В: Наскоро започнахме работа, която изисква някои компоненти да бъдат изработени предимно от неръждаема стомана 304, която е заварена сама към себе си и към мека стомана. Срещнахме някои проблеми с напукване на заваръчни шевове между неръждаема стомана и неръждаема стомана с дебелина до 1,25″. Беше споменато, че имаме ниски нива на ферит. Можете ли да обясните какво е това и как да го поправим?
A: Това е добър въпрос. Да, можем да ви помогнем да разберете какво означава ниско феритно съдържание и как да го предотвратите.
Първо, нека разгледаме определението за неръждаема стомана (SS) и как феритът се свързва със заварените съединения. Черната стомана и сплавите съдържат над 50% желязо. Това включва всички въглеродни и неръждаеми стомани, както и някои други групи. Алуминият, медта и титанът не съдържат желязо, така че са отлични примери за цветни сплави.
Основните компоненти на тази сплав са въглеродна стомана със съдържание на желязо най-малко 90% и неръждаема стомана със съдържание на желязо от 70 до 80%. За да бъде класифицирана като неръждаема стомана, тя трябва да има поне 11,5% добавен хром. Нивата на хром над този минимален праг насърчават образуването на филм от хромов оксид върху стоманените повърхности и предотвратяват образуването на окисление, като ръжда (железен оксид) или химическа корозия.
Неръждаемата стомана се разделя основно на три групи: аустенитна, феритна и мартензитна. Името им идва от кристалната структура, от която са съставени при стайна температура. Друга често срещана група е дуплексната неръждаема стомана, която представлява баланс между ферит и аустенит в кристалната структура.
Аустенитните марки, серия 300, съдържат от 16% до 30% хром и от 8% до 40% никел, образувайки предимно аустенитна кристална структура. Стабилизатори като никел, въглерод, манган и азот се добавят по време на процеса на производство на стомана, за да се подпомогне формирането на съотношението аустенит-ферит. Някои често срещани марки са 304, 316 и 347. Осигуряват добра устойчивост на корозия; използват се главно в хранително-вкусовата, химическата, фармацевтичната и криогенната промишленост. Контролът на образуването на ферит осигурява отлична жилавост при ниски температури.
Феритната неръждаема стомана е клас 400, който е напълно магнитен, съдържа от 11,5% до 30% хром и има предимно феритна кристална структура. За да се насърчи образуването на ферит, стабилизаторите включват хром, силиций, молибден и ниобий по време на производството на стомана. Тези видове неръждаема стомана се използват често в автомобилните изпускателни системи и силови агрегати и имат ограничени приложения при високи температури. Няколко често използвани типа: 405, 409, 430 и 446.
Мартензитните марки, наричани още серия 400, като например 403, 410 и 440, са магнитни, съдържат от 11,5% до 18% хром и имат мартензитна кристална структура. Тази комбинация има най-ниско съдържание на злато, което ги прави най-евтините за производство. Те осигуряват известна устойчивост на корозия, превъзходна здравина и се използват често в съдове за хранене, стоматологично и хирургическо оборудване, кухненски съдове и някои видове инструменти.
Когато заварявате неръждаема стомана, видът на основата и нейното приложение в експлоатация ще определят подходящия добавъчен метал, който ще се използва. Ако използвате процес със защитен газ, може да се наложи да обърнете специално внимание на смесите от защитни газове, за да предотвратите определени проблеми при заваряване.
За да запоите стоманата 304 сама към себе си, ще ви е необходим електрод E308/308L. „L“ означава нисковъглеродно съдържание, което помага за предотвратяване на междукристална корозия. Съдържанието на въглерод в тези електроди е по-малко от 0,03%, когато тази стойност бъде превишена, рискът от отлагане на въглерод по границите на зърната и свързване на хром, за да се образуват хромови карбиди, се увеличава, което ефективно намалява корозионната устойчивост на стоманата. Това става очевидно, ако корозия се появи в зоната, засегната от топлина (HAZ) на заварките от неръждаема стомана. Друго съображение за неръждаемата стомана клас L е, че тя има по-ниска якост на опън при повишени работни температури в сравнение с правия клас неръждаема стомана.
