A Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. jelen cikke elmagyarázza, mit kell figyelembe venni a rozsdamentes acél hegesztéséhez használt töltőfémek meghatározásakor.
A rozsdamentes acélt vonzó képességek – a mechanikai tulajdonságai, valamint a korrózióval és oxidációval szembeni ellenálló képessége – egyúttal bonyolultabbá teszik a megfelelő hegesztési töltőfém kiválasztását.Bármely adott alapanyag-kombinációhoz az elektródatípusok bármelyike megfelelő lehet, a költségkérdésektől, a szolgáltatási feltételektől, a kívánt mechanikai tulajdonságoktól és a hegesztéssel kapcsolatos problémáktól függően.
Ez a cikk megadja a szükséges technikai hátteret ahhoz, hogy az olvasó megértse a téma összetettségét, majd választ ad a töltőfém-beszállítóktól leggyakrabban feltett kérdésekre.Általános irányelveket fogalmaz meg a megfelelő rozsdamentes acél töltőfémek kiválasztásához – majd elmagyarázza az ezen irányelvek alóli kivételeket!A cikk nem tér ki a hegesztési eljárásokra, mivel ez egy másik cikk témája.
Négy fokozat, számos ötvözőelem
A rozsdamentes acéloknak négy fő kategóriája van:
ausztenites
martenzites
ferrites
Duplex
A nevek a szobahőmérsékleten általában előforduló acél kristályos szerkezetéből származnak.Ha az alacsony széntartalmú acélt 912 °C fölé hevítik, az acél atomjai a szobahőmérsékleten ferritnek nevezett szerkezetből átrendeződnek az ausztenitnek nevezett kristályszerkezetbe.Lehűléskor az atomok visszaállnak eredeti szerkezetükbe, a ferritbe.A magas hőmérsékletű szerkezet, az ausztenit, nem mágneses, műanyag, kisebb szilárdságú és nagyobb rugalmasságú, mint a szobahőmérsékletű ferrit.
Ha több mint 16% krómot adunk az acélhoz, a szobahőmérsékletű kristályszerkezet, a ferrit stabilizálódik, és az acél ferrites állapotban marad minden hőmérsékleten.Ezért a ferrites rozsdamentes acél elnevezést alkalmazzák erre az ötvözetalapra.Ha több mint 17% krómot és 7% nikkelt adnak az acélhoz, az acél magas hőmérsékletű kristályos szerkezete, az ausztenit stabilizálódik, így az a legalacsonyabbtól a majdnem olvadásig minden hőmérsékleten megmarad.
Az ausztenites rozsdamentes acélt általában "króm-nikkel" típusnak, a martenzites és ferrites acélt pedig "egyenes króm" típusnak nevezik.A rozsdamentes acélokban és hegesztett fémekben használt egyes ötvözőelemek ausztenit stabilizátorként, mások pedig ferrit stabilizátorként viselkednek.A legfontosabb ausztenit stabilizátorok a nikkel, a szén, a mangán és a nitrogén.A ferrit stabilizátorok króm, szilícium, molibdén és nióbium.Az ötvözőelemek kiegyensúlyozása szabályozza a ferrit mennyiségét a hegesztett fémben.
Az ausztenites minőségek könnyebben és kielégítőbben hegeszthetők, mint azok, amelyek 5%-nál kevesebb nikkelt tartalmaznak.Az ausztenites rozsdamentes acélból készült hegesztési kötések hegesztési állapotukban erősek, képlékenyek és szívósak.Általában nem igényelnek előmelegítést vagy hegesztés utáni hőkezelést.Az ausztenites minőségek teszik ki a hegesztett rozsdamentes acél körülbelül 80%-át, és ez a bevezető cikk ezekre összpontosít.
1. táblázat: Rozsdamentes acél típusok és azok króm- és nikkeltartalma.
tstart{c,80%}
thead{Típus|% Króm|% Nikkel|Típusok}
tadat{ausztenites|16–30%|8–40%|200, 300}
tdata{Martensitic|11–18%|0–5%|403, 410, 416, 420}
tdata{ferrit|11–30%|0–4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Duplex|18–28%|4–8%|2205}
hajlamos{}
Hogyan válasszuk ki a megfelelő rozsdamentes töltőanyagot
Ha mindkét lemez alapanyaga azonos, akkor az eredeti vezérelv a következő volt: "Kezdje az alapanyag párosításával."Ez bizonyos esetekben jól működik;a 310-es vagy 316-os típushoz való csatlakozáshoz válassza ki a megfelelő töltőtípust.
