З: Нещодавно ми почали виконувати деякі роботи, які вимагають, щоб деякі компоненти були виготовлені в основному з нержавіючої сталі марки 304, яка зварюється сама з собою та з м’якою сталлю. У нас виникли деякі проблеми з тріщинами на зварювальних швах нержавіючої сталі та нержавіючої сталі товщиною до 1,25 дюйма. Було зазначено, що у нас низька кількість феритів. Чи можете ви пояснити, що це таке та як це виправити?
A: Це гарне запитання. Так, ми можемо допомогти вам зрозуміти, що означає низька кількість феритів і як цьому запобігти.
По-перше, давайте розглянемо визначення нержавіючої сталі (SS) і те, як ферит пов’язаний зі зварними з’єднаннями. Чорна сталь і сплави містять понад 50% заліза. Це включає всі вуглецеві та нержавіючі сталі та інші визначені групи. Алюміній, мідь і титан не містять заліза, тому вони є чудовими прикладами кольорових сплавів.
Основними компонентами цього сплаву є вуглецева сталь із вмістом принаймні 90% заліза та нержавіюча сталь із вмістом заліза від 70 до 80%. Щоб бути класифікованим як SS, він має містити принаймні 11,5% хрому. Рівень хрому, вищий за цей мінімальний поріг, сприяє утворенню плівок оксиду хрому на сталевих поверхнях і запобігає утворенню окислення, наприклад іржі (оксид заліза) або корозії, викликаної хімічним впливом.
SS в основному поділяється на три групи: аустеніт, ферит і мартенсит. Їхня назва походить від кристалічної структури кімнатної температури, з якої вони складаються. Ще одна поширена група — дуплексний SS, який є балансом між феритом і аустенітом у кристалічній структурі.
Аустенітні сорти, серія 300, містять від 16% до 30% хрому та від 8% до 40% нікелю, утворюючи переважно аустенітну кристалічну структуру. Щоб сприяти утворенню співвідношення аустеніт-ферит, у процесі виробництва сталі додають такі стабілізатори, як нікель, вуглець, марганець і азот. Деякі поширені марки: 304, 316 і 347. Забезпечує хорошу кор. стійкість до корозії;в основному використовується в харчовій, хімічній, фармацевтичній і кріогенній промисловості. Контроль утворення фериту забезпечує чудову міцність при низьких температурах.
Феритна нержавіюча сталь – це марка серії 400, яка є повністю магнітною, містить від 11,5% до 30% хрому та має переважно феритну кристалічну структуру. Щоб сприяти утворенню фериту, стабілізатори включають хром, кремній, молібден і ніобій під час виробництва сталі. Ці типи нержавіючої сталі зазвичай використовуються в автомобільних вихлопних системах і електростанціях і мають обмежене застосування при високих температурах. Кілька поширених типів: 405, 409, 430 і 446.
Мартенситні сорти, також визначені серією 400, такі як 403, 410 і 440, є магнітними, містять від 11,5% до 18% хрому та мають мартенсит як кристалічну структуру. Ця комбінація має найнижчий вміст золота, що робить їх найменш дорогими у виробництві. Вони забезпечують певну стійкість до корозії;відмінна міцність;і зазвичай використовуються в посуді, стоматологічному та хірургічному обладнанні, кухонному посуді та певних типах інструментів.
Коли ви зварюєте нержавіючу сталь, тип підкладки та її застосування під час експлуатації визначатиме відповідний присадний метал для використання. Якщо ви використовуєте процес захисту від газу, можливо, вам доведеться звернути особливу увагу на суміші захисного газу, щоб запобігти певним проблемам, пов’язаним зі зварюванням.
Щоб припаяти 304 до себе, вам знадобиться електрод E308/308L. «L» означає низький вміст вуглецю, що допомагає запобігти міжкристалітній корозії. Ці електроди мають вміст вуглецю нижче 0,03%;все, що перевищує це, збільшує ризик осідання вуглецю на межах зерен і поєднання з хромом з утворенням карбідів хрому, ефективно знижуючи корозійну стійкість сталі. Це стає очевидним, якщо корозія виникає в зоні термічного впливу (ЗТВ) зварних з’єднань з нержавіючої сталі. Іншим фактором для нержавіючої сталі класу L є те, що вони мають нижчу міцність на розрив при підвищених робочих температурах, ніж прямі марки нержавіючої сталі.
