स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग के लिए, इसकी धातु संरचना और संबंधित भौतिक एवं यांत्रिक गुणों को बनाए रखने के लिए उपयुक्त परिरक्षण गैस का चयन आवश्यक है। स्टेनलेस स्टील के लिए सामान्य परिरक्षण गैस तत्वों में आर्गन, हीलियम, ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन शामिल हैं (चित्र 1 देखें)। इन गैसों को विभिन्न वितरण विधियों, तार के प्रकार, आधार मिश्र धातुओं, वांछित बीड प्रोफाइल और गति के अनुरूप अलग-अलग अनुपातों में मिलाया जाता है।
स्टेनलेस स्टील की कम तापीय चालकता और शॉर्ट-सर्किट ट्रांसफर गैस मेटल आर्क वेल्डिंग (GMAW) की अपेक्षाकृत "ठंडी" प्रकृति के कारण, इस प्रक्रिया में 85% से 90% हीलियम (He), 10% तक आर्गन (Ar) और 2% से 5% कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) से युक्त "त्रि-मिश्रण" गैस की आवश्यकता होती है। एक सामान्य त्रि-मिश्रण में 90% He, 7-1/2% Ar और 2-1/2% CO2 होता है। हीलियम की उच्च आयनीकरण क्षमता शॉर्ट सर्किट के बाद आर्क उत्पन्न करने में सहायक होती है; इसकी उच्च तापीय चालकता के साथ, He का उपयोग पिघले हुए धातु के पूल की तरलता को बढ़ाता है। त्रि-मिश्रण का Ar घटक वेल्ड पूल को सामान्य रूप से परिरक्षण प्रदान करता है, जबकि CO2 आर्क को स्थिर करने के लिए एक प्रतिक्रियाशील घटक के रूप में कार्य करता है (विभिन्न परिरक्षण गैसें वेल्ड बीड प्रोफाइल को कैसे प्रभावित करती हैं, यह जानने के लिए चित्र 2 देखें)।
कुछ त्रि-घटक मिश्रण ऑक्सीजन का उपयोग स्टेबलाइज़र के रूप में कर सकते हैं, जबकि अन्य समान प्रभाव प्राप्त करने के लिए He/CO2/N2 मिश्रण का उपयोग करते हैं। कुछ गैस वितरकों के पास अपने स्वयं के गैस मिश्रण होते हैं जो अपेक्षित लाभ प्रदान करते हैं। डीलर समान प्रभाव वाले अन्य संचरण माध्यमों के लिए भी इन मिश्रणों की अनुशंसा करते हैं।
निर्माताओं की सबसे बड़ी गलती यह है कि वे माइल्ड स्टील के समान गैस मिश्रण (75% आर्गन/25% कार्बन डाइऑक्साइड) का उपयोग करके जीएमएडब्ल्यू स्टेनलेस स्टील को शॉर्ट-सर्किट करने का प्रयास करते हैं, आमतौर पर इसलिए क्योंकि वे एक अतिरिक्त सिलेंडर का खर्च नहीं उठाना चाहते। इस मिश्रण में कार्बन की मात्रा बहुत अधिक होती है। वास्तव में, सॉलिड वायर के लिए उपयोग की जाने वाली किसी भी शील्डिंग गैस में कार्बन डाइऑक्साइड की अधिकतम मात्रा 5% होनी चाहिए। इससे अधिक मात्रा का उपयोग करने से धातु का निर्माण होता है जिसे एल-ग्रेड मिश्र धातु नहीं माना जाता (एल-ग्रेड में कार्बन की मात्रा 0.03% से कम होती है)। शील्डिंग गैस में अत्यधिक कार्बन क्रोमियम कार्बाइड का निर्माण कर सकता है, जो संक्षारण प्रतिरोध और यांत्रिक गुणों को कम करता है। वेल्ड की सतह पर कालिख भी दिखाई दे सकती है।
एक अतिरिक्त जानकारी के रूप में, 300 श्रृंखला के आधार मिश्र धातुओं (308, 309, 316, 347) के लिए शॉर्टिंग जीएमएडब्ल्यू हेतु धातुओं का चयन करते समय, निर्माताओं को एलएसआई ग्रेड का चयन करना चाहिए। एलएसआई फिलर्स में कार्बन की मात्रा कम (0.02%) होती है और इसलिए अंतरकणीय संक्षारण के जोखिम की स्थिति में इनका विशेष रूप से सुझाव दिया जाता है। सिलिकॉन की उच्च मात्रा वेल्ड के गुणों, जैसे कि वेटिंग, में सुधार करती है, जिससे वेल्ड के ऊपरी भाग को समतल करने और निचले भाग में संलयन को बढ़ावा देने में मदद मिलती है।
