З: Нещодавно ми почали виконувати деякі роботи, які вимагають виготовлення деяких компонентів переважно з нержавіючої сталі 304, яка зварюється сама з собою та з м’якою сталлю.У нас виникли деякі проблеми з розтріскуванням зварних швів між нержавіючої сталлю та нержавіючої сталлю товщиною до 1,25 дюйма.Було зазначено, що у нас низький рівень фериту.Чи можете ви пояснити, що це таке і як це виправити?
A: Це гарне запитання.Так, ми можемо допомогти вам зрозуміти, що означає низький рівень фериту та як цьому запобігти.
Спочатку давайте розглянемо визначення нержавіючої сталі (SS) і те, як ферит відноситься до зварних з’єднань.Чорна сталь і сплави містять понад 50% заліза.Це включає всі вуглецеві та нержавіючі сталі, а також деякі інші групи.Алюміній, мідь і титан не містять заліза, тому вони є чудовими прикладами сплавів кольорових металів.
Основними компонентами цього сплаву є вуглецева сталь із вмістом заліза не менше 90% і нержавіюча сталь із вмістом заліза від 70 до 80%.Щоб бути класифікованим як SS, він повинен містити щонайменше 11,5% хрому.Рівень хрому вище цього мінімального порогу сприяє утворенню плівки оксиду хрому на сталевих поверхнях і запобігає утворенню окислення, такого як іржа (оксид заліза) або хімічна корозія.
Нержавіюча сталь в основному поділяється на три групи: аустенітну, феритну та мартенситну.Їхня назва походить від кристалічної структури, з якої вони складаються при кімнатній температурі.Іншою поширеною групою є дуплексна нержавіюча сталь, яка є балансом між феритом і аустенітом у кристалічній структурі.
Аустенітні марки серії 300 містять від 16% до 30% хрому та від 8% до 40% нікелю, утворюючи переважно аустенітну кристалічну структуру.Стабілізатори, такі як нікель, вуглець, марганець і азот, додаються під час процесу виробництва сталі, щоб допомогти сформувати співвідношення аустеніт-ферит.Деякі поширені сорти: 304, 316 і 347. Забезпечує хорошу стійкість до корозії;в основному використовується в харчовій, хімічній, фармацевтичній та кріогенній промисловості.Контроль утворення фериту забезпечує відмінну 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 силових агрегатах і мають обмежене застосування при високих температурах.Кілька поширених типів: 405, 409, 430 і 446.
Мартенситні марки, які також називають серією 400, такі як 403, 410 і 440, є магнітними, містять від 11,5% до 18% хрому та мають мартенситну кристалічну структуру.Ця комбінація має найнижчий вміст золота, що робить їх найменш дорогими у виробництві.Вони забезпечують деяку стійкість до корозії, чудову міцність і зазвичай використовуються в посуді, стоматологічному та хірургічному обладнанні, кухонному посуді та деяких типах інструментів.
Коли ви зварюєте нержавіючу сталь, тип підкладки та її застосування в експлуатації визначатимуть відповідний присадний метал, який буде використовуватися.Якщо ви використовуєте процес із захисним газом, вам, можливо, доведеться звернути особливу увагу на суміші захисного газу, щоб запобігти певним проблемам, пов’язаним із зварюванням.
Щоб припаяти 304 до себе, вам знадобиться електрод E308/308L.«L» означає низький вміст вуглецю, що допомагає запобігти міжкристалітній корозії.Вміст вуглецю в цих електродах становить менше 0,03%, якщо це значення перевищено, підвищується ризик відкладення вуглецю на межах зерен і з’єднання хрому з утворенням карбідів хрому, що ефективно знижує корозійну стійкість сталі.Це стає очевидним, якщо в зоні термічного впливу (HAZ) зварних швів нержавіючої сталі виникає корозія.Іншим зауваженням щодо нержавіючої сталі марки L є те, що вона має нижчу міцність на розрив при підвищених робочих температурах, ніж звичайна нержавіюча сталь.
