P: Nedavno smo počeli s radom koji zahtijeva da neke komponente budu izrađene prvenstveno od nehrđajućeg čelika 304, koji je zavaren sam za sebe i za meki čelik. Imali smo problema s pucanjem zavara između nehrđajućeg čelika i nehrđajućeg čelika debljine do 3,8 cm. Spomenuto je da imamo nizak nivo ferita. Možete li objasniti šta je to i kako to popraviti?
O: To je dobro pitanje. Da, možemo vam pomoći da shvatite šta znači nizak ferit i kako to spriječiti.
Prvo, pogledajmo definiciju nehrđajućeg čelika (SS) i kako se ferit odnosi na zavarene spojeve. Crni čelik i legure sadrže preko 50% željeza. To uključuje sve ugljične i nehrđajuće čelike, kao i određene druge grupe. Aluminij, bakar i titan ne sadrže željezo, tako da su odlični primjeri legura obojenih metala.
Glavne komponente ove legure su ugljični čelik sa sadržajem željeza od najmanje 90% i nehrđajući čelik sa sadržajem željeza od 70 do 80%. Da bi se klasificirala kao SS, mora imati najmanje 11,5% dodanog hroma. Nivoi hroma iznad ovog minimalnog praga podstiču stvaranje filma hrom oksida na čeličnim površinama i sprečavaju stvaranje oksidacije poput hrđe (željezni oksid) ili korozije usljed hemijskog napada.
Nehrđajući čelik se uglavnom dijeli u tri grupe: austenitni, feritni i martenzitni. Njihov naziv dolazi od kristalne strukture od koje su sastavljeni na sobnoj temperaturi. Druga uobičajena grupa je dupleks nehrđajući čelik, koji predstavlja ravnotežu između ferita i austenita u kristalnoj strukturi.
Austenitne klase, serija 300, sadrže 16% do 30% hroma i 8% do 40% nikla, formirajući pretežno austenitnu kristalnu strukturu. Stabilizatori poput nikla, ugljika, mangana i dušika dodaju se tokom procesa proizvodnje čelika kako bi se pomogao u formiranju odnosa austenita i ferita. Neke uobičajene klase su 304, 316 i 347. Pruža dobru otpornost na koroziju; uglavnom se koristi u prehrambenoj, hemijskoj, farmaceutskoj i kriogenoj industriji. Kontrola stvaranja ferita pruža odličnu žilavost na niskim temperaturama.
Feritni nehrđajući čelik je klasa serije 400 koja je potpuno magnetska, sadrži 11,5% do 30% hroma i ima pretežno feritnu kristalnu strukturu. Da bi se podstaklo stvaranje ferita, stabilizatori uključuju hrom, silicijum, molibden i niobijum tokom proizvodnje čelika. Ove vrste nehrđajućeg čelika se često koriste u automobilskim ispušnim sistemima i pogonskim sklopovima i imaju ograničenu primjenu na visokim temperaturama. Nekoliko često korištenih tipova: 405, 409, 430 i 446.
Martenzitne klase, također poznate kao serija 400, kao što su 403, 410 i 440, su magnetske, sadrže 11,5% do 18% hroma i imaju martenzitnu kristalnu strukturu. Ova kombinacija ima najniži sadržaj zlata, što ih čini najjeftinijim za proizvodnju. Pružaju određenu otpornost na koroziju, superiornu čvrstoću i često se koriste u posuđu, stomatološkoj i hirurškoj opremi, posuđu i nekim vrstama alata.
Prilikom zavarivanja nehrđajućeg čelika, vrsta podloge i njena primjena u radu odredit će odgovarajući dodatni metal koji će se koristiti. Ako koristite postupak sa zaštitnim plinom, možda ćete morati obratiti posebnu pažnju na mješavine zaštitnih plinova kako biste spriječili određene probleme povezane sa zavarivanjem.
Za lemljenje čelika 304 sam za sebe, trebat će vam elektroda E308/308L. "L" označava nizak sadržaj ugljika, što pomaže u sprječavanju interkristalne korozije. Sadržaj ugljika u ovim elektrodama je manji od 0,03%, ako se ova vrijednost prekorači, povećava se rizik od taloženja ugljika na granicama zrna i vezivanja hroma u formiranje hromovih karbida, što efektivno smanjuje otpornost čelika na koroziju. To postaje očigledno ako se korozija pojavi u zoni uticaja toplote (HAZ) zavara od nehrđajućeg čelika. Još jedna stvar koju treba uzeti u obzir kod nehrđajućeg čelika klase L je da imaju nižu zateznu čvrstoću na povišenim radnim temperaturama od ravnih vrsta nehrđajućeg čelika.
