Ez a Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. cikke elmagyarázza, hogy mire kell figyelni a rozsdamentes acél hegesztéséhez szükséges hozaganyag meghatározásakor.
Azok a tulajdonságok, amelyek a rozsdamentes acélt olyan vonzóvá teszik – a mechanikai tulajdonságainak, valamint a korrózióval és oxidációval szembeni ellenállásának testreszabhatósága –, a hegesztéshez megfelelő hozaganyag kiválasztásának bonyolultságát is növelik. Bármely adott alapanyag-kombinációhoz többféle elektróda közül bármelyik megfelelő lehet, a költségektől, az alkalmazási körülményektől, a kívánt mechanikai tulajdonságoktól és számos hegesztéssel kapcsolatos kérdéstől függően.
Ez a cikk biztosítja a szükséges technikai hátteret ahhoz, hogy az olvasó megértse a téma összetettségét, majd megválaszolja a hozagatóanyag-beszállítókkal szemben feltett leggyakoribb kérdéseket. Általános irányelveket határoz meg a megfelelő rozsdamentes acél hozagatóanyagok kiválasztásához, majd elmagyarázza az irányelvek alóli kivételeket! A cikk nem tárgyalja a hegesztési eljárásokat, mivel ez egy másik cikk témája.
Négy minőség, számos ötvözőelem
A rozsdamentes acéloknak négy fő kategóriája van:
ausztenites
martenzites
ferrites
Kétoldalas
Az elnevezések az acél szobahőmérsékleten általában megtalálható kristályos szerkezetéből származnak. Amikor az alacsony széntartalmú acélt 912°C fölé hevítik, az acél atomjai átrendeződnek a szobahőmérsékleten ferritnek nevezett szerkezetből az ausztenitnek nevezett kristályszerkezetbe. Lehűléskor az atomok visszatérnek eredeti szerkezetükhöz, a ferrithez. A magas hőmérsékletű szerkezet, az ausztenit, nem mágneses, képlékeny, alacsonyabb szilárdsággal és nagyobb képlékenységgel rendelkezik, mint a ferrit szobahőmérsékletű formája.
Amikor az acélhoz 16%-nál több krómot adnak, a szobahőmérsékletű kristályos szerkezet, a ferrit, stabilizálódik, és az acél minden hőmérsékleten ferrites állapotban marad. Ezért nevezik ezt az ötvözetalapot ferrites rozsdamentes acélnak. Amikor 17%-nál több krómot és 7%-nál több nikkelt adnak az acélhoz, az acél magas hőmérsékletű kristályos szerkezete, az ausztenit, stabilizálódik, így minden hőmérsékleten megmarad, a legalacsonyabbtól a majdnem olvadáspontig.
Az ausztenites rozsdamentes acélt általában „króm-nikkel” típusnak nevezik, míg a martenzites és ferrites acélokat „egyenes króm” típusoknak. A rozsdamentes acélokban és hegesztési varratokban használt bizonyos ötvözőelemek ausztenit, mások ferrit stabilizátorként viselkednek. A legfontosabb ausztenit stabilizátorok a nikkel, a szén, a mangán és a nitrogén. A ferrit stabilizátorok a króm, a szilícium, a molibdén és a nióbium. Az ötvözőelemek kiegyensúlyozása szabályozza a ferrit mennyiségét a hegesztési varratban.
Az ausztenites minőségek könnyebben és kielégítőbben hegeszthetők, mint az 5%-nál kevesebb nikkelt tartalmazók. Az ausztenites rozsdamentes acélokból készült hegesztési kötések hegesztett állapotukban erősek, képlékenyek és szívósak. Általában nem igényelnek előmelegítést vagy hegesztés utáni hőkezelést. Az ausztenites minőségek a hegesztett rozsdamentes acélok körülbelül 80%-át teszik ki, és ez a bevezető cikk nagy hangsúlyt fektet rájuk.
