Q: Vi er for nylig begyndt at udføre noget arbejde, der kræver, at nogle komponenter primært er lavet af rustfrit stål i klasse 304, som er svejset til sig selv og til blødt stål. Vi har oplevet nogle problemer med revner i svejsninger mellem rustfrit stål og rustfrit stål med en tykkelse på op til 1,25 tommer. Det blev nævnt, at vi har lave ferrittal. Kan du forklare, hvad dette er, og hvordan man løser det?
A: Det er et godt spørgsmål. Ja, vi kan hjælpe dig med at forstå, hvad lave ferrittal betyder, og hvordan du kan forhindre det.
Lad os først gennemgå definitionen af ​​rustfrit stål (SS), og hvordan ferrit relaterer sig til svejsede samlinger. Sort stål og legeringer indeholder mere end 50% jern. Dette inkluderer alle kulstof- og rustfrit ståltyper og andre definerede grupper. Aluminium, kobber og titanium indeholder ikke jern, så de er fremragende eksempler på ikke-jernholdige legeringer.
Hovedkomponenterne i denne legering er kulstofstål med mindst 90% jern og rustfrit stål med 70 til 80% jern. For at blive klassificeret som rustfrit stål skal det have mindst 11,5% tilsat krom. Kromniveauer over denne minimumstærskel fremmer dannelsen af ​​kromoxidfilm på ståloverflader og forhindrer oxidationsdannelse såsom rust (jernoxid) eller korrosion forårsaget af kemiske angreb.
SS er hovedsageligt opdelt i tre grupper: austenit, ferrit og martensit. Deres navn kommer fra den stuetemperaturkrystalstruktur, de består af. En anden almindelig gruppe er duplex SS, som er en balance mellem ferrit og austenit i krystalstrukturen.
Austenitiske kvaliteter, 300-serien, indeholder 16% til 30% krom og 8% til 40% nikkel, hvilket danner en overvejende austenitisk krystalstruktur. For at fremme dannelsen af ​​austenit-ferritforholdet tilsættes stabilisatorer som nikkel, kulstof, mangan og nitrogen under stålfremstillingsprocessen. Nogle almindelige kvaliteter er 304, 316 og 347. Tilbyder god korrosionsbestandighed; anvendes primært i fødevarer, kemiske tjenester, farmaceutiske og kryogene applikationer. Kontrol af ferritdannelse giver fremragende sejhed ved lave temperaturer.
Ferritisk rustfrit stål er en kvalitet i 400-serien, der er fuldt magnetisk, indeholder 11,5% til 30% krom og har en ferritisk krystalstruktur. For at fremme dannelsen af ​​ferrit omfatter stabilisatorer krom, silicium, molybdæn og niobium under stålproduktion. Disse typer rustfrit stål anvendes almindeligvis i udstødningssystemer til biler og kraftværker og har begrænsede anvendelser ved høje temperaturer. Flere almindeligt anvendte typer er 405, 409, 430 og 446.
Martensitiske kvaliteter, også identificeret ved 400-serien såsom 403, 410 og 440, er magnetiske, indeholder 11,5% til 18% krom og har martensit som krystalstruktur. Denne kombination har det laveste guldindhold, hvilket gør dem til de billigste at producere. De giver en vis korrosionsbestandighed; fremragende styrke; og bruges almindeligvis i service, tandlæge- og kirurgisk udstyr, køkkengrej og visse typer værktøjer.
Når du svejser rustfrit stål, vil typen af ​​substrat og dets anvendelse bestemme det passende tilsatsmateriale. Hvis du bruger en gasbeskyttelsesproces, skal du muligvis være særlig opmærksom på beskyttelsesgasblandinger for at forhindre visse svejserelaterede problemer.
For at lodde 304 til sig selv skal du bruge en E308/308L elektrode. "L" står for lavt kulstofindhold, hvilket hjælper med at forhindre intergranulær korrosion. Disse elektroder har et kulstofindhold under 0,03%; alt over dette øger risikoen for, at kulstof udfældes til korngrænser og kombineres med krom for at danne kromkarbider, hvilket effektivt reducerer stålets korrosionsbestandighed. Dette bliver tydeligt, hvis der opstår korrosion i den varmepåvirkede zone (HAZ) af SS-svejsede samlinger. En anden overvejelse for L-kvalitet SS er, at de har lavere trækstyrke ved forhøjede driftstemperaturer end direkte SS-kvaliteter.
