавеющие стали и другие определенные группы. Алюминий, медь и титан не содержат железа, поэтому они являются прекрасными примерами цветных сплавов.
Основными компонентами этого сплава являются углеродистая сталь с содержанием железа не менее 90% и нержавеющая сталь с содержанием железа от 70 до 80%. Чтобы быть классифицированным как нержавеющая сталь, в него должно быть добавлено не менее 11,5% хрома. Уровни хрома выше этого минимального порога способствуют образованию пленки оксида хрома на стальных поверхностях и предотвращают образование окисления, такого как ржавчина (оксид железа) или коррозия, вызванная химическим воздействием.
Нержавеющая сталь в основном делится на три группы: аустенит, феррит и мартенсит. Их название происходит от кристаллической структуры при комнатной температуре, из которой они состоят. Другая распространенная группа — это дуплексная нержавеющая сталь, представляющая собой баланс между ферритом и аустенитом в кристаллической структуре.
Аустенитные марки серии 300 содержат от 16% до 30% хрома и от 8% до 40% никеля, образуя преимущественно аустенитную кристаллическую структуру. Чтобы способствовать формированию соотношения аустенита и феррита, в процессе производства стали добавляют такие стабилизаторы, как никель, углерод, марганец и азот.в основном используется в пищевой, химической, фармацевтической и криогенной промышленности. Контроль образования феррита обеспечивает превосходную ударную вязкость при низких температурах.
Ferritic SS представляет собой марку серии 400, которая является полностью магнитной, содержит от 11,5% до 30% хрома и имеет преобладающую ферритную кристаллическую структуру. Чтобы способствовать образованию феррита, стабилизаторы включают хром, кремний, молибден и ниобий при производстве стали. Эти типы SS обычно используются в автомобильных выхлопных системах и силовых установках и имеют ограниченное применение при высоких температурах. и 446.
Мартенситные марки, также обозначаемые серией 400, такие как 403, 410 и 440, являются магнитными, содержат от 11,5% до 18% хрома и имеют мартенситную структуру в качестве кристаллической структуры. Эта комбинация имеет самое низкое содержание золота, что делает их наименее дорогими в производстве. Они обеспечивают некоторую коррозионную стойкость;отличная прочность;и обычно используются в посуде, стоматологическом и хирургическом оборудовании, посуде и некоторых типах инструментов.
Когда вы свариваете нержавеющую сталь, тип подложки и ее применение в процессе эксплуатации определяют подходящий присадочный металл для использования. Если вы используете процесс газовой защиты, вам может потребоваться уделить особое внимание смесям защитных газов, чтобы предотвратить определенные проблемы, связанные со сваркой.
Чтобы припаять 304 к самому себе, вам понадобится электрод E308/308L. «L» означает низкоуглеродистый, что помогает предотвратить межкристаллитную коррозию. Эти электроды имеют содержание углерода ниже 0,03%;все, что выше этого, увеличивает риск осаждения углерода на границах зерен и соединения с хромом с образованием карбидов хрома, что эффективно снижает коррозионную стойкость стали. Это становится очевидным, если коррозия возникает в зоне термического влияния (ЗТВ) сварных соединений из нержавеющей стали. Еще одно соображение для нержавеющей стали марки L заключается в том, что они имеют более низкую прочность на растяжение при повышенных рабочих температурах, чем прямые марки нержавеющей стали.
Поскольку сталь 304 является аустенитным типом нержавеющей стали, соответствующий металл сварного шва будет содержать большую часть аустенита. Однако сам электрод будет содержать стабилизатор феррита, такой как молибден, для стимулирования образования феррита в металле сварного шва. Производители обычно указывают типичный диапазон количества феррита для металла сварного шва.
Ферритные числа получены из диаграммы Шеффлера и диаграммы WRC-1992, в которых для расчета значения используются эквивалентные формулы никеля и хрома, которые при нанесении на диаграмму дают нормализованное число. Ферритное число от 0 до 7 соответствует объемному проценту ферритной кристаллической структуры, присутствующей в металле сварного шва;однако при более высоких процентах число ферритов увеличивается быстрее. Помните, что феррит в нержавеющей стали — это не то же самое, что феррит из углеродистой стали, а фаза, называемая дельта-ферритом. Аустенитная нержавеющая сталь не имеет фазовых превращений, связанных с высокотемпературными процессами, такими как термообработка.
Образование феррита желательно, поскольку он более пластичен, чем аустенит, но его необходимо контролировать. Низкое содержание феррита может обеспечить сварные швы с превосходной коррозионной стойкостью в некоторых случаях, но чрезвычайно склонно к горячему растрескиванию во время сварки.
Поскольку вы упомянули, что у вас есть проблемы с растрескиванием и низким содержанием феррита, вам необходимо внимательно посмотреть на ваш присадочный металл и убедиться, что он дает достаточное количество феррита — около 8 должно помочь. Кроме того, если вы используете дуговую сварку с флюсовой проволокой (FCAW), для этих присадочных металлов обычно используется защитный газ, состоящий из 100 % диоксида углерода или смесь 75 % аргона и 25 % CO2, что может привести к поглощению углерода в металле шва. AW) обрабатывают и используют смесь 98% аргона/2% кислорода, чтобы уменьшить возможность захвата углерода.
Для сварки нержавеющей стали с углеродистой сталью необходимо использовать присадочный материал E309L. Этот присадочный металл специально используется для сварки разнородных металлов и образует определенное количество феррита после растворения углеродистой стали в сварном шве. Поскольку некоторое количество углерода поглощается углеродистой сталью, в присадочный металл добавляют стабилизаторы феррита, чтобы противодействовать склонности углерода к образованию аустенита. Это поможет предотвратить термическое растрескивание при сварке.
Таким образом, если вы хотите устранить горячие трещины на сварных соединениях из аустенитной нержавеющей стали, проверьте достаточность ферритового присадочного металла и следуйте надлежащей практике сварки. Поддерживайте тепловложение ниже 50 кДж/дюйм, поддерживайте температуру между проходами от умеренной до низкой и убедитесь, что паяные соединения не содержат каких-либо загрязнений перед пайкой. Используйте соответствующий калибр для проверки количества феррита в сварном соединении, стремясь к 5–10.
WELDER, ранее называвшийся «Practical Welding Today», рассказывает о реальных людях, которые производят продукты, которые мы используем и с которыми работаем каждый день. Этот журнал обслуживает сообщество сварщиков в Северной Америке более 20 лет.
Теперь с полным доступом к цифровому изданию The FABRICATOR, легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Цифровое издание The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступно, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный доступ к цифровой версии журнала STAMPING Journal, в котором представлены последние технологические достижения, передовой опыт и отраслевые новости для рынка штамповки металлов.
Теперь с полным доступом к цифровому изданию The Fabricator en Español вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.