V: We zijn onlangs begonnen met werkzaamheden waarbij sommige componenten voornamelijk van roestvrij staal 304 moeten worden gemaakt. Dit staal wordt aan zichzelf en aan zacht staal gelast. We hebben problemen ondervonden met lasscheuren tussen roestvrij staal en roestvrij staal tot 3 cm dik. Er werd aangegeven dat we een laag ferrietgehalte hebben. Kunt u uitleggen wat dit is en hoe we dit kunnen oplossen?
A: Dat is een goede vraag. Ja, we kunnen u helpen begrijpen wat een laag ferrietgehalte inhoudt en hoe u dit kunt voorkomen.
Laten we eerst eens kijken naar de definitie van roestvrij staal (SS) en hoe ferriet zich verhoudt tot lasverbindingen. Zwart staal en legeringen bevatten meer dan 50% ijzer. Dit omvat alle koolstof- en roestvrij staalsoorten, 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 minimaal 90% en roestvrij staal met een ijzergehalte van 70 tot 80%. Om als roestvrij staal te worden geclassificeerd, moet er minimaal 11,5% chroom aan worden toegevoegd. Chroomgehaltes boven deze minimumdrempel bevorderen de vorming van een chroomoxidefilm op staaloppervlakken en voorkomen oxidatie zoals roest (ijzeroxide) of corrosie door chemische aantasting.
Roestvast staal wordt hoofdzakelijk onderverdeeld in drie groepen: austenitisch, ferritisch en martensitisch. Hun naam is afgeleid van de kristalstructuur bij kamertemperatuur waaruit ze bestaan. Een andere veelvoorkomende groep is duplex roestvast staal, dat een evenwichtige mix van ferriet en austeniet in de kristalstructuur heeft.
Austenitische staalsoorten uit de 300-serie bevatten 16% tot 30% chroom en 8% tot 40% nikkel, wat een overwegend austenitische kristalstructuur vormt. Stabilisatoren zoals nikkel, koolstof, mangaan en stikstof worden tijdens het staalproductieproces toegevoegd om de austeniet-ferrietverhouding te helpen bepalen. Enkele veelgebruikte staalsoorten zijn 304, 316 en 347. Biedt een goede corrosiebestendigheid; voornamelijk gebruikt in de voedingsmiddelen-, chemische, farmaceutische en cryogene industrie. Regulering van ferrietvorming zorgt voor een uitstekende taaiheid bij lage temperaturen.
Ferritisch RVS is een 400-serie kwaliteit die volledig magnetisch is, 11,5% tot 30% chroom bevat en een overwegend ferritische kristalstructuur heeft. Om de vorming van ferriet te bevorderen, bevatten stabilisatoren chroom, silicium, molybdeen en niobium tijdens de staalproductie. Deze soorten RVS worden veel gebruikt in uitlaatsystemen en aandrijflijnen van auto's en kennen beperkte toepassingen bij hoge temperaturen. Enkele veelgebruikte types zijn: 405, 409, 430 en 446.
Martensitische kwaliteiten, 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 apparatuur, kookgerei en sommige soorten gereedschap.
Bij het lassen van roestvast staal bepalen het type substraat en de toepassing ervan het juiste toevoegmateriaal. Als u een beschermgasproces gebruikt, moet u mogelijk speciale aandacht besteden aan de beschermgasmengsels om bepaalde problemen tijdens het lassen te voorkomen.
Om de 304 aan zichzelf te solderen, hebt u een E308/308L-elektrode nodig. "L" staat voor koolstofarm, wat intergranulaire corrosie helpt voorkomen. Het koolstofgehalte van deze elektroden is minder dan 0,03%. Bij overschrijding hiervan neemt het risico op koolstofafzetting aan de korrelgrenzen en chroombinding tot chroomcarbiden toe, wat de corrosiebestendigheid van het staal effectief vermindert. Dit wordt duidelijk als corrosie optreedt in de warmtebeïnvloede zone (HAZ) van roestvast staal. Een ander aspect van roestvast staal van klasse L is dat het een lagere treksterkte heeft bij hoge bedrijfstemperaturen dan recht roestvast staal.
