P: Nedavno smo započeli s radom koji zahtijeva da neke komponente budu izrađene prvenstveno od nehrđajućeg čelika 304, koji je zavaren sam sa sobom i s mekim čelikom. Imali smo problema s pucanjem zavara između nehrđajućeg čelika i nehrđajućeg čelika debljine do 3,8 cm. Spomenuto je da imamo nisku razinu ferita. Možete li objasniti što je to i kako to popraviti?
O: To je dobro pitanje. Da, možemo vam pomoći da shvatite što znači nizak ferit i kako ga spriječiti.
Prvo, pogledajmo definiciju nehrđajućeg čelika (SS) i kako se ferit odnosi na zavarene spojeve. Crni čelik i legure sadrže preko 50% željeza. To uključuje sve ugljične i nehrđajuće čelike, kao i određene druge skupine. Aluminij, bakar i titan ne sadrže željezo, pa su izvrsni primjeri legura koje ne sadrže željezo.
Glavne komponente ove legure su ugljični čelik s udjelom željeza od najmanje 90% i nehrđajući čelik s udjelom željeza od 70 do 80%. Da bi se klasificirala kao SS, mora imati dodano najmanje 11,5% kroma. Razine kroma iznad ovog minimalnog praga potiču stvaranje filma kromovog oksida na čeličnim površinama i sprječavaju stvaranje oksidacije poput hrđe (željezni oksid) ili korozije uzrokovane kemijskim djelovanjem.
Nehrđajući čelik se uglavnom dijeli u tri skupine: austenitni, feritni i martenzitni. Naziv im dolazi od kristalne strukture od koje su sastavljeni na sobnoj temperaturi. Druga uobičajena skupina je dupleks nehrđajući čelik, koji je ravnoteža između ferita i austenita u kristalnoj strukturi.
Austenitne klase, serije 300, sadrže 16% do 30% kroma i 8% do 40% nikla, tvoreći pretežno austenitnu kristalnu strukturu. Stabilizatori poput nikla, ugljika, mangana i dušika dodaju se tijekom procesa proizvodnje čelika kako bi se pomogao u formiranju omjera austenita i ferita. Neke uobičajene klase su 304, 316 i 347. Pruža dobru otpornost na koroziju; uglavnom se koristi u prehrambenoj, kemijskoj, farmaceutskoj i kriogenoj industriji. Kontrola stvaranja ferita pruža izvrsnu žilavost na niskim temperaturama.
Feritni nehrđajući čelik je klasa serije 400 koja je potpuno magnetska, sadrži 11,5% do 30% kroma i ima pretežno feritnu kristalnu strukturu. Kako bi se potaknulo stvaranje ferita, stabilizatori uključuju krom, silicij, molibden i niobij tijekom proizvodnje čelika. Ove vrste nehrđajućeg čelika često se koriste u ispušnim sustavima i pogonskim sklopovima automobila te imaju ograničenu primjenu na visokim temperaturama. Nekoliko često korištenih tipova: 405, 409, 430 i 446.
Martenzitne vrste, također poznate kao serija 400, kao što su 403, 410 i 440, su magnetske, sadrže 11,5% do 18% kroma i imaju martenzitnu kristalnu strukturu. Ova kombinacija ima najniži sadržaj zlata, što ih čini najjeftinijima za proizvodnju. Pružaju određenu otpornost na koroziju, vrhunsku čvrstoću i često se koriste u posuđu, stomatološkoj i kirurškoj opremi, posuđu i nekim vrstama alata.
Prilikom zavarivanja nehrđajućeg čelika, vrsta podloge i njezina primjena u radu odredit će odgovarajući dodatni metal koji će se koristiti. Ako koristite postupak sa zaštitnim plinom, možda ćete morati obratiti posebnu pozornost na smjese zaštitnih plinova kako biste spriječili određene probleme sa zavarivanjem.
Za lemljenje nehrđajućeg čelika 304 na sebe, trebat će vam elektroda E308/308L. "L" označava nizak udio ugljika, što pomaže u sprječavanju interkristalne korozije. Sadržaj ugljika u ovim elektrodama je manji od 0,03%, a kada se ta vrijednost prekorači, povećava se rizik od taloženja ugljika na granicama zrna i vezivanja kroma u stvaranje kromovih karbida, što učinkovito smanjuje otpornost čelika na koroziju. To postaje očito ako se korozija pojavi u zoni utjecaja topline (HAZ) zavara nehrđajućeg čelika. Još jedno razmatranje za nehrđajući čelik klase L je da ima nižu vlačnu čvrstoću na povišenim radnim temperaturama od ravnih nehrđajućih čelika.
