Q: Vi er for nylig begyndt at udføre noget arbejde, der kræver, at nogle komponenter primært er fremstillet af 304 rustfrit stål, som er svejset til sig selv og til blødt stål. Vi har oplevet nogle problemer med svejsereevner mellem rustfrit stål og rustfrit stål op til 1,25" tykt. Det blev nævnt, at vi har lave ferritniveauer. Kan du forklare, hvad det er, og hvordan man løser det?
A: Det er et godt spørgsmål. Ja, vi kan hjælpe dig med at forstå, hvad lav ferrit betyder, og hvordan du kan forhindre det.
Lad os først se på definitionen af ​​rustfrit stål (SS), og hvordan ferrit relaterer sig til svejsede samlinger. Sort stål og legeringer indeholder over 50% jern. Dette omfatter alt kulstof- og rustfrit stål samt visse andre grupper. Aluminium, kobber og titanium indeholder ikke jern, så de er fremragende eksempler på ikke-jernholdige legeringer.
Hovedkomponenterne i denne legering er kulstofstål med et jernindhold på mindst 90 % og rustfrit stål med et jernindhold på 70 til 80 %. For at blive klassificeret som rustfrit stål skal det have tilsat mindst 11,5 % krom. Kromniveauer over denne minimumstærskel fremmer dannelsen af ​​en kromoxidfilm på ståloverflader og forhindrer dannelse af oxidation såsom rust (jernoxid) eller kemisk angrebskorrosion.
Rustfrit stål er hovedsageligt opdelt i tre grupper: austenitisk, ferritisk og martensitisk. Deres navn kommer fra den krystalstruktur, som de er sammensat af ved stuetemperatur. En anden almindelig gruppe er duplex rustfrit stål, 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. Stabilisatorer som nikkel, kulstof, mangan og nitrogen tilsættes under stålfremstillingsprocessen for at hjælpe med at danne austenit-ferrit-forholdet. Nogle almindelige kvaliteter er 304, 316 og 347. Giver god korrosionsbestandighed; anvendes hovedsageligt i fødevare-, kemisk-, farmaceutisk og kryogen industri. 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 overvejende ferritisk krystalstruktur. For at fremme dannelsen af ​​ferrit anvendes stabilisatorer som krom, silicium, molybdæn og niobium under stålproduktion. Disse typer rustfrit stål anvendes almindeligvis i udstødningssystemer og drivlinjer til biler og har begrænsede anvendelser ved høje temperaturer. Flere almindeligt anvendte typer er: 405, 409, 430 og 446.
Martensitiske kvaliteter, også kaldet 400-serien, såsom 403, 410 og 440, er magnetiske, indeholder 11,5% til 18% krom og har en martensitisk krystalstruktur. Denne kombination har det laveste guldindhold, hvilket gør dem til de billigste at producere. De giver en vis korrosionsbestandighed, overlegen styrke og bruges almindeligvis i service, tandlæge- og kirurgisk udstyr, køkkengrej og nogle typer værktøjer.
Når du svejser rustfrit stål, vil typen af ​​substrat og dets anvendelse i brugen bestemme det passende tilsatsmateriale, der skal anvendes. Hvis du bruger en beskyttelsesgasproces, skal du muligvis være særlig opmærksom på beskyttelsesgasblandinger for at forhindre visse problemer forbundet med svejsning.
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. Kulstofindholdet i disse elektroder er mindre end 0,03%. Hvis denne værdi overskrides, øges risikoen for kulstofaflejring ved korngrænserne og krombinding til dannelse af kromkarbider, hvilket effektivt reducerer stålets korrosionsbestandighed. Dette bliver tydeligt, hvis der opstår korrosion i den varmepåvirkede zone (HAZ) i svejsninger af rustfrit stål. En anden overvejelse for rustfrit stål af klasse L er, at det har lavere trækstyrke ved forhøjede driftstemperaturer end lige rustfri stålkvaliteter.
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 for mængden af ​​ferrit til et svejsemetal. Som tidligere nævnt er kulstof en stærk austenitisk stabilisator, og af disse grunde er det vigtigt at forhindre dets tilsætning til svejsemetalen.
Ferrittal er afledt af Scheffler-diagrammet og WRC-1992-diagrammet, som bruger nikkel- og kromækvivalentformler til at beregne den værdi, der, når den afbildes på diagrammet, giver et normaliseret tal. Et ferrittal mellem 0 og 7 svarer til volumenprocenten af ​​ferritisk krystalstruktur, 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 undergår ikke fasetransformationer forbundet med højtemperaturprocesser såsom varmebehandling.
Ferritdannelse er ønskelig, fordi den er mere duktil end austenit, men den skal kontrolleres. Det lave ferritindhold kan give svejsninger fremragende korrosionsbestandighed i nogle anvendelser, men de er ekstremt tilbøjelige til varme revner under svejsning. Til generel brug bør antallet af ferritter være mellem 5 og 10, men nogle anvendelser kan kræve lavere eller højere værdier. Ferritter kan nemt kontrolleres på arbejdspladsen med en ferritindikator.
Da du nævnte, at du har problemer med revner og lavt ferritterindhold, bør du se nærmere på dit tilsatsmateriale og sørge for, at det producerer nok ferritter – omkring 8 burde være nok. Hvis du bruger fluxkernesvejsning (FCAW), bruger disse tilsatsmaterialer typisk en beskyttelsesgas på 100 % kuldioxid eller en blanding af 75 % argon og 25 % CO2, hvilket kan få svejsemetallet til at absorbere kulstof. Du kan skifte til metalbuesvejsning (GMAW) og bruge en blanding på 98 % argon/2 % ilt for at reducere risikoen for kulstofaflejringer.
Ved svejsning af rustfrit stål til kulstofstål skal tilsatsmaterialet E309L anvendes. Dette tilsatsmateriale bruges specielt til svejsning af forskellige metaller, hvor det danner en vis mængde ferrit, efter at kulstofstålet er opløst i svejsningen. Da kulstofstålet absorberer noget kulstof, tilsættes ferritstabilisatorer til tilsatsmaterialet for at modvirke kulstoffets tendens til at danne austenit. Dette vil hjælpe med at forhindre termisk revnedannelse under svejsning.
Afslutningsvis, hvis du vil reparere varme revner i svejsninger af austenitisk rustfrit stål, skal du kontrollere for tilstrækkeligt ferrittilsatsmetal og følge god svejsepraksis. Hold varmetilførslen under 50 kJ/in, oprethold moderate til lave temperaturer mellem svejsningerne, og sørg for, at loddesamlingerne er rene før lodning. Brug en passende måler til at kontrollere mængden af ​​ferrit på svejsningen, og sigt efter 5-10.
WELDER, tidligere kaldet Practical Welding Today, repræsenterer de virkelige mennesker, der fremstiller de produkter, vi bruger og arbejder med hver dag. Dette magasin har betjent svejsemiljøet i Nordamerika i over 20 år.
Nu med fuld adgang til den digitale udgave af FABRICATOR, nem adgang til værdifulde ressourcer fra branchen.
Den digitale udgave af The Tube & Pipe Journal er nu fuldt tilgængelig og giver nem adgang til værdifulde ressourcer fra branchen.
Få fuld digital adgang til STAMPING Journal, der præsenterer den nyeste teknologi, bedste praksis og branchenyheder inden for metalprægningsmarkedet.
Nu med fuld digital adgang til The Fabricator på spansk har du nem adgang til værdifulde ressourcer fra branchen.