Budući da je 304 austenitni tip nehrđajućeg čelika, odgovarajući metal zavara će sadržavati većinu austenita. Međutim, sama elektroda će sadržavati feritni stabilizator, poput molibdena, kako bi se potaknulo stvaranje ferita u metalu zavara. Proizvođači obično navode tipičan raspon količine ferita za metal zavara. Kao što je prethodno spomenuto, ugljik je jak austenitni stabilizator i iz tih razloga je bitno spriječiti njegovo dodavanje metalu zavara.
Feritni brojevi su izvedeni iz Schefflerovog dijagrama i WRC-1992 dijagrama, koji koriste formule ekvivalenta nikla i kroma za izračunavanje vrijednosti koja, kada se unese na dijagram, daje normalizirani broj. Feritni broj između 0 i 7 odgovara volumskom procentu feritne kristalne strukture prisutne u metalu zavara, međutim, pri većim procentima, feritni broj se brže povećava. Imajte na umu da ferit u SS nije isto što i ferit ugljičnog čelika, već faza koja se naziva delta ferit. Austenitni nehrđajući čelik ne prolazi kroz fazne transformacije povezane s procesima na visokim temperaturama kao što je termička obrada.
Formiranje ferita je poželjno jer je duktilniji od austenita, ali se mora kontrolisati. Nizak sadržaj ferita može pružiti zavarenim spojevima odličnu otpornost na koroziju u nekim primjenama, ali su izuzetno skloni vrućim pukotinama tokom zavarivanja. Za opštu upotrebu, broj ferita treba da bude između 5 i 10, ali neke primjene mogu zahtijevati niže ili veće vrijednosti. Feriti se mogu lako provjeriti na radnom mjestu pomoću indikatora ferita.
Budući da ste spomenuli da imate problema s pucanjem i niskim sadržajem ferita, trebali biste pažljivo pogledati dodatni metal i uvjeriti se da proizvodi dovoljno ferita – oko 8 bi trebalo biti dovoljno. Također, ako koristite zavarivanje punjenom žicom (FCAW), ovi dodatni metali obično koriste zaštitni plin od 100% ugljičnog dioksida ili smjesu od 75% argona i 25% CO2, što može uzrokovati apsorpciju ugljika u zavaru. Možete preći na postupak zavarivanja elektrolučnom žicom (GMAW) i koristiti smjesu od 98% argona i 2% kisika kako biste smanjili mogućnost taloženja ugljika.
Prilikom zavarivanja nehrđajućeg čelika sa ugljičnim čelikom, mora se koristiti dodatni materijal E309L. Ovaj dodatni materijal se posebno koristi za zavarivanje različitih metala, formirajući određenu količinu ferita nakon što se ugljični čelik rastvori u zavaru. Budući da ugljični čelik apsorbira određenu količinu ugljika, u dodatni materijal se dodaju feritni stabilizatori kako bi se suprotstavili tendenciji ugljika da formira austenit. Ovo će pomoći u sprječavanju termičkog pucanja tokom zavarivanja.
Zaključno, ako želite popraviti vruće pukotine u zavarenim spojevima austenitnog nehrđajućeg čelika, provjerite ima li dovoljno feritnog dodatnog metala i slijedite dobru praksu zavarivanja. Održavajte unos topline ispod 50 kJ/in, održavajte umjerene do niske temperature između prolaza i osigurajte da su lemni spojevi čisti prije lemljenja. Koristite odgovarajući mjerač za provjeru količine ferita na zavarenom spoju, ciljajući na 5-10.
WELDER, ranije poznat kao Praktično zavarivanje danas, predstavlja stvarne ljude koji proizvode proizvode koje koristimo i s kojima radimo svaki dan. Ovaj časopis služi zajednici zavarivača u Sjevernoj Americi već preko 20 godina.
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju The FABRICATOR, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Digitalno izdanje časopisa The Tube & Pipe Journal sada je u potpunosti dostupno, omogućavajući jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Ostvarite potpuni digitalni pristup časopisu STAMPING, koji sadrži najnoviju tehnologiju, najbolje prakse i vijesti iz industrije za tržište štancanja metala.
Sada, uz potpuni digitalni pristup časopisu The Fabricator en Español, imate jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.