Budući da je 304 austenitni tip nehrđajućeg čelika, odgovarajući metal zavara sadržavat će većinu austenita. Međutim, sama elektroda sadržavat će feritni stabilizator poput molibdena kako bi se potaknulo stvaranje ferita u metalu zavara. Proizvođači obično navode tipičan raspon količine ferita za metal zavara. Kao što je prethodno spomenuto, ugljik je jak austenitni stabilizator i iz tih razloga bitno je spriječiti njegovo dodavanje metalu zavara.
Feritni brojevi izvedeni su iz Schefflerovog dijagrama i dijagrama WRC-1992, koji koriste formule ekvivalenta nikla i kroma za izračun vrijednosti koja, kada se unese na dijagram, daje normalizirani broj. Feritni broj između 0 i 7 odgovara volumnom postotku feritne kristalne strukture prisutne u metalu zavara, međutim, pri većim postocima, feritni broj se brže povećava. Imajte na umu da ferit u SS nije isto što i ferit ugljičnog čelika, već faza koja se naziva delta ferit. Austenitni nehrđajući čelik ne prolazi kroz fazne transformacije povezane s procesima na visokim temperaturama kao što je toplinska obrada.
Stvaranje ferita je poželjno jer je duktilniji od austenita, ali se mora kontrolirati. Nizak sadržaj ferita može pružiti zavarenim spojevima izvrsnu otpornost na koroziju u nekim primjenama, ali su izuzetno skloni vrućim pukotinama tijekom zavarivanja. Za opće uvjete upotrebe, broj ferita trebao bi biti između 5 i 10, ali neke primjene mogu zahtijevati niže ili veće vrijednosti. Feriti se mogu lako provjeriti na radnom mjestu pomoću feritnog indikatora.
Budući da ste spomenuli da imate problema s pucanjem i niskim udjelom ferita, trebali biste pažljivo pogledati svoj dodatni metal i provjeriti proizvodi li dovoljno ferita - oko 8 bi trebalo biti dovoljno. Također, ako koristite zavarivanje punjenom žicom (FCAW), ovi dodatni metali obično koriste zaštitni plin od 100% ugljikovog dioksida ili smjesu od 75% argona i 25% CO2, što može uzrokovati apsorpciju ugljika u zavaru. Možete prijeći na postupak zavarivanja elektrolučnom žicom (GMAW) i koristiti smjesu od 98% argona i 2% kisika kako biste smanjili mogućnost taloženja ugljika.
Prilikom zavarivanja nehrđajućeg čelika s ugljičnim čelikom, mora se koristiti dodatni materijal E309L. Ovaj dodatni metal posebno se koristi za zavarivanje različitih metala i stvara određenu količinu ferita nakon što se ugljični čelik otopi u zavaru. Budući da ugljični čelik apsorbira dio ugljika, dodatnom metalu se dodaju feritni stabilizatori kako bi se suzbilo nastanak austenita od strane ugljika. To će pomoći u sprječavanju toplinskog pucanja tijekom zavarivanja.
Dakle, ako želite popraviti vruće pukotine u zavarima austenitnog nehrđajućeg čelika, provjerite konzistenciju feritnog dodatnog metala i slijedite najbolje prakse zavarivanja. Održavajte unos topline ispod 50 kJ/in, održavajte umjerene do niske temperature između prolaza i osigurajte da su lemni spojevi čisti prije lemljenja. Koristite odgovarajući mjerač za provjeru količine ferita na zavaru, fokusirajući se na 5-10.
WELDER, prije poznat kao Praktično zavarivanje danas, predstavlja stvarne ljude koji proizvode proizvode koje koristimo i s kojima radimo svaki dan. Ovaj časopis služi zajednici zavarivača u Sjevernoj Americi već više od 20 godina.
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju The FABRICATOR, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Digitalno izdanje časopisa The Tube & Pipe Journal sada je u potpunosti dostupno, omogućujući jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Ostvarite potpuni digitalni pristup časopisu STAMPING, koji sadrži najnoviju tehnologiju, najbolje prakse i vijesti iz industrije za tržište štancanja metala.
Sada s potpunim digitalnim pristupom časopisu The Fabricator en Español, imate jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.