Varjenje nerjavnega jekla zahteva izbiro zaščitnega plina, da se ohrani njegova metalurška sestava in s tem povezane fizikalne in mehanske lastnosti. Pogosti elementi zaščitnega plina za nerjavno jeklo vključujejo argon, helij, kisik, ogljikov dioksid, dušik in vodik (glejte sliko 1). Ti plini so kombinirani v različnih razmerjih, da ustrezajo potrebam različnih načinov dostave, vrst žice, osnovnih zlitin, želenega profila kroglic in hitrosti potovanja.
Zaradi slabe toplotne prevodnosti nerjavečega jekla in razmeroma "hladne" narave kratkostično obločnega varjenja s prenosnim plinom (GMAW) postopek zahteva "tri mešanico" plina, sestavljenega iz 85 % do 90 % helija (He), do 10 % argona (Ar) in 2 % do 5 % ogljikovega dioksida (CO2). Običajna trimešana mešanica vsebuje 90 % He, 7-1/2 % Ar in 2-1/2 % CO2. Visok ionizacijski potencial helija spodbuja oblok po kratkem stiku;skupaj z njegovo visoko toplotno prevodnostjo uporaba He poveča fluidnost bazena staline. Komponenta Ar v Trimixu zagotavlja splošno zaščito varilne mlake, medtem ko CO2 deluje kot reaktivna komponenta za stabilizacijo obloka (glejte sliko 2, kako različni zaščitni plini vplivajo na profil zvara).
Nekatere trikomponentne mešanice lahko uporabljajo kisik kot stabilizator, medtem ko druge uporabljajo mešanico He/CO2/N2, da dosežejo enak učinek. Nekateri distributerji plina imajo lastniške mešanice plina, ki zagotavljajo obljubljene prednosti. Trgovci priporočajo te mešanice tudi za druge načine prenosa z enakim učinkom.
Največja napaka, ki jo delajo proizvajalci, je, da poskušajo narediti kratek stik nerjavečega jekla GMAW z isto mešanico plinov (75 Ar/25 CO2) kot mehko jeklo, običajno zato, ker ne želijo upravljati z dodatnim valjem. Ta mešanica vsebuje preveč ogljika. Pravzaprav mora vsak zaščitni plin, ki se uporablja za trdno žico, vsebovati največ 5 % ogljikovega dioksida. Uporaba večjih količin povzroči metalurgijo, ki se ne šteje več za zlitino razreda L (razred L ima vsebnost ogljika pod 0,03 %). Prekomerni ogljik v zaščitnem plinu lahko tvori kromove karbide, ki zmanjšajo odpornost proti koroziji in mehanske lastnosti. Saje se lahko pojavijo tudi na površini zvara.
Poleg tega naj proizvajalci pri izbiri kovin za kratko spajanje GMAW za osnovne zlitine serije 300 (308, 309, 316, 347) izberejo kakovost LSi. Polnila LSi imajo nizko vsebnost ogljika (0,02 %) in so zato še posebej priporočljiva, kadar obstaja nevarnost interkristalne korozije. Višja vsebnost silicija izboljša lastnosti zvara, kot je močenje, da pomaga izravnati vrh zvara in spodbuja zlitje na prstu.
Proizvajalci morajo biti previdni pri uporabi postopkov prenosa v kratkem stiku. Zaradi ugasnitve obloka lahko pride do nepopolnega zlitja, zaradi česar je postopek slabši za kritične aplikacije. V situacijah z veliko prostornino, če material lahko prenese svoj vnos toplote (≥ 1/16 palca je približno najtanjši material, varjen z uporabo načina pulznega pršenja), bo prenos s pulznim pršenjem boljša izbira. Kjer debelina materiala in lokacija zvara to podpirata, prenos s pršenjem GMAW je prednostna, saj zagotavlja bolj dosledno fuzijo.
Ti načini visokega prenosa toplote ne zahtevajo zaščitnega plina He. Za varjenje z razpršilnim prenosom zlitin serije 300 je običajna izbira 98 % Ar in 2 % reaktivnih elementov, kot sta CO2 ali O2. Nekatere mešanice plinov lahko vsebujejo tudi majhne količine N2. N2 ima višji ionizacijski potencial in toplotno prevodnost, kar spodbuja vlaženje in omogoča hitrejše potovanje ali izboljšano prepustnost;prav tako zmanjša popačenje.
Za pulzni razpršilni prenos GMAW je lahko sprejemljiva izbira 100 % Ar. Ker pulzni tok stabilizira oblok, plin ne potrebuje vedno aktivnih elementov.