Оскільки 304 є аустенітним типом нержавіючої сталі, відповідний метал шва міститиме більшу частину аустеніту.Однак сам електрод міститиме феритовий стабілізатор, наприклад молібден, для сприяння утворенню фериту в металі шва.Виробники зазвичай вказують типовий діапазон кількості фериту для металу шва.Як зазначалося раніше, вуглець є сильним аустенітним стабілізатором, і з цих причин важливо запобігати його додаванню до металу зварного шва.
Феритові числа отримують із діаграми Шеффлера та діаграми WRC-1992, у яких використовуються формули еквівалентів нікелю та хрому для обчислення значення, яке, нанесене на діаграму, дає нормалізоване число.Феритове число від 0 до 7 відповідає об'ємному відсотку феритної кристалічної структури, присутньої в металі зварного шва, однак при більших відсотках феритне число зростає швидше.Пам’ятайте, що ферит у SS – це не те саме, що ферит вуглецевої сталі, а фаза, яка називається дельта-феритом.Аустенітна нержавіюча сталь не зазнає фазових перетворень, пов'язаних з високотемпературними процесами, такими як термообробка.
Утворення фериту є бажаним, оскільки він більш пластичний, ніж аустеніт, але його необхідно контролювати.Низький вміст фериту може забезпечити чудову корозійну стійкість зварних швів у деяких випадках, але вони надзвичайно схильні до гарячих тріщин під час зварювання.Для загального використання кількість феритів повинна бути від 5 до 10, але в деяких випадках можуть знадобитися нижчі або вищі значення.Ферити можна легко перевірити на робочому місці за допомогою феритового індикатора.
Оскільки ви згадали, що у вас є проблеми з розтріскуванням і низьким вмістом феритів, вам слід уважно оглянути свій присадний метал і переконатися, що він виробляє достатню кількість феритів – приблизно 8 має допомогти.Крім того, якщо ви використовуєте дугове зварювання порошковим сердечником (FCAW), для цих присадних металів зазвичай використовується захисний газ із 100% вуглекислого газу або суміші 75% аргону та 25% CO2, що може спричинити поглинання вуглецю металом шва.Ви можете перейти на процес металевого дугового зварювання (GMAW) і використовувати суміш 98% аргону/2% кисню, щоб зменшити можливість утворення вуглецевих відкладень.
При зварюванні нержавіючої сталі з вуглецевою сталлю необхідно використовувати присадковий матеріал E309L.Цей присадний метал спеціально використовується для зварювання різнорідних металів, утворюючи певну кількість фериту після розчинення вуглецевої сталі в зварному шві.Оскільки вуглецева сталь поглинає деяку кількість вуглецю, до наповнювача додають феритні стабілізатори, щоб протидіяти схильності вуглецю утворювати аустеніт.Це допоможе уникнути термічного розтріскування під час зварювання.
Підсумовуючи, якщо ви хочете відремонтувати гарячі тріщини в зварних швах аустенітної нержавіючої сталі, перевірте наявність достатньої кількості феритового наповнювача та дотримуйтеся належної практики зварювання.Підтримуйте підведення тепла нижче 50 кДж/дюйм, підтримуйте помірну або низьку температуру між проходами та переконайтеся, що паяні з’єднання чисті перед паянням.Використовуйте відповідний манометр, щоб перевірити кількість фериту на зварному шві, прагнучи до 5-10.
WELDER, який раніше називався Practical Welding Today, представляє реальних людей, які виготовляють продукцію, яку ми використовуємо та з якою працюємо щодня.Цей журнал обслуговує зварювальне співтовариство Північної Америки вже понад 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.
Отримайте повний цифровий доступ до STAMPING Journal, що містить найновіші технології, найкращі практики та галузеві новини для ринку металевого штампування.
Тепер із повним цифровим доступом до The Fabricator en Español у вас є легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.