Különböző anyagok összeillesztéséhez kövesse ezt a vezérelvet: „válasszon olyan töltőanyagot, amely illeszkedik az erősebben ötvözött anyaghoz”.A 304 és 316 közötti csatlakozáshoz válasszon egy 316-os kitöltőt.
Sajnos az „egyezési szabály” annyi kivételt tartalmaz, hogy jobb alapelv a következő: Nézze meg a töltőanyag kiválasztási táblázatot.Például a Type 304 a legelterjedtebb rozsdamentes acél alapanyag, de senki sem kínál Type 304 elektródát.
Hogyan lehet hegeszteni a 304-es típusú rozsdamentes acélt 304-es típusú elektróda nélkül
A 304-es típusú rozsdamentes hegesztéshez használjon 308-as típusú töltőanyagot, mivel a 308-as típusú további ötvözőelemek jobban stabilizálják a hegesztési területet.
Viszont a 308L is elfogadható töltőanyag.Az „L” jelölés bármely típus után alacsony széntartalomra utal.A 3XXL típusú rozsdamentes acél karbontartalma 0,03% vagy kevesebb, míg a standard 3XX típusú rozsdamentes acél maximális széntartalma 0,08%.
Mivel az L típusú töltőanyag ugyanabba a besorolásba tartozik, mint a nem L-es termék, a gyártóknak meg kell fontolniuk az L típusú töltőanyag használatát, mivel az alacsonyabb széntartalom csökkenti a szemcseközi korróziós problémák kockázatát.Valójában a szerzők azt állítják, hogy az L típusú töltőanyagot szélesebb körben alkalmaznák, ha a gyártók egyszerűen frissítenék eljárásaikat.
A GMAW eljárást alkalmazó gyártók fontolóra vehetik a Type 3XXSi töltőanyag használatát is, mivel a szilícium hozzáadása javítja a nedvesedést.Olyan helyzetekben, amikor a hegesztési varrat koronája magas vagy durva, vagy ha a hegesztési tócsa nem tapad jól a sarok- vagy átlapolt illesztés lábujjaihoz, az Si Type GMAW elektróda használatával simítható a hegesztési varrat, és elősegíthető a jobb összeolvadás.
Ha a karbid kiválása aggodalomra ad okot, fontolja meg a 347-es típusú töltőanyag használatát, amely kis mennyiségű nióbiumot tartalmaz.
Hogyan lehet rozsdamentes acélt szénacélra hegeszteni
Ez a helyzet olyan alkalmazásokban fordul elő, ahol a szerkezet egy részének korrózióálló külső felületre van szüksége, amelyet szénacél szerkezeti elemhez kell csatlakoztatni az alacsonyabb költségek érdekében.Ha ötvözőelemeket nem tartalmazó alapanyagot ötvözőelemeket tartalmazó alapanyaghoz köt össze, használjon túlötvözött töltőanyagot, hogy a hegesztési fémen belüli hígítás egyensúlyba kerüljön, vagy erősebben ötvözött legyen, mint a rozsdamentes nemesfém.
Szénacél 304-es vagy 316-os típushoz történő csatlakoztatásához, valamint eltérő rozsdamentes acélok csatlakoztatásához a legtöbb alkalmazáshoz fontolja meg a 309L típusú elektródát.Ha magasabb Cr-tartalomra van szükség, fontolja meg a 312-es típust.
Figyelmeztetésképpen az ausztenites rozsdamentes acélok tágulási sebessége körülbelül 50 százalékkal nagyobb, mint a szénacélé.Összeillesztéskor a különböző tágulási sebességek repedéseket okozhatnak a belső feszültségek miatt, hacsak nem a megfelelő elektródát és hegesztési eljárást alkalmazzák.
