प्रश्न: हमने हाल ही में कुछ काम करना शुरू किया है जिसके लिए कुछ घटकों को मुख्य रूप से ग्रेड 304 स्टेनलेस स्टील से बनाने की आवश्यकता है, जिसे स्वयं और हल्के स्टील में वेल्डेड किया जाता है। हमने स्टेनलेस स्टील से 1.25 इंच मोटी स्टेनलेस स्टील वेल्ड पर कुछ क्रैकिंग मुद्दों का अनुभव किया है। यह उल्लेख किया गया था कि हमारे पास फेराइट की कम संख्या है। क्या आप समझा सकते हैं कि यह क्या है और इसे कैसे ठीक किया जाए?
उत्तर: यह एक अच्छा प्रश्न है। हां, हम आपको यह समझने में मदद कर सकते हैं कि कम फेराइट काउंट का क्या मतलब है और इसे कैसे रोका जा सकता है।
सबसे पहले, आइए स्टेनलेस स्टील (एसएस) की परिभाषा की समीक्षा करें और देखें कि फेराइट वेल्डेड जोड़ों से कैसे संबंधित है। काले स्टील और मिश्र धातुओं में 50% से अधिक लोहा होता है। इसमें सभी कार्बन और स्टेनलेस स्टील और अन्य परिभाषित समूह शामिल हैं। एल्यूमीनियम, तांबा और टाइटेनियम में लोहा नहीं होता है, इसलिए वे गैर-लौह मिश्र धातुओं के उत्कृष्ट उदाहरण हैं।
इस मिश्र धातु के मुख्य घटक हैं कार्बन स्टील जिसमें कम से कम 90% लोहा होता है और एसएस जिसमें 70 से 80% लोहा होता है। एसएस के रूप में वर्गीकृत होने के लिए, इसमें कम से कम 11.5% क्रोमियम मिला होना चाहिए। इस न्यूनतम सीमा से ऊपर क्रोमियम का स्तर स्टील की सतहों पर क्रोमियम ऑक्साइड फिल्मों के निर्माण को बढ़ावा देता है और ऑक्सीकरण गठन जैसे जंग (लौह ऑक्साइड) या रासायनिक हमले के कारण होने वाले क्षरण को रोकता है।
एसएस मुख्य रूप से तीन समूहों में विभाजित है: ऑस्टेनाइट, फेराइट और मार्टेंसाइट। उनका नाम कमरे के तापमान वाले क्रिस्टल संरचना से आता है जो उन्हें बनाता है। एक अन्य सामान्य समूह डुप्लेक्स एसएस है, जो क्रिस्टल संरचना में फेराइट और ऑस्टेनाइट के बीच संतुलन है।
ऑस्टेनिटिक ग्रेड, 300 श्रृंखला, में 16% से 30% क्रोमियम और 8% से 40% निकल होता है, जो मुख्य रूप से ऑस्टेनिटिक क्रिस्टल संरचना बनाता है। ऑस्टेनाइट-फेराइट अनुपात के गठन को बढ़ावा देने के लिए, स्टीलमेकिंग प्रक्रिया के दौरान निकल, कार्बन, मैंगनीज और नाइट्रोजन जैसे स्टेबलाइज़र जोड़े जाते हैं। कुछ सामान्य ग्रेड 304, 316 और 347 हैं। अच्छा संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है; मुख्य रूप से भोजन, रासायनिक सेवा, दवा और क्रायोजेनिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। फेराइट गठन का नियंत्रण उत्कृष्ट निम्न तापमान कठोरता प्रदान करता है।
फेरिटिक एसएस एक 400 श्रृंखला ग्रेड है जो पूरी तरह से चुंबकीय है, इसमें 11.5% से 30% क्रोमियम होता है, और इसमें फेरिटिक प्रमुख क्रिस्टल संरचना होती है। फेराइट के निर्माण को बढ़ावा देने के लिए, स्टील उत्पादन के दौरान स्टेबलाइजर्स में क्रोमियम, सिलिकॉन, मोलिब्डेनम और नियोबियम शामिल होते हैं। इन प्रकार के एसएस का उपयोग आमतौर पर ऑटोमोटिव निकास प्रणालियों और बिजली संयंत्रों में किया जाता है और इनके उच्च तापमान अनुप्रयोग सीमित होते हैं। कई सामान्य रूप से प्रयुक्त प्रकार 405, 409, 430 और 446 हैं।