1. táblázat: Rozsdamentes acél típusok és króm-, valamint nikkeltartalmuk.
tstart{c,80%}
thead{Típus|% Króm|% Nikkel|Típusok}
tdata{Ausztenites|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Martenzites|11–18%|0–5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Ferrites|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Duplex|18 - 28%|4 - 8%|2205}
hajlamos {}
Hogyan válasszuk ki a megfelelő rozsdamentes hozaganyagot
Ha mindkét lemez alapanyaga azonos, az eredeti vezérelv az volt, hogy „Kezdjük az alapanyag egyeztetésével”. Ez bizonyos esetekben jól működik; a 310-es vagy 316-os típus illesztéséhez válasszuk ki a megfelelő töltőanyag-típust.
Különböző anyagok összeillesztéséhez kövesse ezt az irányelvet: „válasszon olyan töltőanyagot, amely illik az erősebben ötvözött anyaghoz”. 304 és 316 ötvözetek összeillesztéséhez válasszon 316-os töltőanyagot.
Sajnos az „egyezési szabálynak” annyi kivétele van, hogy jobb elv az, ha egy hozagatóanyag-kiválasztási táblázatot nézünk meg. Például a 304-es típusú rozsdamentes acél a leggyakoribb alapanyag, de senki sem kínál 304-es típusú elektródát.
Hogyan hegeszthető 304-es típusú rozsdamentes acél 304-es típusú elektróda nélkül?
A 304-es típusú rozsdamentes acél hegesztéséhez 308-as típusú töltőanyagot kell használni, mivel a 308-as típusban található további ötvözőelemek jobban stabilizálják a hegesztési területet.
Azonban a 308L is elfogadható töltőanyag. Bármely típus utáni „L” jelölés alacsony széntartalmú acélra utal. A 3XXL típusú rozsdamentes acél széntartalma 0,03% vagy kevesebb, míg a standard 3XX típusú rozsdamentes acél maximális széntartalma 0,08% lehet.
Mivel az L típusú töltőanyag ugyanabba az osztályba tartozik, mint a nem L termék, a gyártóknak komolyan meg kell fontolniuk az L típusú töltőanyag használatát, mivel az alacsonyabb széntartalom csökkenti a szemcsék közötti korrózió kockázatát. Valójában a szerzők azt állítják, hogy az L típusú töltőanyagot szélesebb körben használnák, ha a gyártók egyszerűen korszerűsítenék az eljárásaikat.
A GMAW eljárást alkalmazó gyártóknak érdemes lehet 3XXSi típusú töltőanyagot használniuk, mivel a szilícium hozzáadása javítja a nedvesedési képességet. Olyan helyzetekben, ahol a hegesztés koronája magas vagy érdes, vagy ahol a hegesztési tócsa nem tapad jól a sarok- vagy átfedő illesztés éleinél, a Si típusú GMAW elektróda használata simíthatja a hegesztési varratot és elősegítheti a jobb fúziót.
Ha a keményfém kicsapódása aggodalomra ad okot, érdemes megfontolni a 347-es típusú töltőanyagot, amely kis mennyiségű nióbiumot tartalmaz.
Hogyan hegesztsünk rozsdamentes acélt szénacélhoz
Ez a helyzet olyan alkalmazásokban fordul elő, ahol egy szerkezet egy részének korrózióálló külső felülettel kell rendelkeznie, amelyet egy szénacél szerkezeti elemhez kell csatlakoztatni a költségek csökkentése érdekében. Ötvözőelemek nélküli alapanyag ötvözőelemeket tartalmazó alapanyaggal való egyesítésekor túlötvözött töltőanyagot kell használni, hogy a hegesztőfémen belüli hígítás kiegyenlítődjön, vagy erősebben ötvözött legyen, mint a rozsdamentes alapfém.
Szénacél és 304-es vagy 316-os típusú acélok, valamint különböző rozsdamentes acélok összeillesztéséhez a legtöbb alkalmazáshoz a 309L típusú elektróda ajánlott. Ha magasabb Cr-tartalomra van szükség, akkor a 312-es típust kell választani.
Figyelembe kell venni, hogy az ausztenites rozsdamentes acélok hőtágulási sebessége körülbelül 50 százalékkal nagyobb, mint a szénacélé. Összeillesztéskor a különböző hőtágulási sebességek belső feszültségek miatt repedéseket okozhatnak, kivéve, ha a megfelelő elektródát és hegesztési eljárást alkalmazzák.