Talina je počasnejša za feritna nerjavna jekla in dupleks nerjavna jekla (50/50 razmerje med feritom in avstenitom). Pri teh zlitinah bo mešanica plinov, kot je ~70% Ar/~30% He/2% CO2, spodbujala boljše omočenje in povečala hitrost potovanja (glejte sliko 3). Podobne mešanice se lahko uporabljajo za varjenje nikljevih zlitin, vendar bodo povzročile nastanek nikljevih oksidov na površini zvara ( npr. dodajanje 2 % CO2 ali O2 zadostuje za povečanje vsebnosti oksidov, zato naj se jim proizvajalci izogibajo ali pa naj bodo zanje porabili veliko časa).Abrazivni, ker so ti oksidi tako trdi, da jih žična krtača običajno ne odstrani).
Proizvajalci uporabljajo žice iz nerjavečega jekla s polnjenjem za varjenje na kraju samem, ker sistem žlindre v teh žicah zagotavlja "polico", ki podpira zvarni bazen, ko se ta strdi. Ker sestava talila blaži učinke CO2, je žica iz nerjavečega jekla s polnjenjem zasnovana za uporabo s plinskimi mešanicami 75 % Ar/25 % CO2 in/ali 100 % CO2. - polnjena žica lahko stane več na funt, zato je treba omeniti, da lahko višje hitrosti varjenja v vseh položajih in stopnje nanašanja zmanjšajo skupne stroške varjenja. Poleg tega uporablja polnjena žica običajen izhod enosmerne napetosti s konstantno napetostjo, zaradi česar je osnovni varilni sistem cenejši in manj zapleten kot impulzni sistemi GMAW.
Za zlitine serije 300 in 400 ostaja 100 % Ar standardna izbira za plinsko volframovo obločno varjenje (GTAW). Med GTAW nekaterih nikljevih zlitin, zlasti pri mehaniziranih postopkih, se lahko dodajo majhne količine vodika (do 5 %), da se poveča hitrost potovanja (upoštevajte, da za razliko od ogljikovih jekel nikljeve zlitine niso nagnjene k vodikovim razpokam).
Za varjenje superdupleksnih in superdupleksnih nerjavnih jekel sta dobra izbira 98 % Ar/2 % N2 oziroma 98 % Ar/3 % N2. Dodamo lahko tudi helij, da izboljšamo omočljivost za približno 30 %. Pri varjenju super dupleksnih ali super dupleksnih nerjavnih jekel je cilj izdelava spoja z uravnoteženo mikrostrukturo približno 50 % ferita in 50 % avstenita. mikrostruktura je odvisna od hitrosti hlajenja in ker se zvar TIG hitro ohladi, presežek ferita ostane, ko se uporabi 100 % Ar. Ko se uporabi mešanica plinov, ki vsebuje N2, se N2 vmeša v bazo staline in spodbuja tvorbo avstenita.
Nerjaveče jeklo mora zaščititi obe strani spoja, da ustvari končni zvar z največjo odpornostjo proti koroziji. Če hrbtne strani ne zaščitite, lahko pride do "zasladkanja" ali obsežne oksidacije, ki lahko povzroči okvaro spajkanja.
Tesni priključki z dosledno odličnim prileganjem ali tesnim zadrževanjem na zadnji strani priključka morda ne bodo potrebovali podpornega plina. Tu je glavna težava preprečiti čezmerno razbarvanje območja, ki ga je prizadela toplota zaradi kopičenja oksida, kar nato zahteva mehansko odstranitev. Tehnično, če temperatura hrbtne strani preseže 500 stopinj Fahrenheita, je potreben zaščitni plin. Vendar pa je bolj konzervativen pristop uporaba 300 stopinj s Fahrenheitom kot pragom. V idealnem primeru mora biti podlaga pod 30 PPM O2. Izjema je, če bo zadnji del zvara zadolbljen, brušen in zvarjen, da se doseže popoln preboj zvara.
Dva izbrana podporna plina sta N2 (najcenejši) in Ar (dražji). Za majhne sklope ali kadar so viri Ar takoj na voljo, je morda bolj priročno uporabiti ta plin in ni vredno prihrankov N2. Za zmanjšanje oksidacije je mogoče dodati do 5 % vodika. Na voljo so različne komercialne možnosti, vendar so domači nosilci in čistilni jezovi pogosti.
Dodatek 10,5 % ali več kroma daje nerjavnemu jeklu lastnosti nerjavečega jekla. Ohranjanje teh lastnosti zahteva dobro tehniko pri izbiri pravilnega varilnega zaščitnega plina in zaščiti hrbtne strani spoja. Nerjaveče jeklo je drago in obstajajo dobri razlogi za njegovo uporabo. Nima smisla poskušati rezati ovinkov, ko gre za zaščitni plin ali izbirati dodajne kovine za to. Zato je vedno smiselno delati z izkušen distributer plina in specialist za dodajno kovino pri izbiri plina in dodajne kovine za varjenje nerjavnega jekla.
Bodite na tekočem z najnovejšimi novicami, dogodki in tehnologijo o vseh kovinah iz naših dveh mesečnih glasil, napisanih izključno za kanadske proizvajalce!
Zdaj s polnim dostopom do digitalne izdaje Canadian Metalworking enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Zdaj s polnim dostopom do digitalne izdaje Made in Canada in Welding, enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.