शॉर्ट-सर्किट ट्रांसफर प्रक्रियाओं का उपयोग करते समय निर्माताओं को सावधानी बरतनी चाहिए। आर्क बुझने के कारण अपूर्ण संलयन हो सकता है, जिससे यह प्रक्रिया महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त हो जाती है। अधिक मात्रा में वेल्डिंग करते समय, यदि सामग्री ऊष्मा सहन कर सकती है (पल्स स्प्रे मोड का उपयोग करके वेल्ड की जाने वाली सबसे पतली सामग्री लगभग ≥ 1/16 इंच होती है), तो पल्स स्प्रे ट्रांसफर एक बेहतर विकल्प होगा। जहां सामग्री की मोटाई और वेल्ड स्थान अनुकूल हों, वहां स्प्रे ट्रांसफर जीएमएडब्ल्यू को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह अधिक सुसंगत संलयन प्रदान करता है।
उच्च ऊष्मा स्थानांतरण वाली इन विधियों में हीलियम परिरक्षण गैस की आवश्यकता नहीं होती है। 300 श्रृंखला मिश्र धातुओं की स्प्रे स्थानांतरण वेल्डिंग के लिए, आमतौर पर 98% आर्गन और 2% प्रतिक्रियाशील तत्व जैसे कार्बन डाइऑक्साइड या ऑक्सीजन का मिश्रण चुना जाता है। कुछ गैस मिश्रणों में नाइट्रोजन डाइऑक्साइड की थोड़ी मात्रा भी हो सकती है। नाइट्रोजन डाइऑक्साइड में उच्च आयनीकरण क्षमता और तापीय चालकता होती है, जो गीलापन को बढ़ावा देती है और तीव्र गति या बेहतर पारगम्यता प्रदान करती है; यह विरूपण को भी कम करती है।
पल्स्ड स्प्रे ट्रांसफर जीएमएडब्ल्यू के लिए, 100% आर्गन एक उपयुक्त विकल्प हो सकता है। क्योंकि पल्स्ड करंट आर्क को स्थिर करता है, इसलिए गैस को हमेशा सक्रिय तत्वों की आवश्यकता नहीं होती है।
फेरिटिक स्टेनलेस स्टील और डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील (फेराइट और ऑस्टेनाइट का 50/50 अनुपात) के लिए पिघले हुए पूल की प्रक्रिया धीमी होती है। इन मिश्र धातुओं के लिए, लगभग 70% आर्गन/30% हीलियम/2% कार्बन डाइऑक्साइड जैसा गैस मिश्रण बेहतर वेटिंग को बढ़ावा देता है और वेल्डिंग की गति को बढ़ाता है (चित्र 3 देखें)। इसी तरह के मिश्रण का उपयोग निकल मिश्र धातुओं की वेल्डिंग के लिए किया जा सकता है, लेकिन इससे वेल्ड सतह पर निकल ऑक्साइड बन जाते हैं (उदाहरण के लिए, 2% कार्बन डाइऑक्साइड या ऑक्सीजन मिलाने से ऑक्साइड की मात्रा बढ़ जाती है, इसलिए निर्माताओं को इनसे बचना चाहिए या इन पर काफी समय खर्च करने के लिए तैयार रहना चाहिए)। ये ऑक्साइड इतने कठोर होते हैं कि आमतौर पर वायर ब्रश से इन्हें हटाया नहीं जा सकता, इसलिए ये अपघर्षक होते हैं।
निर्माता आउट-ऑफ-सीटू वेल्डिंग के लिए फ्लक्स-कोर्डेड स्टेनलेस स्टील तारों का उपयोग करते हैं क्योंकि इन तारों में मौजूद स्लैग सिस्टम एक "शेल्फ" प्रदान करता है जो वेल्ड पूल को जमने के दौरान सहारा देता है। फ्लक्स की संरचना CO2 के प्रभावों को कम करती है, इसलिए फ्लक्स-कोर्डेड स्टेनलेस स्टील तार 75% Ar/25% CO2 और/या 100% CO2 गैस मिश्रण के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। हालांकि फ्लक्स-कोर्डेड तार की कीमत प्रति पाउंड अधिक हो सकती है, यह ध्यान देने योग्य है कि सभी स्थितियों में उच्च वेल्डिंग गति और जमाव दर से समग्र वेल्डिंग लागत कम हो सकती है। इसके अलावा, फ्लक्स-कोर्डेड तार एक पारंपरिक स्थिर वोल्टेज डीसी आउटपुट का उपयोग करता है, जिससे बुनियादी वेल्डिंग सिस्टम पल्स्ड GMAW सिस्टम की तुलना में कम खर्चीला और कम जटिल हो जाता है।
