کار با فولاد ضد زنگ لزوماً دشوار نیست، اما جوشکاری آن نیاز به توجه دقیق به جزئیات دارد. این فولاد مانند فولاد نرم یا آلومینیوم گرما را از دست نمی‌دهد و اگر گرمای زیادی به آن وارد شود، ممکن است مقداری از مقاومت در برابر خوردگی خود را از دست بدهد. بهترین شیوه‌ها به حفظ مقاومت در برابر خوردگی آن کمک می‌کنند. تصویر: میلر الکتریک
مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ، آن را به انتخابی جذاب برای بسیاری از کاربردهای مهم لوله‌کشی، از جمله صنایع غذایی و آشامیدنی با خلوص بالا، داروسازی، مخازن تحت فشار و پتروشیمی تبدیل می‌کند. با این حال، این ماده مانند فولاد نرم یا آلومینیوم گرما را از بین نمی‌برد و جوشکاری نامناسب می‌تواند مقاومت در برابر خوردگی آن را کاهش دهد. اعمال گرمای ورودی بیش از حد و استفاده از فلز پرکننده نامناسب، دو عامل اصلی هستند.
پیروی از برخی از بهترین شیوه‌ها برای جوشکاری فولاد ضد زنگ می‌تواند به بهبود نتایج کمک کند و تضمین کند که فلز مقاومت در برابر خوردگی خود را حفظ می‌کند. علاوه بر این، ارتقاء فرآیند جوشکاری می‌تواند بدون به خطر انداختن کیفیت، مزایای بهره‌وری را به همراه داشته باشد.
در جوشکاری فولاد ضد زنگ، انتخاب فلز پرکننده برای کنترل میزان کربن بسیار مهم است. فلزات پرکننده مورد استفاده برای جوشکاری لوله‌های فولادی ضد زنگ باید عملکرد جوش را بهبود بخشیده و الزامات کاربرد را برآورده کنند.
به دنبال فلزات پرکننده با علامت "L" مانند ER308L باشید، زیرا آنها حداکثر کربن کمتری را فراهم می‌کنند که به حفظ مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای فولاد ضد زنگ کم کربن کمک می‌کند. جوشکاری یک فلز پایه کم کربن با فلزات پرکننده استاندارد، محتوای کربن اتصال جوش داده شده را افزایش می‌دهد و خطر خوردگی را افزایش می‌دهد. از فلزات پرکننده با علامت "H" خودداری کنید زیرا این فلزات محتوای کربن بالاتری دارند و برای کاربردهایی طراحی شده‌اند که نیاز به استحکام بالاتر در دماهای بالا دارند.
هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ، انتخاب فلز پرکننده با مقادیر کم عناصر کمیاب (که به عنوان ناخالصی نیز شناخته می‌شوند) نیز مهم است. این عناصر، عناصر باقیمانده در مواد اولیه مورد استفاده برای ساخت فلزات پرکننده، از جمله آنتیموان، آرسنیک، فسفر و گوگرد هستند. آنها می‌توانند تا حد زیادی بر مقاومت در برابر خوردگی مواد تأثیر بگذارند.
از آنجایی که فولاد ضد زنگ به گرمای ورودی بسیار حساس است، آماده‌سازی اتصال و مونتاژ مناسب نقش کلیدی در کنترل گرما برای حفظ خواص مواد ایفا می‌کنند. به دلیل وجود شکاف بین قطعات یا انطباق ناهموار، مشعل باید مدت بیشتری در یک مکان بماند و برای پر کردن این شکاف‌ها به فلز پرکننده بیشتری نیاز است. این امر می‌تواند باعث ایجاد گرما در ناحیه آسیب‌دیده شود که می‌تواند قطعه را بیش از حد گرم کند. انطباق ضعیف همچنین می‌تواند پر کردن شکاف و دستیابی به نفوذ جوش لازم را دشوارتر کند. مراقب باشید که قطعات تا حد امکان به طور کامل در فولاد ضد زنگ قرار گیرند.
تمیزی این ماده نیز بسیار مهم است. مقادیر بسیار کم آلودگی یا کثیفی در اتصالات جوش داده شده می‌تواند باعث ایجاد نقص‌هایی شود که استحکام و مقاومت در برابر خوردگی محصول نهایی را کاهش می‌دهد. برای تمیز کردن سطح زیرین قبل از جوشکاری، از یک برس مخصوص فولاد ضد زنگ استفاده کنید که قبلاً روی فولاد کربنی یا آلومینیوم استفاده نشده باشد.
