V: We zijn onlangs begonnen met werkzaamheden waarbij sommige onderdelen voornamelijk van roestvrij staal 304 moeten worden gemaakt. Dit staal wordt aan zichzelf en aan zacht staal gelast. We hebben problemen ondervonden met scheurvorming in de lasnaden tussen roestvrij staal en roestvrij staal met een dikte tot 3,17 cm (1,25 inch). Er werd aangegeven dat we een laag ferrietgehalte hebben. Kunt u uitleggen wat dit is en hoe we dit kunnen verhelpen?
A: Dat is een goede vraag. Ja, we kunnen u helpen begrijpen wat een laag ferrietgehalte betekent en hoe u dit kunt voorkomen.
Laten we eerst eens kijken naar de definitie van roestvrij staal (RVS) en hoe ferriet zich verhoudt tot lasverbindingen. Zwart staal en legeringen bevatten meer dan 50% ijzer. Dit geldt voor alle koolstof- en roestvrijstalen, evenals bepaalde andere groepen. Aluminium, koper en titanium bevatten geen ijzer en zijn daarom uitstekende voorbeelden van non-ferro legeringen.
De belangrijkste componenten van deze legering zijn koolstofstaal met een ijzergehalte van ten minste 90% en roestvast staal met een ijzergehalte van 70 tot 80%. Om als roestvast staal te worden geclassificeerd, moet er ten minste 11,5% chroom aan worden toegevoegd. Chroomgehaltes boven deze minimumdrempel bevorderen de vorming van een chroomoxidefilm op stalen oppervlakken en voorkomen de vorming van oxidatie, zoals roest (ijzeroxide), of chemische corrosie.
Roestvast staal wordt hoofdzakelijk onderverdeeld in drie groepen: austenitisch, ferritisch en martensitisch. De naam is afgeleid van de kristalstructuur waaruit ze bij kamertemperatuur zijn opgebouwd. Een andere veelvoorkomende groep is duplexroestvast staal, dat een evenwichtige mix is ​​van ferriet en austeniet in de kristalstructuur.
Austenitische staalsoorten, de 300-serie, bevatten 16% tot 30% chroom en 8% tot 40% nikkel, waardoor een overwegend austenitische kristalstructuur ontstaat. Stabilisatoren zoals nikkel, koolstof, mangaan en stikstof worden tijdens het staalproductieproces toegevoegd om de austeniet-ferrietverhouding te bevorderen. Enkele veelvoorkomende soorten zijn 304, 316 en 347. Ze bieden een goede corrosiebestendigheid en worden voornamelijk gebruikt in de voedingsmiddelen-, chemische, farmaceutische en cryogene industrie. De beheersing van de ferrietvorming zorgt voor een uitstekende taaiheid bij lage temperaturen.
Ferritisch roestvast staal is een kwaliteit uit de 400-serie die volledig magnetisch is, 11,5% tot 30% chroom bevat en een overwegend ferritische kristalstructuur heeft. Om de vorming van ferriet te bevorderen, worden tijdens de staalproductie stabilisatoren zoals chroom, silicium, molybdeen en niobium toegevoegd. Deze soorten roestvast staal worden veel gebruikt in uitlaatsystemen en aandrijflijnen van auto's en zijn slechts beperkt geschikt voor toepassingen bij hoge temperaturen. Enkele veelgebruikte typen zijn: 405, 409, 430 en 446.
Martensitische staalsoorten, ook wel de 400-serie genoemd, zoals 403, 410 en 440, zijn magnetisch, bevatten 11,5% tot 18% chroom en hebben een martensitische kristalstructuur. Deze combinatie heeft het laagste goudgehalte, waardoor ze het goedkoopst te produceren zijn. Ze bieden enige corrosiebestendigheid, superieure sterkte en worden veel gebruikt in serviesgoed, tandheelkundige en chirurgische instrumenten, kookgerei en bepaalde soorten gereedschap.
Bij het lassen van roestvrij staal bepalen het type substraat en de toepassing ervan welk toevoegmateriaal geschikt is. Als u een beschermgasproces gebruikt, moet u mogelijk speciale aandacht besteden aan de samenstelling van het beschermgas om bepaalde problemen tijdens het lassen te voorkomen.
Om 304 aan zichzelf te solderen, heb je een E308/308L-elektrode nodig. De "L" staat voor laag koolstofgehalte, wat intergranulaire corrosie helpt voorkomen. Het koolstofgehalte van deze elektroden is minder dan 0,03%. Als deze waarde wordt overschreden, neemt het risico op koolstofafzetting aan de korrelgrenzen en de vorming van chroomcarbiden toe, waardoor de corrosiebestendigheid van het staal afneemt. Dit wordt duidelijk als er corrosie optreedt in de warmtebeïnvloede zone (HAZ) van roestvrijstalen lassen. Een ander aandachtspunt voor roestvrij staal van klasse L is dat het een lagere treksterkte heeft bij hogere bedrijfstemperaturen dan roestvrij staal van de hogere klasse.