मार्टेंसिटिक ग्रेड, जिन्हें 400 श्रृंखलाओं जैसे 403, 410 और 440 द्वारा भी पहचाना जाता है, चुंबकीय होते हैं, इनमें 11.5% से 18% क्रोमियम होता है, तथा क्रिस्टल संरचना के रूप में मार्टेंसाइट होता है। इस संयोजन में सोने की मात्रा सबसे कम होती है, जिसके कारण इनका उत्पादन सबसे कम खर्चीला होता है। ये कुछ हद तक संक्षारण प्रतिरोध, उत्कृष्ट शक्ति प्रदान करते हैं; तथा इनका उपयोग आमतौर पर टेबलवेयर, दंत चिकित्सा और शल्य चिकित्सा उपकरण, कुकवेयर और कुछ प्रकार के औजारों में किया जाता है।
जब आप एसएस को वेल्ड करते हैं, तो सब्सट्रेट का प्रकार और उसका सेवाकालीन अनुप्रयोग उपयोग के लिए उपयुक्त भराव धातु का निर्धारण करेगा। यदि आप गैस परिरक्षण प्रक्रिया का उपयोग करते हैं, तो आपको वेल्डिंग से संबंधित कुछ समस्याओं को रोकने के लिए परिरक्षण गैस मिश्रण पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता हो सकती है।
304 को स्वयं में सोल्डर करने के लिए, आपको E308/308L इलेक्ट्रोड की आवश्यकता होगी। "L" का अर्थ है कम कार्बन, जो अंतर-दानेदार संक्षारण को रोकने में मदद करता है। इन इलेक्ट्रोडों में कार्बन की मात्रा 0.03% से कम होती है; इससे ऊपर की मात्रा कार्बन के दानों की सीमाओं तक जमा होने और क्रोमियम के साथ मिलकर क्रोमियम कार्बाइड बनाने का जोखिम बढ़ाती है, जिससे स्टील का संक्षारण प्रतिरोध प्रभावी रूप से कम हो जाता है। यह तब स्पष्ट हो जाता है जब SS वेल्डेड जोड़ों के ताप प्रभावित क्षेत्र (HAZ) में संक्षारण होता है। L ग्रेड SS के लिए एक और विचार यह है कि उच्च सेवा तापमान पर प्रत्यक्ष SS ग्रेड की तुलना में उनकी तन्य शक्ति कम होती है।
चूंकि 304 SS का एक ऑस्टेनिटिक प्रकार है, इसलिए संबंधित वेल्ड धातु में अधिकांश ऑस्टेनाइट होगा। हालांकि, इलेक्ट्रोड में वेल्ड धातु में फेराइट के गठन को बढ़ावा देने के लिए मोलिब्डेनम जैसे फेराइट स्टेबलाइज़र शामिल होंगे। निर्माता आमतौर पर वेल्ड धातु के लिए फेराइट मात्रा की एक विशिष्ट श्रेणी सूचीबद्ध करते हैं। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, कार्बन एक मजबूत ऑस्टेनिटिक स्टेबलाइज़र है, और इन कारणों से इसे वेल्ड धातु में शामिल होने से रोकना महत्वपूर्ण है।
फेराइट संख्याएं शैफलर आरेख और WRC-1992 आरेख से ली गई हैं, जो मूल्य की गणना करने के लिए निकल और क्रोमियम समकक्ष सूत्रों का उपयोग करते हैं, जो आरेख पर अंकित होने पर एक सामान्यीकृत संख्या उत्पन्न करते हैं। 0 और 7 के बीच की फेराइट संख्या वेल्ड धातु में मौजूद फेराइट क्रिस्टल संरचना के आयतन प्रतिशत के अनुरूप होती है; हालांकि, उच्च प्रतिशत पर, फेराइट संख्या तेज दर से बढ़ती है। याद रखें कि SS में फेराइट कार्बन स्टील फेराइट के समान नहीं है, बल्कि एक चरण है जिसे डेल्टा फेराइट कहा जाता है। ऑस्टेनिटिक SS में उच्च तापमान प्रक्रियाओं जैसे कि ताप उपचार से जुड़े कोई चरण परिवर्तन नहीं होते हैं।