Alkalmazza a megfelelő hegesztési előkészítési tisztítási eljárásokat
Más fémekhez hasonlóan először távolítsa el az olajat, zsírt, jelöléseket és szennyeződéseket nem klórozott oldószerrel.Ezt követően a rozsdamentes varrat előkészítésének elsődleges szabálya: "Kerülje el a szénacél okozta szennyeződést a korrózió megelőzése érdekében."Egyes vállalatok különálló épületeket használnak a „rozsdamentes bolt” és a „karbonüzlet” céljára, hogy megakadályozzák a keresztszennyeződést.
A csiszolókorongokat és a rozsdamentes keféket „csak rozsdamentesnek” jelölje, amikor az éleket hegesztésre készíti elő.Egyes eljárások az ízülettől két hüvelykkel hátrébb történő tisztítást igényelnek.Az illesztések előkészítése is kritikusabb, mivel az inkonzisztenciák elektródakezeléssel történő kompenzálása nehezebb, mint a szénacél esetében.
Használja a megfelelő hegesztés utáni tisztítási eljárást a rozsda megelőzésére
Kezdésként ne feledje, mitől rozsdamentes a rozsdamentes acél: a króm és az oxigén reakciója, amely króm-oxid védőréteget képez az anyag felületén.Rozsdamentes rozsda a keményfém kiválás miatt (lásd alább), valamint azért, mert a hegesztési folyamat olyan pontra melegíti fel a hegesztett fémet, ahol ferrit-oxid képződhet a varrat felületén.Hegesztett állapotban hagyva egy tökéletesen ép varratnál kevesebb, mint 24 órán belül „rozsdanyomok” jelenhetnek meg a hőhatás által érintett zóna határain.
Ahhoz, hogy egy új tiszta króm-oxid réteg megfelelően megreformálhasson, a rozsdamentes acél hegesztés utáni tisztítást igényel polírozással, pácolással, csiszolással vagy kefével.Ismét használjon a feladatnak szánt darálókat és keféket.
Miért mágneses a rozsdamentes acél hegesztőhuzal?
A teljesen ausztenites rozsdamentes acél nem mágneses.A hegesztési hőmérséklet azonban viszonylag nagy szemcséket hoz létre a mikrostruktúrában, ami azt eredményezi, hogy a varrat repedésérzékeny.A forró repedéssel szembeni érzékenység csökkentése érdekében az elektródagyártók ötvözőelemeket, köztük ferriteket adnak hozzá.A ferrit fázis hatására az ausztenites szemcsék sokkal finomabbak lesznek, így a varrat repedésállóbbá válik.
A mágnes nem tapad az ausztenites rozsdamentes töltőanyag orsójához, de a mágnest tartó személy enyhe húzást érezhet a visszamaradt ferrit miatt.Sajnos emiatt egyes felhasználók azt gondolják, hogy terméküket rosszul címkézték fel, vagy nem megfelelő töltőfémet használnak (főleg, ha letépték a címkét a drótkosárról).
Az elektródában lévő ferrit megfelelő mennyisége az alkalmazás üzemi hőmérsékletétől függ.Például a túl sok ferrit hatására a varrat elveszti szívósságát alacsony hőmérsékleten.Így a 308-as típusú töltőanyag LNG-csővezeték-alkalmazásokhoz 3 és 6 közötti ferritszámmal rendelkezik, szemben a szabványos 308-as típusú töltőanyag 8-as ferritszámával.Röviden, a töltőfémek elsőre hasonlónak tűnhetnek, de az összetételükben mutatkozó kis különbségek fontosak.
Van egyszerű módja a duplex rozsdamentes acélok hegesztésének?
A duplex rozsdamentes acélok mikroszerkezete általában körülbelül 50% ferritből és 50% ausztenitből áll.Egyszerűen fogalmazva, a ferrit nagy szilárdságot és némi ellenállást biztosít a feszültségkorróziós repedésekkel szemben, míg az ausztenit jó szívósságot biztosít.A két fázis kombinációja biztosítja a duplex acélok vonzó tulajdonságait.A duplex rozsdamentes acélok széles választéka áll rendelkezésre, a leggyakoribb a 2205-ös típus;ez 22% krómot, 5% nikkelt, 3% molibdént és 0,15% nitrogént tartalmaz.
