В: Наскоро започнахме работа, която изисква някои компоненти да бъдат изработени предимно от неръждаема стомана клас 304, която е заварена сама към себе си и към мека стомана. Имахме проблеми с напукване при заварки от неръждаема стомана към неръждаема стомана с дебелина до 1,25″. Беше споменато, че имаме нисък брой 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 нисък брой ферит 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 повече от 50% желязо. Това включва всички въглеродни и неръждаеми стомани и други дефинирани групи. Алуминият, медта и титанът не съдържат желязо, така че са отлични примери за цветни сплави.
Основните компоненти на тази сплав са въглеродна стомана с поне 90% желязо и неръждаема стомана (SS) с 70 до 80% желязо. За да бъде класифицирана като неръждаема стомана (SS), тя трябва да има поне 11,5% добавен хром. Нивата на хром над този минимален праг насърчават образуването на филми от хромов оксид върху стоманените повърхности и предотвратяват образуването на окисление, като ръжда (железен оксид) или корозия, причинена от химическа атака.
Неръждаемите стали (SS) се разделят основно на три групи: аустенит, ферит и мартензит. Името им идва от кристалната структура, която ги изгражда при стайна температура. Друга често срещана група са дуплексните неръждаеми стали, които представляват 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. За да се насърчи образуването на съотношение аустенит-ферит, по време на процеса на производство на стомана се добавят стабилизатори като никел, въглерод, манган и азот. Някои често срещани марки са 304, 316 и 347. Предлага добра устойчивост на корозия; използва се предимно в хранително-вкусовата промишленост, химическото обслужване, фармацевтичните и криогенните приложения. Контролът на образуването на ферит осигурява отлична нискотемпературна жилавост.
Феритната неръждаема стомана е клас 400, който е напълно магнитен, съдържа от 11,5% до 30% хром и има преобладаваща 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 електроцентралите и имат ограничени приложения при високи температури. Няколко често използвани вида са 405, 409, 430 и 446.
Мартензитните марки, също така идентифицирани от 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-ниското съдържание на злато, което ги прави най-евтините за производство. Те осигуряват известна устойчивост на корозия; отлична якост; 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 по време на работа ще определят подходящия добавъчен метал, който да използвате. Ако използвате процес на газова защита, може да се наложи да обърнете специално внимание на защитните газови смеси, за да предотвратите определени проблеми, свързани със заваряването.
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. Тези електроди имат съдържание на въглерод под 0,03%; всичко над това увеличава риска от утаяване на въглерод по границите на зърната и комбиниране с хром, за да образува хромови карбиди, което ефективно намалява корозионната устойчивост на стоманата. Това става очевидно, ако корозия възникне в зоната, засегната от топлина (HAZ) на заварени съединения от неръждаема стомана. Друго съображение за неръждаемата стомана клас L е, че те имат по-ниска якост на опън при повишени работни температури, отколкото директните марки неръждаема стомана.
Тъй като 304 е аустенитен тип 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 от количества ферит за заваръчния метал. Както бе споменато по-рано, въглеродът е силен аустенитен стабилизатор и поради тези причини е изключително 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 изчисляване на стойността, която, когато се нанесе на диаграмата, дава нормализирано число. Феритното число между 0 и 7 съответства на обемния процент от кристалната структура на ферита, присъстваща в заваръчния метал; при по-високи проценти обаче феритното число се увеличава с по-бърза скорост. Не забравяйте, че феритът в неръждаемата стомана не е същият като ферита от въглеродна стомана, а е фаза, наречена делта ферит. Аустенитната неръждаема стомана няма 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 доведе до заварки с отлична устойчивост на корозия в някои приложения, но е изключително склонно към горещо напукване по време на заваряване. За общи условия на употреба, броят на ферита трябва да бъде между 5 и 10, но за някои приложения може да са необходими по-ниски или по-високи стойности. Феритите могат лесно да се проверят на работното място с помощта на феритен индикатор.
Тъй като споменахте, че имате проблеми с напуквания и ниско съдържание на ферит, трябва внимателно да разгледате добавъчния си метал и да се уверите, че той произвежда достатъчно ферит – около 8 би трябвало да помогне. Също така, ако използвате флюсово дъгово заваряване (FCAW), тези добавъчни метали обикновено използват защитен газ от 100% въглероден диоксид или смес от 75% аргон/25% CO2, което може да причини поглъщане на въглерод в заваръчния метал. Може да пожелаете да преминете към процес на газово-метал дъгово заваряване (GMAW) и да използвате смес от 98% аргон/2% кислород, за да намалите възможността за поглъщане на въглерод.
За да заварявате неръждаема стомана към въглеродна стомана, трябва да използвате пълнителен материал E309L. Този пълнителен метал е специално използван за заваряване на разнородни метали и образува известно количество ферит, след като въглеродната стомана се разреди в заваръчния шев. Тъй като въглеродната стомана ще абсорбира известно количество въглерод, към пълнителния метал се добавят феритни стабилизатори, за да противодействат на склонността на въглерода да образува аустенит. Това ще помогне за предотвратяване на термично напукване при заваряване.
В обобщение, ако искате да елиминирате горещи пукнатини върху заварени съединения от аустенитна неръждаема стомана, проверете наличието на достатъчно феритен пълнител и следвайте добрите практики за заваряване. Поддържайте вложената топлина под 50 kJ/инч, поддържайте умерени до ниски междупреходни температури и се уверете, че споените съединения са без замърсявания преди запояване. Използвайте подходящ манометър, за да проверите количеството ферит върху завареното съединение, като се стремите към 5 до 10.
WELDER, известно преди като „Практическо заваряване днес“, представя 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.
Възползвайте се от пълен достъп до дигиталното издание на STAMPING Journal, което предоставя най-новите технологични постижения, най-добри практики и новини от индустрията за пазара на щамповане на метал.
Сега с пълен достъп до дигиталното издание на The Fabricator en Español, лесен достъп до ценни индустриални ресурси.