300 और 400 श्रृंखला की मिश्र धातुओं के लिए, गैस टंगस्टन आर्क वेल्डिंग (जीटीएडब्ल्यू) के लिए 100% आर्गन मानक विकल्प बना हुआ है। कुछ निकल मिश्र धातुओं की जीटीएडब्ल्यू के दौरान, विशेष रूप से मशीनीकृत प्रक्रियाओं के साथ, यात्रा की गति बढ़ाने के लिए थोड़ी मात्रा में हाइड्रोजन (5% तक) मिलाया जा सकता है (ध्यान दें कि कार्बन स्टील के विपरीत, निकल मिश्र धातुएं हाइड्रोजन क्रैकिंग के प्रति संवेदनशील नहीं होती हैं)।
सुपरडुप्लेक्स और सुपरडुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग के लिए, क्रमशः 98% आर्गन/2% नाइट्रोजन और 98% आर्गन/3% नाइट्रोजन अच्छे विकल्प हैं। वेल्डिंग की गीलापन क्षमता को लगभग 30% तक बढ़ाने के लिए हीलियम भी मिलाया जा सकता है। सुपरडुप्लेक्स या सुपरडुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग करते समय, लक्ष्य लगभग 50% फेराइट और 50% ऑस्टेनाइट के संतुलित माइक्रोस्ट्रक्चर वाला जोड़ बनाना होता है। क्योंकि माइक्रोस्ट्रक्चर का निर्माण शीतलन दर पर निर्भर करता है, और क्योंकि TIG वेल्ड पूल जल्दी ठंडा हो जाता है, 100% आर्गन का उपयोग करने पर अतिरिक्त फेराइट रह जाता है। जब नाइट्रोजन युक्त गैस मिश्रण का उपयोग किया जाता है, तो नाइट्रोजन पिघले हुए पूल में मिल जाती है और ऑस्टेनाइट के निर्माण को बढ़ावा देती है।
अधिकतम संक्षारण प्रतिरोध वाला संपूर्ण वेल्ड प्राप्त करने के लिए स्टेनलेस स्टील को जोड़ के दोनों किनारों को सुरक्षित रखना आवश्यक है। पीछे की तरफ सुरक्षा न करने से "सैकरीफिकेशन" या अत्यधिक ऑक्सीकरण हो सकता है, जिससे सोल्डर विफल हो सकता है।
उत्कृष्ट फिट या फिटिंग के पिछले हिस्से में सटीक कंटेनमेंट वाले टाइट बट फिटिंग में सपोर्ट गैस की आवश्यकता नहीं हो सकती है। यहां मुख्य मुद्दा ऑक्साइड जमाव के कारण ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र के अत्यधिक रंग परिवर्तन को रोकना है, जिसे बाद में यांत्रिक रूप से हटाना आवश्यक हो जाता है। तकनीकी रूप से, यदि पिछले हिस्से का तापमान 500 डिग्री फ़ारेनहाइट से अधिक हो जाता है, तो शील्डिंग गैस की आवश्यकता होती है। हालांकि, अधिक सुरक्षित दृष्टिकोण यह है कि 300 डिग्री फ़ारेनहाइट को सीमा के रूप में उपयोग किया जाए। आदर्श रूप से, बैकिंग में O2 का स्तर 30 PPM से कम होना चाहिए। अपवाद तब है जब वेल्ड के पिछले हिस्से को गॉज, ग्राइंड और वेल्ड किया जाएगा ताकि पूर्ण पेनिट्रेशन वेल्ड प्राप्त किया जा सके।
दो पसंदीदा सहायक गैसें N2 (सबसे सस्ती) और Ar (अधिक महंगी) हैं। छोटे उपकरणों के लिए या जब Ar स्रोत आसानी से उपलब्ध हों, तो इस गैस का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक हो सकता है और N2 की बचत के लायक नहीं हो सकता है। ऑक्सीकरण को कम करने के लिए 5% तक हाइड्रोजन मिलाया जा सकता है। कई तरह के व्यावसायिक विकल्प उपलब्ध हैं, लेकिन घर पर बने सहायक उपकरण और शुद्धिकरण बांध आम हैं।
स्टेनलेस स्टील में 10.5% या उससे अधिक क्रोमियम मिलाने से ही उसका रंग रोधक गुणधर्म प्राप्त होता है। इन गुणों को बनाए रखने के लिए सही वेल्डिंग शील्डिंग गैस का चयन और जोड़ के पिछले भाग की सुरक्षा में कुशल तकनीक आवश्यक है। स्टेनलेस स्टील महंगा होता है, और इसके उपयोग के कई अच्छे कारण हैं। शील्डिंग गैस या फिलर मेटल का चयन करते समय किसी भी प्रकार की लापरवाही करने का कोई औचित्य नहीं है। इसलिए, स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग के लिए गैस और फिलर मेटल का चयन करते समय हमेशा किसी जानकार गैस वितरक और फिलर मेटल विशेषज्ञ के साथ काम करना ही उचित होता है।
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