Alkalmazza a megfelelő hegesztés-előkészítő tisztítási eljárásokat
Mint más fémek esetében, először távolítsa el az olajat, zsírt, jelöléseket és szennyeződéseket klórmentes oldószerrel. Ezt követően a rozsdamentes hegesztés előkészítésének elsődleges szabálya: „A korrózió megelőzése érdekében kerülje a szénacélból származó szennyeződést.” Egyes vállalatok külön épületeket használnak a „rozsdamentes acél műhelyüknek” és a „szén műhelyüknek” a keresztszennyeződés elkerülése érdekében.
A hegesztéshez szükséges élek előkészítésekor a csiszolókorongokat és a rozsdamentes keféket „csak rozsdamentes”-ként kell megjelölni. Egyes eljárások a kötéstől számított öt centiméter távolságot igényelnek. A kötés előkészítése is fontosabb, mivel az elektróda manipulációjával az egyenetlenségek kiegyenlítése nehezebb, mint a szénacél esetében.
A rozsda megelőzése érdekében alkalmazza a megfelelő hegesztés utáni tisztítási eljárást
Kezdésként emlékezzünk arra, mitől rozsdamentes a rozsdamentes acél: a króm és az oxigén reakciója, amely során króm-oxid védőréteget képez az anyag felületén. A rozsdamentes acél rozsdásodik a keményfém kiválása (lásd alább), valamint azért, mert a hegesztési folyamat során a hegesztési varrat olyan mértékben felmelegszik, hogy ferrites oxid képződhet a hegesztés felületén. Hegesztett állapotban egy tökéletesen ép hegesztés kevesebb mint 24 órán belül „kocsiszerű rozsdanyomokat” mutathat a hőhatásövezet határain.
Ahhoz, hogy a tiszta króm-oxid új rétege megfelelően újraképződhessen, a rozsdamentes acélt hegesztés után meg kell tisztítani polírozással, pácolással, csiszolással vagy kefével. Ismételten, használjon erre a feladatra szolgáló csiszolókat 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 mikroszerkezetben, ami repedésérzékenyebbé teszi a hegesztési varratot. A forró repedésekkel szembeni érzékenység csökkentése érdekében az elektródagyártók ötvözőelemeket, többek között ferritet adnak hozzá. A ferrit fázis miatt az ausztenites szemcsék sokkal finomabbak, így a hegesztés repedésállóbbá válik.
A mágnes nem tapad az ausztenites rozsdamentes acél tekercséhez, de a mágnest tartó személy enyhe húzóerőt érezhet a benne maradt ferrit miatt. Sajnos ez egyes felhasználókat arra késztet, hogy azt higgyék, a terméküket rosszul címkézték fel, vagy rossz hozaganyagot használnak (különösen, ha letépték a címkét a drótkosárról).
Az elektródában lévő ferrit megfelelő mennyisége az alkalmazás üzemi hőmérsékletétől függ. Például a túl sok ferrit miatt a hegesztés alacsony hőmérsékleten elveszíti szívósságát. Így az LNG-csővezeték-alkalmazáshoz használt 308-as típusú töltőanyag ferritszáma 3 és 6 között van, szemben a standard 308-as típusú töltőanyag 8-as ferritszámával. Röviden, a töltőfémek elsőre hasonlónak tűnhetnek, de az összetételbeli apró különbségek fontosak.
Van egyszerű módja a duplex rozsdamentes acélok hegesztésének?
A duplex rozsdamentes acélok mikroszerkezete jellemzően körülbelül 50% ferritből és 50% ausztenitből áll. Egyszerűen fogalmazva, a ferrit nagy szilárdságot és némi ellenállást biztosít a feszültségkorróziós repedéssel szemben, míg az ausztenit jó szívósságot biztosít. A két fázis kombinációja adja a duplex acélok vonzó tulajdonságait. A duplex rozsdamentes acélok széles választéka kapható, a leggyakoribb a 2205-ös típus; ez 22% krómot, 5% nikkelt, 3% molibdént és 0,15% nitrogént tartalmaz.