फेराइट का निर्माण वांछनीय है क्योंकि यह ऑस्टेनाइट की तुलना में अधिक लचीला है, लेकिन इसे नियंत्रित किया जाना चाहिए। कम फेराइट गणना कुछ अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के साथ वेल्ड का उत्पादन कर सकती है, लेकिन वेल्डिंग के दौरान गर्म दरार के लिए बेहद प्रवण होती है। सामान्य उपयोग की स्थितियों के लिए, फेराइट गणना 5 से 10 के बीच होनी चाहिए, लेकिन कुछ अनुप्रयोगों के लिए कम या उच्च मूल्यों की आवश्यकता हो सकती है। फेराइट को फेराइट संकेतक का उपयोग करके नौकरी पर आसानी से सत्यापित किया जा सकता है।
चूंकि आपने उल्लेख किया है कि आपके पास क्रैकिंग की समस्या है और फेराइट की संख्या कम है, इसलिए आपको अपने फिलर धातु पर बारीकी से नज़र डालने की ज़रूरत है और सुनिश्चित करें कि यह पर्याप्त फेराइट संख्या पैदा करता है - लगभग 8 से मदद मिलनी चाहिए। इसके अलावा, यदि आप फ्लक्स कोर्ड आर्क वेल्डिंग (FCAW) का उपयोग कर रहे हैं, तो ये फिलर धातुएं आमतौर पर 100% कार्बन डाइऑक्साइड परिरक्षण गैस या 75% आर्गन / 25% CO2 मिश्रण का उपयोग करती हैं, जो वेल्ड धातु में कार्बन अवशोषण का कारण बन सकती हैं। आप एक गैस धातु आर्क वेल्डिंग (GMAW) प्रक्रिया पर स्विच करना चाह सकते हैं और कार्बन पिकअप की संभावना को कम करने के लिए 98% आर्गन / 2% ऑक्सीजन मिश्रण का उपयोग कर सकते हैं।
SS को कार्बन स्टील में वेल्ड करने के लिए आपको E309L भराव सामग्री का उपयोग करना होगा। यह भराव धातु विशेष रूप से असमान धातुओं की वेल्डिंग के लिए उपयोग की जाती है और वेल्ड में कार्बन स्टील के पतला होने के बाद एक निश्चित मात्रा में फेराइट बनाती है। चूंकि कुछ कार्बन कार्बन स्टील में अवशोषित हो जाता है, इसलिए कार्बन की ऑस्टेनाइट बनाने की प्रवृत्ति का प्रतिकार करने के लिए फेराइट स्टेबलाइजर्स को भराव धातु में मिलाया जाता है। यह वेल्डिंग अनुप्रयोगों में थर्मल क्रैकिंग को रोकने में मदद करेगा।
संक्षेप में, यदि आप ऑस्टेनिटिक एसएस वेल्डेड जोड़ों पर गर्म दरारें खत्म करना चाहते हैं, तो पर्याप्त फेराइट भराव धातु की जांच करें और अच्छी वेल्डिंग पद्धति का पालन करें। ताप इनपुट को 50 kJ/इंच से नीचे रखें, मध्यम से कम इंटरपास तापमान बनाए रखें, और सुनिश्चित करें कि सोल्डरिंग से पहले सोल्डर जोड़ किसी भी संदूषण से मुक्त हों। वेल्डेड जोड़ पर फेराइट की मात्रा को सत्यापित करने के लिए एक उपयुक्त गेज का उपयोग करें, जिसका लक्ष्य 5 से 10 तक हो।
वेल्डर, जिसे पहले प्रैक्टिकल वेल्डिंग टुडे के नाम से जाना जाता था, उन वास्तविक लोगों को प्रदर्शित करता है जो उन उत्पादों को बनाते हैं जिनका हम हर दिन उपयोग करते हैं और जिनके साथ काम करते हैं। यह पत्रिका 20 से अधिक वर्षों से उत्तरी अमेरिका में वेल्डिंग समुदाय की सेवा कर रही है।
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