Тъй като 304 е аустенитен вид неръждаема стомана, съответният заваръчен метал ще съдържа по-голямата част от аустенита. Самият електрод обаче ще съдържа феритен стабилизатор, като молибден, за да се насърчи образуването на ферит в заваръчния метал. Производителите обикновено посочват типичен диапазон за количеството ферит за заваръчния метал. Както бе споменато по-рано, въглеродът е силен аустенитен стабилизатор и поради тези причини е важно да се предотврати добавянето му към заваръчния метал.
Феритните числа се извличат от диаграмата на Шефлер и диаграмата WRC-1992, които използват еквивалентни формули за никел и хром, за да изчислят стойността, която при нанасяне върху диаграмата дава нормализирано число. Феритно число между 0 и 7 съответства на обемния процент феритна кристална структура, присъстваща в заваръчния метал, но при по-високи проценти феритното число се увеличава по-бързо. Не забравяйте, че феритът в неръждаемата стомана не е същият като ферита от въглеродна стомана, а е фаза, наречена делта ферит. Аустенитната неръждаема стомана не претърпява фазови трансформации, свързани с високотемпературни процеси, като например термична обработка.
Образуването на ферит е желателно, защото е по-пластичен от аустенита, но трябва да се контролира. Ниското съдържание на ферит може да осигури на заваръчните шевове отлична устойчивост на корозия в някои приложения, но те са изключително склонни към горещи пукнатини по време на заваряване. За общи условия на употреба броят на феритите трябва да бъде между 5 и 10, но някои приложения може да изискват по-ниски или по-високи стойности. Феритите могат лесно да се проверят на работното място с феритен индикатор.
Тъй като споменахте, че имате проблеми с напукване и ниско съдържание на ферит, трябва внимателно да разгледате добавъчния си метал и да се уверите, че произвежда достатъчно ферит – около 8 би трябвало да са достатъчни. Също така, ако използвате флюсово дъгово заваряване (FCAW), тези добавъчни метали обикновено използват защитен газ от 100% въглероден диоксид или смес от 75% аргон и 25% CO2, което може да доведе до абсорбиране на въглерод от заваръчния метал. Можете да преминете към процеса на метало-дъгово заваряване (GMAW) и да използвате смес от 98% аргон и 2% кислород, за да намалите възможността за образуване на въглерод.
При заваряване на неръждаема стомана към въглеродна стомана трябва да се използва пълнителен материал E309L. Този пълнителен метал е специално използван за заваряване на разнородни метали и образува известно количество ферит, след като въглеродната стомана се разтвори в заваръчния шев. Тъй като въглеродната стомана абсорбира известно количество въглерод, към пълнителния метал се добавят феритни стабилизатори, за да се противодейства на склонността на въглерода да образува аустенит. Това ще помогне за предотвратяване на термично напукване по време на заваряване.
Така че, ако искате да поправите горещи пукнатини в заварки от аустенитна неръждаема стомана, проверете консистенцията на феритния пълнител и следвайте най-добрите практики за заваряване. Поддържайте топлинния вход под 50 kJ/in, поддържайте умерени до ниски температури между проходите и се уверете, че споените съединения са чисти преди запояване. Използвайте подходящ манометър, за да проверите количеството ферит върху заварката, като се фокусирате върху 5-10.
WELDER, известно преди като „Практическо заваряване днес“, представлява истинските хора, които произвеждат продуктите, които използваме и с които работим всеки ден. Това списание обслужва заваръчната общност в Северна Америка повече от 20 години.
Сега с пълен достъп до дигиталното издание на The FABRICATOR, лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Дигиталното издание на The Tube & Pipe Journal вече е напълно достъпно, осигурявайки лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Получете пълен дигитален достъп до списанието STAMPING, което представя най-новите технологии, най-добри практики и новини от индустрията за пазара на щамповане на метали.
Сега с пълен дигитален достъп до The Fabricator en Español, имате лесен достъп до ценни индустриални ресурси.