Duplex rozsdamentes acél hegesztésekor problémák adódhatnak, ha a hegesztőanyag túl sok ferritet tartalmaz (az ív hője miatt az atomok ferritmátrixba rendeződnek). Ennek kompenzálására a hozaganyagnak magasabb ötvözőtartalommal kell elősegítenie az ausztenites szerkezetet, jellemzően 2-4%-kal több nikkellel, mint az alapfémben. Például a 2205-ös típusú hegesztéshez használt porbeles huzal 8,85% nikkelt tartalmazhat.
A kívánt ferrittartalom hegesztés után 25 és 55% között változhat (de ennél magasabb is lehet). Fontos megjegyezni, hogy a hűtési sebességnek elég lassúnak kell lennie ahhoz, hogy az ausztenit átalakulhasson, de nem olyan lassúnak, hogy intermetallikus fázisok alakuljanak ki, és nem túl gyorsnak, hogy felesleges ferrit keletkezzen a hőhatásövezetben. Kövesse a gyártó által a hegesztési eljáráshoz és a kiválasztott hozagosítóanyaghoz ajánlott eljárásokat.
Paraméterek beállítása rozsdamentes acél hegesztésekor
Azoknál a gyártóknál, akik rozsdamentes acél hegesztésekor folyamatosan módosítják a paramétereket (feszültség, áramerősség, ívhossz, induktivitás, impulzusszélesség stb.), a tipikus ok a következetlen hozaganyag-összetétel. Az ötvözőelemek fontosságát tekintve a kémiai összetétel tételenkénti változásai észrevehetően befolyásolhatják a hegesztési teljesítményt, például gyenge nedvesedési folyamatot vagy nehéz salakleválást okozhatnak. Az elektróda átmérőjének, a felület tisztaságának, az öntvénynek és a hélixnek az eltérései szintén befolyásolják a GMAW és FCAW alkalmazások teljesítményét.
Ausztenites rozsdamentes acél keményfém-kiválás szabályozása
426-871°C hőmérsékleten a 0,02%-ot meghaladó széntartalom az ausztenites szerkezet szemcsehatáraira vándorol, ahol krómmal reagálva króm-karbidot képez. Ha a króm a szénhez kötődik, nem áll rendelkezésre korrózióállósághoz. Korrozív környezetnek kitéve szemcseközi korrózió alakul ki, ami a szemcsehatárok leépülését okozza.
A keményfém kiválásának szabályozása érdekében a széntartalmat a lehető legalacsonyabban kell tartani (maximum 0,04%) alacsony széntartalmú elektródákkal való hegesztéssel. A szenet nióbium (korábban kolumbium) és titán is megkötheti, amelyek erősebb affinitással rendelkeznek a szénhez, mint a króm. Erre a célra 347 típusú elektródákat gyártanak.
Hogyan készüljünk fel a hozaganyag kiválasztásáról szóló megbeszélésre?
Legalább a hegesztett alkatrész végfelhasználásáról kell információkat gyűjteni, beleértve az üzemi környezetet (különösen az üzemi hőmérsékleteket, a korrozív elemeknek való kitettséget és a várható korrózióállóság mértékét) és a kívánt élettartamot. Az üzemi körülmények között szükséges mechanikai tulajdonságokra vonatkozó információk nagyban segítenek, beleértve a szilárdságot, a szívósságot, a képlékenységet és a kifáradási szilárdságot.
A legtöbb vezető elektródagyártó útmutatókat biztosít a hozagazóanyag kiválasztásához, és a szerzők nem győzik hangsúlyozni ezt a szempontot: érdemes konzultálni a hozagazóanyag alkalmazási útmutatójával, vagy felvenni a kapcsolatot a gyártó műszaki szakértőivel. Ők azért vannak ott, hogy segítsenek a megfelelő rozsdamentes acél elektróda kiválasztásában.
A TYUE rozsdamentes acél hozaganyagaival kapcsolatos további információkért és a vállalat szakértőinek tanácsadásáért látogasson el a www.tyuelec.com weboldalra.
Közzététel ideje: 2022. dec. 23.