Omdat 304 een austenitisch type roestvast staal is, zal het bijbehorende lasmetaal het grootste deel van de austeniet bevatten. De elektrode zelf bevat echter een ferrietstabilisator, zoals molybdeen, om de vorming van ferriet in het lasmetaal te bevorderen. Fabrikanten geven doorgaans een bereik aan 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 zijn afgeleid van de Scheffler-grafiek en de WRC-1992-grafiek, die met behulp van nikkel- en chroomequivalentformules de waarde berekenen die, wanneer uitgezet in de grafiek, een genormaliseerd getal oplevert. Een ferrietgetal tussen 0 en 7 komt overeen met het volumepercentage ferritische kristalstructuur in het lasmetaal. Bij hogere percentages neemt het ferrietgetal echter sneller toe. Houd er rekening mee dat ferriet in roestvrij staal niet hetzelfde is als ferriet in koolstofstaal, maar een fase die deltaferriet wordt genoemd. Austenitisch roestvast staal ondergaat geen fasetransformaties die gepaard gaan met hogetemperatuurprocessen zoals warmtebehandeling.
Ferrietvorming is wenselijk omdat het ductieler is dan austeniet, maar moet wel gecontroleerd worden. Het lage ferrietgehalte kan in sommige toepassingen zorgen voor een uitstekende corrosiebestendigheid bij lassen, maar is extreem gevoelig voor warmscheuren tijdens het lassen. Voor algemeen gebruik moet het aantal ferrieten tussen de 5 en 10 liggen, maar sommige toepassingen vereisen mogelijk lagere of hogere waarden. Ferrieten kunnen eenvoudig op de werkplek worden gecontroleerd met een ferrietindicator.
Aangezien u aangaf dat u problemen hebt met scheurvorming en een laag ferrietgehalte, moet u uw toevoegmateriaal eens goed bekijken en ervoor zorgen dat het voldoende ferriet produceert – ongeveer 8 zou voldoende moeten zijn. Als u gebruikmaakt van gevulde booglassen (FCAW), gebruiken deze toevoegmaterialen doorgaans een beschermgas van 100% koolstofdioxide of een mengsel van 75% argon en 25% CO2, waardoor het lasmetaal koolstof kan absorberen. U kunt overschakelen naar booglassen (GMAW) en een mengsel van 98% argon en 2% zuurstof gebruiken om de kans op koolstofafzetting te verkleinen.
Bij het lassen van roestvast staal aan koolstofstaal moet toevoegmateriaal E309L worden gebruikt. Dit toevoegmateriaal wordt speciaal gebruikt voor het lassen van verschillende metalen, waarbij een bepaalde hoeveelheid ferriet wordt gevormd nadat koolstofstaal in de las is opgelost. Omdat koolstofstaal koolstof absorbeert, worden ferrietstabilisatoren aan het toevoegmateriaal toegevoegd om de neiging van koolstof om austeniet te vormen tegen te gaan. Dit helpt thermische scheurvorming tijdens het lassen te voorkomen.
Kortom, als u hete scheuren in austenitisch roestvast staal wilt repareren, controleer dan of er voldoende ferriet als toevoegmateriaal aanwezig is en volg de juiste lasmethode. Houd de warmte-inbreng onder de 50 kJ/inch, handhaaf matige tot lage interpasstemperaturen en zorg ervoor dat de soldeerpunten schoon zijn voordat u gaat solderen. Gebruik een geschikte meter om de hoeveelheid ferriet op de las te controleren, met een streefwaarde van 5-10.
WELDER, voorheen Practical Welding Today, vertegenwoordigt de echte mensen die de producten maken waarmee we dagelijks werken. Dit magazine is al meer dan 20 jaar een begrip voor de lasgemeenschap in Noord-Amerika.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The FABRICATOR, eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de industrie.
De digitale editie van The Tube & Pipe Journal is nu volledig toegankelijk en biedt eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.
Krijg volledige digitale toegang tot het STAMPING Journal, met de nieuwste technologieën, best practices en nieuws uit de branche voor de metaalstansmarkt.
Nu hebt u met volledige digitale toegang tot The Fabricator en Español eenvoudig toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.