В: Недавно мы начали выполнять некоторые работы, требующие, чтобы некоторые компоненты были изготовлены в основном из нержавеющей стали 304, которая приваривается сама к себе и к низкоуглеродистой стали.Мы столкнулись с некоторыми проблемами, связанными с растрескиванием сварных швов между нержавеющей сталью и нержавеющей сталью толщиной до 1,25 дюйма.Было упомянуто, что у нас низкий уровень феррита.Можете объяснить, что это такое и как это исправить?
О: Это хороший вопрос.Да, мы можем помочь вам понять, что означает низкий уровень феррита и как его предотвратить.
Во-первых, давайте посмотрим на определение нержавеющей стали (SS) и на то, как феррит относится к сварным соединениям.Черная сталь и сплавы содержат более 50% железа.Сюда входят все углеродистые и нержавеющие стали, а также некоторые другие группы.Алюминий, медь и титан не содержат железа, поэтому они являются прекрасными примерами сплавов цветных металлов.
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 SS, 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 химическая коррозия.
Нержавеющая сталь в основном делится на три группы: аустенитную, ферритную и мартенситную.Их название происходит от кристаллической структуры при комнатной температуре, из которой они состоят.Другой распространенной группой является дуплексная нержавеющая сталь, представляющая собой баланс между ферритом и аустенитом в кристаллической структуре.
Аустенитные марки, серия 300, содержат от 16 до 30% хрома и от 8 до 40% никеля, образуя преимущественно аустенитную кристаллическую структуру.Стабилизаторы, такие как никель, углерод, марганец и азот, добавляются в процессе производства стали, чтобы помочь сформировать соотношение аустенита и феррита.Некоторые распространенные марки: 304, 316 и 347. Обеспечивает хорошую коррозионную стойкость;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 преимущественно ферритную кристаллическую структуру.Чтобы способствовать образованию феррита, стабилизаторы включают хром, кремний, молибден и ниобий во время производства стали.Эти типы SS обычно используются в автомобильных выхлопных системах и силовых агрегатах и ​​имеют ограниченное применение при высоких температурах.Несколько часто используемых типов: 405, 409, 430 и 446.
Мартенситные марки, также называемые серией 400, такие как 403, 410 и 440, являются магнитными, содержат от 11,5% до 18% хрома и имеют мартенситную кристаллическую структуру.Эта комбинация имеет самое низкое содержание золота, что делает их наименее дорогими в производстве.Они обеспечивают некоторую коррозионную стойкость, превосходную 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 эксплуатации будут определять соответствующий используемый присадочный металл.Если вы используете процесс с защитным газом, вам может потребоваться уделить особое внимание смесям защитного газа, чтобы предотвратить определенные проблемы, связанные со сваркой.
Чтобы припаять 304 к самому себе, вам понадобится электрод E308/308L.«L» означает низкий уровень углерода, что помогает предотвратить межкристаллитную коррозию.Содержание углерода в этих электродах менее 0,03 %, при превышении этого значения возрастает риск отложения углерода на границах зерен и связывания хрома с образованием карбидов хрома, что эффективно снижает коррозионную стойкость стали.Это становится очевидным, если в зоне термического влияния (ЗТВ) сварных швов из нержавеющей стали возникает коррозия.Еще одно соображение в отношении нержавеющей стали марки L заключается в том, что она имеет более низкую прочность на растяжение при повышенных рабочих температурах, чем прямая нержавеющая сталь.
Поскольку 304 является аустенитной нержавеющей сталью, соответствующий металл сварного шва будет содержать большую часть аустенита.Однако сам электрод будет содержать стабилизатор феррита, такой как молибден, чтобы способствовать образованию феррита в металле сварного шва.Производители обычно указывают типичный диапазон количества феррита для металла сварного шва.Как упоминалось ранее, углерод является сильным аустенитным стабилизатором, и по этим причинам важно предотвратить его добавление в металл сварного шва.
Числа феррита получены из диаграммы Шеффлера и диаграммы WRC-1992, в которых используются формулы, эквивалентные никелю и хрому, для расчета значения, которое при нанесении на диаграмму дает нормализованное число.Ферритное число от 0 до 7 соответствует объемному проценту ферритной кристаллической структуры, присутствующей в металле сварного шва, однако при более высоких процентах ферритное число увеличивается быстрее.Помните, что феррит в SS — это не то же самое, что феррит из углеродистой стали, а фаза, называемая дельта-ферритом.Аустенитная нержавеющая сталь не подвергается фазовым превращениям, связанным с высокотемпературными процессами, такими как термическая обработка.
Образование феррита желательно, поскольку он более пластичен, чем аустенит, но его необходимо контролировать.Низкое содержание феррита может придать сварным швам превосходную коррозионную стойкость в некоторых случаях, но они чрезвычайно склонны к горячему растрескиванию во время сварки.Для общего использования количество ферритов должно быть от 5 до 10, но для некоторых приложений могут потребоваться более низкие или более высокие значения.Ферриты можно легко проверить на рабочем месте с помощью ферритового индикатора.
Поскольку вы упомянули, что у вас есть проблемы с растрескиванием и низким содержанием ферритов, вам следует внимательно посмотреть на свой присадочный металл и убедиться, что он производит достаточно ферритов - около 8 должно сработать.Кроме того, если вы используете дуговую сварку с флюсовой проволокой (FCAW), эти присадочные металлы обычно используют защитный газ, состоящий из 100 % двуокиси углерода или смеси 75 % аргона и 25 % CO2, что может вызвать поглощение углерода металлом сварного шва.Вы можете переключиться на процесс дуговой сварки металлическим электродом (GMAW) и использовать смесь 98 % аргона и 2 % кислорода, чтобы уменьшить вероятность образования нагара.
При сварке нержавеющей стали с углеродистой сталью необходимо использовать присадочный материал E309L.Этот присадочный металл специально используется для сварки разнородных металлов, образуя определенное количество феррита после растворения углеродистой стали в сварном шве.Поскольку углеродистая сталь поглощает некоторое количество углерода, в присадочный металл добавляют стабилизаторы феррита, чтобы противодействовать склонности углерода к образованию аустенита.Это поможет предотвратить термическое растрескивание во время сварки.
В заключение, если вы хотите отремонтировать горячие трещины в сварных швах из аустенитной нержавеющей стали, проверьте наличие достаточного количества ферритового присадочного металла и следуйте надлежащей практике сварки.Поддерживайте тепловложение ниже 50 кДж/дюйм, поддерживайте температуру между проходами от умеренной до низкой и убедитесь в чистоте паяных соединений перед пайкой.Используйте соответствующий калибр, чтобы проверить количество феррита на сварном шве, ориентируясь на 5-10.
WELDER, ранее называвшаяся «Практическая сварка сегодня», представляет реальных людей, которые производят продукты, которые мы используем и с которыми работаем каждый день.Этот журнал служит сварщикам в Северной Америке уже более 20 лет.
Теперь с полным доступом к цифровому изданию The FABRICATOR вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Цифровое издание The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступно, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный цифровой доступ к журналу STAMPING Journal, в котором представлены новейшие технологии, передовой опыт и отраслевые новости для рынка штамповки металлов.
Теперь с полным цифровым доступом к The Fabricator en Español у вас есть легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.