Duplex rozsdamentes acél hegesztésekor problémák merülhetnek fel, ha a hegesztett fémben túl sok ferrit van (az ívből származó hő hatására az atomok ferritmátrixban rendeződnek el).A kompenzáció érdekében a töltőfémeknek elő kell mozdítaniuk az ausztenites szerkezetet magasabb ötvözettartalommal, jellemzően 2-4%-kal több nikkelt, mint az alapfémben.Például a 2205 típusú hegesztéshez használt folyasztószeres huzal 8,85% nikkelt tartalmazhat.
A kívánt ferrittartalom hegesztés után 25-55% lehet (de lehet magasabb is).Vegye figyelembe, hogy a hűtési sebességnek elég lassúnak kell lennie ahhoz, hogy az ausztenit megreformálódjon, de nem olyan lassúnak, hogy intermetallikus fázisokat hozzon létre, és nem túl gyorsnak kell lennie ahhoz, hogy felesleges ferrit képződjön a hő által érintett zónában.Kövesse a gyártó által a hegesztési eljárásra és a kiválasztott töltőanyagra vonatkozó eljárásokat.
A paraméterek beállítása rozsdamentes acél hegesztésekor
Azok a gyártók, akik folyamatosan módosítják a paramétereket (feszültség, áramerősség, ívhossz, induktivitás, impulzusszélesség stb.) a rozsdamentes acél hegesztése során, a tipikus hibás a töltőanyag inkonzisztens összetétele.Tekintettel az ötvöző elemek fontosságára, a kémiai összetételben a tételenkénti eltérések észrevehetően befolyásolhatják a hegesztési teljesítményt, például gyenge nedvesedést vagy nehéz salakleadást.Az elektróda átmérőjének, a felületi tisztaságnak, az öntvénynek és a hélixnek a változásai szintén befolyásolják a GMAW és FCAW alkalmazások teljesítményét.
A karbid kiválás szabályozása ausztenites rozsdamentes acélban
A 426-871°C közötti hőmérsékleten a 0,02%-ot meghaladó széntartalom az ausztenites szerkezet szemcsehatáráig vándorol, ahol krómmal reagálva krómkarbidot képez.Ha a króm össze van kötve a szénnel, akkor nem áll rendelkezésre a korrózióállóság szempontjából.Ha korrozív környezetnek van kitéve, szemcseközi korrózió keletkezik, ami lehetővé teszi a szemcsehatárok felemésztését.
A karbidkiválás szabályozása érdekében a széntartalmat a lehető legalacsonyabb szinten kell tartani (maximum 0,04%) alacsony széntartalmú elektródákkal történő hegesztéssel.A szenet a nióbium (korábban kolumbium) és a titán is megkötheti, amelyek erősebb affinitást mutatnak a szénhez, mint a króm.Erre a célra 347 típusú elektródákat készítenek.
Hogyan készüljünk fel a töltőanyag kiválasztásáról szóló beszélgetésre
Minimum információkat gyűjtsön a hegesztett rész végfelhasználásáról, beleértve a használati környezetet (különösen az üzemi hőmérsékleteket, a korrozív elemeknek való kitettséget és a várható korrózióállósági fokot) és a kívánt élettartamot.Az üzemi körülmények között szükséges mechanikai tulajdonságokra vonatkozó információ nagyban segít, beleértve a szilárdságot, a szívósságot, a hajlékonyságot és a kifáradást.
A legtöbb vezető elektródagyártó útmutatót ad a töltőfémek kiválasztásához, és a szerzők nem hangsúlyozhatják túl ezt a szempontot: olvassa el a töltőfémek alkalmazási útmutatóját, vagy vegye fel a kapcsolatot a gyártó műszaki szakértőivel.Segítenek a megfelelő rozsdamentes acél elektróda kiválasztásában.
Ha többet szeretne megtudni a TYUE rozsdamentes acél töltőanyagairól, és tanácsért fordulhat a cég szakértőihez, látogasson el a www.tyuelec.com oldalra.
Feladás időpontja: 2022. december 23