Omdat 304 een austenitisch roestvast staal is, zal het bijbehorende lasmetaal voornamelijk uit austeniet bestaan. De elektrode zelf bevat echter een ferrietstabilisator, zoals molybdeen, om de vorming van ferriet in het lasmetaal te bevorderen. Fabrikanten vermelden doorgaans een typisch bereik voor de hoeveelheid ferriet in een lasmetaal. Zoals eerder vermeld, is koolstof een sterke austenitische stabilisator en daarom is het essentieel om de toevoeging ervan aan het lasmetaal te voorkomen.
Ferrietgetallen worden afgeleid van de Scheffler-grafiek en de WRC-1992-grafiek, die gebruikmaken van formules voor nikkel- en chroomequivalenten om de waarde te berekenen die, wanneer uitgezet op de grafiek, een genormaliseerd getal oplevert. Een ferrietgetal tussen 0 en 7 komt overeen met het volumepercentage ferritische kristalstructuur dat aanwezig is in het lasmetaal; bij hogere percentages neemt het ferrietgetal echter sneller toe. Houd er rekening mee dat ferriet in roestvast staal niet hetzelfde is als ferriet in koolstofstaal, maar een fase die deltaferriet wordt genoemd. Austenitisch roestvast staal ondergaat geen faseovergangen die gepaard gaan met processen bij hoge temperaturen, zoals warmtebehandeling.
Ferrietvorming is wenselijk omdat het buigzamer is dan austeniet, maar moet wel gecontroleerd worden. Een laag ferrietgehalte kan in sommige toepassingen zorgen voor een uitstekende corrosiebestendigheid van de las, maar de las is dan ook zeer gevoelig voor warmscheuren. Voor algemeen gebruik moet het ferrietgehalte tussen de 5 en 10 liggen, maar voor sommige toepassingen kunnen lagere of hogere waarden nodig zijn. Ferriet kan eenvoudig op de werkplek worden gecontroleerd met een ferrietindicator.
Aangezien u problemen met scheurvorming en een laag ferrietgehalte meldt, is het raadzaam om uw lasvulmetaal nauwkeurig te controleren en te zorgen dat het voldoende ferriet produceert – een ferrietgehalte van ongeveer 8 zou voldoende moeten zijn. Als u gebruikmaakt van gevuld draadlassen (FCAW), wordt bij deze lasvulmetalen doorgaans een beschermgas van 100% kooldioxide of een mengsel van 75% argon en 25% CO2 gebruikt, wat kan leiden tot koolstofabsorptie in het lasmetaal. U kunt overschakelen naar metaalbooglassen (GMAW) en een mengsel van 98% argon en 2% zuurstof gebruiken om de kans op koolstofafzetting te verkleinen.
Bij het lassen van roestvrij staal aan koolstofstaal moet vulmateriaal E309L worden gebruikt. Dit vulmetaal is speciaal ontwikkeld voor het lassen van ongelijksoortige metalen en vormt een bepaalde hoeveelheid ferriet nadat het koolstofstaal in de las is opgelost. Omdat koolstofstaal koolstof absorbeert, worden ferrietstabilisatoren aan het vulmetaal toegevoegd om de neiging van koolstof tot austenietvorming tegen te gaan. Dit helpt thermische scheurvorming tijdens het lassen te voorkomen.
Samenvattend, als u hete scheuren in austenitische roestvrijstalen lassen wilt repareren, controleer dan of er voldoende ferrietvulmetaal aanwezig is en volg de juiste laspraktijken. Houd de warmte-inbreng onder de 50 kJ/inch, handhaaf matige tot lage temperaturen tussen de laslagen en zorg ervoor dat de soldeerverbindingen schoon zijn vóór het solderen. Gebruik een geschikte meter om de hoeveelheid ferriet op de las te controleren, streef naar een waarde van 5-10.
WELDER, voorheen Practical Welding Today, vertegenwoordigt de mensen die de producten maken waarmee we dagelijks werken. Dit tijdschrift bedient al meer dan 20 jaar de lasgemeenschap in Noord-Amerika.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The FABRICATOR, heeft u eenvoudig toegang tot waardevolle branchebronnen.
De digitale editie van The Tube & Pipe Journal is nu volledig toegankelijk en biedt gemakkelijke toegang tot waardevolle branchebronnen.
Krijg volledige digitale toegang tot het STAMPING Journal, met de nieuwste technologie, beste praktijken en branchenieuws voor de metaalstempelmarkt.
Nu u volledig digitaal toegang hebt tot The Fabricator en Español, hebt u eenvoudig toegang tot waardevolle branchebronnen.