Оскільки 304 є аустенітним типом нержавіючої сталі, відповідний метал зварного шва міститиме більшу частину аустеніту. Однак сам електрод міститиме феритовий стабілізатор, наприклад молібден, для сприяння утворенню фериту в металі зварного шва. Виробники зазвичай перераховують типовий діапазон кількостей фериту для металу зварного шва. Як згадувалося раніше, вуглець є сильним аустенітним стабілізатором, і з цих причин важливо запобігати його виникненню. додається до металу шва.
Феритні числа отримують із діаграми Шеффлера та діаграми WRC-1992, у яких використовуються формули еквівалента нікелю та хрому для розрахунку значення, яке, будучи нанесене на діаграму, дає нормалізоване число. Феритове число від 0 до 7 відповідає об’ємному відсотку кристалічної структури фериту, присутнього в металі зварного шва;однак при вищих відсотках феритове число зростає швидше. Пам’ятайте, що ферит у SS – це не те саме, що ферит з вуглецевої сталі, а фаза, яка називається дельта-феритом. Аустеніт SS не має фазових перетворень, пов’язаних із високотемпературними процесами, такими як термічна обробка.
Формування фериту є бажаним, оскільки воно є більш пластичним, ніж аустеніт, але слід контролювати. Кількість феритів може створювати зварні шви з відмінною резистентністю до корозії в деяких додатках, але надзвичайно схильні до розтріскування готелю під час зварювання. Для загальних умов використання повинен бути необхідний між 5 і 10, але для деяких застосувань нижчих або вищих значень може бути необхідне.
Оскільки ви згадали, що у вас є проблеми з утворенням тріщин і низький вміст фериту, вам потрібно уважно оглянути свій присадний метал і переконатися, що він виробляє достатню кількість фериту – приблизно 8 має допомогти. Крім того, якщо ви використовуєте дугове зварювання з порошковим сердечником (FCAW), для цих присадних металів зазвичай використовується захисний газ із 100% вуглекислого газу або суміш 75% аргону/25% CO2, що може призвести до поглинання вуглецю зварним швом. Ви можете перейти на процес газового дугового зварювання (GMAW) і використовувати суміш 98% аргону/2% кисню, щоб зменшити можливість накопичення вуглецю.
Для зварювання нержавіючої сталі з вуглецевою сталлю необхідно використовувати присадковий матеріал E309L. Цей присадний метал спеціально використовується для зварювання різнорідних металів і утворює певну кількість фериту після того, як вуглецева сталь розчиняється в зварювальному шві. Оскільки деяка кількість вуглецю поглинається вуглецевою сталлю, до наповнювача додають феритні стабілізатори, щоб протидіяти тенденції вуглецю до утворення аустеніту. Це допоможе запобігти термічному розтріскуванню під час зварювання.
Підсумовуючи, якщо ви хочете усунути гарячі тріщини на аустенітних зварних з’єднаннях з нержавіючої сталі, переконайтеся, що достатній феритовий наповнювач і дотримуйтесь належної практики зварювання. Підтримуйте підведення тепла нижче 50 кДж/дюйм, підтримуйте помірну або низьку температуру між проходами та переконайтеся, що паяні з’єднання вільні від будь-яких забруднень перед паянням. Використовуйте відповідний манометр, щоб перевірити кількість фериту на зварному з’єднанні, прагнучи до 5-10 .
WELDER, раніше Practical Welding Today, демонструє реальних людей, які виготовляють продукцію, яку ми використовуємо та з якою працюємо щодня. Цей журнал служить спільноті зварників у Північній Америці більше 20 років.
Тепер із повним доступом до цифрової версії The FABRICATOR, легким доступом до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання The Tube & Pipe Journal тепер повністю доступне, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Насолоджуйтеся повним доступом до цифрового видання журналу STAMPING Journal, який містить останні технологічні досягнення, найкращі практики та галузеві новини для ринку металевого штампування.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The Fabricator en Español, легким доступом до цінних галузевих ресурсів.