در فولاد ضد زنگ، حساسیت‌زایی علت اصلی از دست دادن مقاومت در برابر خوردگی است. این اتفاق می‌تواند زمانی رخ دهد که دمای جوشکاری و سرعت خنک شدن بیش از حد نوسان داشته باشند و ریزساختار ماده را تغییر دهند.
این جوش OD روی لوله فولادی ضد زنگ، که با استفاده از GMAW و رسوب فلز تنظیم‌شده (RMD) بدون شستشوی معکوس پاس ریشه جوش داده شده است، از نظر ظاهر و کیفیت مشابه جوش‌های ساخته شده با GTAW شستشوی معکوس است.
بخش کلیدی مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ، اکسید کروم است. اما اگر میزان کربن در جوش خیلی زیاد باشد، کاربید کروم تشکیل می‌شود. این اکسیدها کروم را به هم متصل کرده و از تشکیل اکسید کروم مورد نظر که مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ را ایجاد می‌کند، جلوگیری می‌کنند. اگر اکسید کروم کافی وجود نداشته باشد، ماده خواص مطلوب را نخواهد داشت و خوردگی رخ خواهد داد.
پیشگیری از حساسیت‌زایی به انتخاب فلز پرکننده و کنترل گرمای ورودی بستگی دارد. همانطور که قبلاً ذکر شد، انتخاب فلز پرکننده کم کربن برای جوشکاری فولاد ضد زنگ مهم است. با این حال، گاهی اوقات برای تأمین استحکام در برخی کاربردها، کربن مورد نیاز است. کنترل گرما به ویژه زمانی اهمیت دارد که فلزات پرکننده کم کربن گزینه مناسبی نباشند.
مدت زمانی که جوش و ناحیه تحت تأثیر حرارت در دماهای بالا - که معمولاً 950 تا 1500 درجه فارنهایت (500 تا 800 درجه سانتیگراد) در نظر گرفته می‌شود - باقی می‌مانند را به حداقل برسانید. هرچه زمان لحیم‌کاری در این محدوده کمتر باشد، گرمای کمتری تولید می‌شود. همیشه دمای بین پاسی را در روش لحیم‌کاری کاربردی بررسی و مشاهده کنید.
گزینه دیگر استفاده از فلزات پرکننده طراحی شده با اجزای آلیاژی مانند تیتانیوم و نیوبیوم برای جلوگیری از تشکیل کاربید کروم است. از آنجا که این اجزا بر استحکام و چقرمگی نیز تأثیر می‌گذارند، این فلزات پرکننده را نمی‌توان در همه کاربردها استفاده کرد.
جوشکاری قوسی تنگستن-گاز (GTAW) برای پاس ریشه، روش سنتی جوشکاری لوله‌های فولادی ضد زنگ است. این روش معمولاً نیاز به شستشوی معکوس آرگون برای جلوگیری از اکسیداسیون در پشت جوش دارد. با این حال، استفاده از فرآیندهای جوشکاری سیمی در لوله‌های فولادی ضد زنگ روز به روز رایج‌تر می‌شود. در این کاربردها، درک چگونگی تأثیر گازهای محافظ مختلف بر مقاومت در برابر خوردگی مواد مهم است.
هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ با استفاده از فرآیند جوشکاری قوسی فلزی گازی (GMAW)، به طور سنتی از آرگون و دی اکسید کربن، مخلوطی از آرگون و اکسیژن یا مخلوط سه گاز (هلیوم، آرگون و دی اکسید کربن) استفاده می‌شود. به طور معمول، این مخلوط‌ها عمدتاً حاوی آرگون یا هلیوم و کمتر از 5٪ دی اکسید کربن هستند، زیرا دی اکسید کربن، کربن را به حوضچه جوش می‌رساند و خطر حساسیت را افزایش می‌دهد. آرگون خالص برای GMAW روی فولاد ضد زنگ توصیه نمی‌شود.