Da 304 er en austenitisk type rustfrit stål, vil det tilsvarende svejsemetal indeholde det meste af austenitten. Selve elektroden vil dog indeholde en ferritstabilisator, såsom molybdæn, for at fremme dannelsen af ​​ferrit i svejsemetalen. Producenter angiver normalt et typisk interval af ferritmængder for svejsemetalen. Som tidligere nævnt er kulstof en stærk austenitisk stabilisator, og af disse grunde er det afgørende at forhindre, at det tilsættes svejsemetalen.
Ferrittal er afledt af Schaeffler-diagrammet og WRC-1992-diagrammet, som bruger nikkel- og kromækvivalentformler til at beregne værdien, som, når de plottes på diagrammet, giver et normaliseret tal. Ferrittallet mellem 0 og 7 svarer til volumenprocenten af ​​ferritkrystalstrukturen, der er til stede i svejsemetallet; ved højere procentdele stiger ferrittallet dog hurtigere. Husk, at ferrit i rustfrit stål ikke er det samme som kulstofstålsferrit, men en fase kaldet deltaferrit. Austenitisk rustfrit stål har ingen fasetransformationer forbundet med højtemperaturprocesser såsom varmebehandling.
Dannelsen af ​​ferrit er ønskelig, fordi den er mere duktil end austenit, men den skal kontrolleres. Lavt ferrittal kan producere svejsninger med fremragende korrosionsbestandighed i nogle anvendelser, men er ekstremt tilbøjelige til varme revner under svejsning. Til generelle brugsforhold bør ferrittallet være mellem 5 og 10, men til nogle anvendelser kan lavere eller højere værdier være nødvendige. Ferritter kan let verificeres på jobbet ved hjælp af en ferritindikator.
Da du nævnte, at du har problemer med revner og et lavt ferrittal, skal du se nærmere på dit tilsatsmateriale og sørge for, at det producerer nok ferrittal – omkring 8 burde hjælpe. Hvis du bruger fluxkernesvejsning (FCAW), bruger disse tilsatsmaterialer typisk en beskyttelsesgas på 100 % kuldioxid eller en blanding på 75 % argon/25 % CO2, hvilket kan forårsage kulstofoptagelse i svejsemetallet. Du kan skifte til en gasmetalbuesvejsningsproces (GMAW) og bruge en blanding på 98 % argon/2 % ilt for at reducere risikoen for kulstofoptagelse.
For at svejse rustfrit stål til kulstofstål skal du bruge E309L tilsatsmateriale. Dette tilsatsmateriale bruges specielt til svejsning af forskellige metaller og danner en vis mængde ferrit, efter at kulstofstålet er fortyndet i svejsningen. Da noget kulstof absorberes i kulstofstål, tilsættes ferritstabilisatorer til tilsatsmaterialet for at modvirke kulstoffets tendens til at danne austenit. Dette vil hjælpe med at forhindre termisk revnedannelse i svejseapplikationer.
Kort sagt, hvis du vil eliminere varme revner på austenitiske svejsede samlinger af rustfrit stål, skal du kontrollere tilstrækkeligt ferrittilsatsmetal og følge god svejsepraksis. Hold varmetilførslen under 50 kJ/tomme, oprethold moderate til lave temperaturer mellem lodningerne, og sørg for, at loddesamlingerne er fri for kontaminering før lodning. Brug en passende måler til at kontrollere mængden af ​​ferrit på svejsesamlingen, og sigt efter 5 til 10.
WELDER, tidligere kendt som Practical Welding Today, præsenterer de virkelige mennesker, der fremstiller de produkter, vi bruger og arbejder med hver dag. Dette magasin har tjent svejsemiljøet i Nordamerika i over 20 år.
Nu med fuld adgang til den digitale udgave af The FABRICATOR, nem adgang til værdifulde ressourcer i branchen.
Den digitale udgave af The Tube & Pipe Journal er nu fuldt tilgængelig og giver nem adgang til værdifulde ressourcer fra branchen.
Få fuld adgang til den digitale udgave af STAMPING Journal, som leverer de seneste teknologiske fremskridt, bedste praksis og branchenyheder til markedet for metalprægning.
Nu med fuld adgang til den digitale udgave af The Fabricator på spansk, nem adgang til værdifulde ressourcer fra branchen.