سیم جوش با هسته شار برای فولاد ضد زنگ به گونه‌ای طراحی شده است که با مخلوط سنتی 75٪ آرگون و 25٪ دی اکسید کربن کار کند. شار حاوی موادی است که برای جلوگیری از آلودگی جوش توسط کربن حاصل از گاز محافظ طراحی شده‌اند.
با تکامل فرآیندهای GMAW، جوشکاری لوله‌ها و تیوب‌های فولادی ضد زنگ ساده‌تر شده است. در حالی که برخی از کاربردها ممکن است هنوز به فرآیندهای GTAW نیاز داشته باشند، فرآیندهای پیشرفته سیم می‌توانند کیفیت مشابه و بهره‌وری بالاتری را در بسیاری از کاربردهای فولاد ضد زنگ ارائه دهند.
جوش‌های قطر داخلی فولاد ضد زنگ ساخته شده با GMAW RMD از نظر کیفیت و ظاهر مشابه جوش‌های قطر خارجی مربوطه هستند.
پاس ریشه با استفاده از یک فرآیند GMAW اتصال کوتاه اصلاح‌شده مانند رسوب فلز تنظیم‌شده (RMD) میلر، شستشوی معکوس را در برخی از کاربردهای فولاد ضد زنگ آستنیتی حذف می‌کند. پس از پاس ریشه RMD می‌توان از GMAW پالسی یا پاس‌های پرکننده و کلاهک جوشکاری قوسی با الکترود گدازآور استفاده کرد - تغییری که در مقایسه با استفاده از GTAW با پاکسازی معکوس، به خصوص در لوله‌های بزرگتر، باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه می‌شود.
RMD از انتقال فلز اتصال کوتاه با دقت کنترل‌شده برای تولید قوس و گودال جوش آرام و پایدار استفاده می‌کند. این امر احتمال دور سرد یا عدم ذوب، پاشش کمتر و پاس ریشه لوله با کیفیت بالاتر را کاهش می‌دهد. انتقال فلز با دقت کنترل‌شده همچنین رسوب قطرات یکنواخت و کنترل آسان‌تر حوضچه جوش و در نتیجه ورودی گرما و سرعت جوشکاری را فراهم می‌کند.
فرآیندهای غیرمتعارف می‌توانند بهره‌وری جوشکاری را افزایش دهند. هنگام استفاده از RMD، سرعت جوشکاری می‌تواند 6 تا 12 اینچ در دقیقه باشد. از آنجا که این فرآیند بدون گرمایش اضافی قطعات، بهره‌وری را افزایش می‌دهد، به حفظ خواص و مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ کمک می‌کند. کاهش ورودی گرما در این فرآیند همچنین به کنترل تغییر شکل زیرلایه کمک می‌کند.
این فرآیند GMAW پالسی، طول قوس کوتاه‌تر، مخروط‌های قوس باریک‌تر و گرمای ورودی کمتری نسبت به انتقال پالس اسپری معمولی ارائه می‌دهد. از آنجایی که این فرآیند حلقه بسته است، رانش قوس و تغییرات فاصله نوک تا قطعه کار عملاً حذف می‌شوند. این امر کنترل آسان‌تر گودال را برای جوشکاری درجا و خارج از محل فراهم می‌کند. در نهایت، اتصال GMAW پالسی برای مهره پرکننده و درپوش با RMD برای مهره ریشه، امکان انجام فرآیند جوشکاری با استفاده از یک سیم و یک گاز را فراهم می‌کند و زمان‌های تغییر فرآیند را از بین می‌برد.
مجله لوله و لوله (Tube & Pipe Journal) در سال ۱۹۹۰ اولین مجله‌ای بود که به خدمت‌رسانی به صنعت لوله‌های فلزی اختصاص داده شد. امروزه، این مجله تنها نشریه در آمریکای شمالی است که به این صنعت اختصاص داده شده و به معتبرترین منبع اطلاعات برای متخصصان لوله تبدیل شده است.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The FABRICATOR، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.
نسخه دیجیتالی مجله لوله و لوله اکنون به طور کامل در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می‌کند.
از دسترسی کامل به نسخه دیجیتال STAMPING Journal لذت ببرید، که آخرین پیشرفت‌های تکنولوژیکی، بهترین شیوه‌ها و اخبار صنعت را برای بازار مهرزنی فلزات ارائه می‌دهد.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The Fabricator به زبان اسپانیایی، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.