Spørsmål: Vi har nylig begynt å gjøre noe arbeid som krever at noen komponenter hovedsakelig er laget av 304 rustfritt stål, som er sveiset til seg selv og til bløtt stål. Vi har opplevd noen problemer med sveisesprekker mellom rustfritt stål og rustfritt stål opptil 1,25 tommer tykt. Det ble nevnt at vi har lave ferrittnivåer. Kan du forklare hva det er og hvordan du kan fikse det?
A: Det er et godt spørsmål. Ja, vi kan hjelpe deg med å forstå hva lav ferritt betyr og hvordan du kan forhindre det.
La oss først se på definisjonen av rustfritt stål (SS) og hvordan ferritt forholder seg til sveisede skjøter. Svart stål og legeringer inneholder over 50 % jern. Dette inkluderer alt karbon- og rustfritt stål, samt visse andre grupper. Aluminium, kobber og titan inneholder ikke jern, så de er utmerkede eksempler på ikke-jernholdige legeringer.
Hovedkomponentene i denne legeringen er karbonstål med et jerninnhold på minst 90 % og rustfritt stål med et jerninnhold på 70 til 80 %. For å bli klassifisert som rustfritt stål, må det ha minst 11,5 % tilsatt krom. Kromnivåer over denne minimumsterskelen fremmer dannelsen av en kromoksidfilm på ståloverflater og forhindrer dannelse av oksidasjon som rust (jernoksid) eller kjemisk angrepskorrosjon.
Rustfritt stål er hovedsakelig delt inn i tre grupper: austenittisk, ferrittisk og martensittisk. Navnet deres kommer fra krystallstrukturen de er satt sammen av ved romtemperatur. En annen vanlig gruppe er dupleks rustfritt stål, som er en balanse mellom ferritt og austenitt i krystallstrukturen.
Austenittiske kvaliteter, 300-serien, inneholder 16 % til 30 % krom og 8 % til 40 % nikkel, og danner en overveiende austenittisk krystallstruktur. Stabilisatorer som nikkel, karbon, mangan og nitrogen tilsettes under stålproduksjonsprosessen for å bidra til å danne austenitt-ferritt-forholdet. Noen vanlige kvaliteter er 304, 316 og 347. Gir god korrosjonsbestandighet; brukes hovedsakelig i næringsmiddel-, kjemisk-, farmasøytisk og kryogen industri. Kontroll av ferrittdannelse gir utmerket seighet ved lave temperaturer.
Ferritisk rustfritt stål er en kvalitet i 400-serien som er helmagnetisk, inneholder 11,5 % til 30 % krom og har en overveiende ferritisk krystallstruktur. For å fremme dannelsen av ferritt, brukes stabilisatorer som krom, silisium, molybden og niob under stålproduksjon. Disse typene rustfritt stål brukes ofte i eksosanlegg og drivlinjer i biler, og har begrensede høytemperaturapplikasjoner. Flere vanlige typer brukes: 405, 409, 430 og 446.
Martensittiske kvaliteter, også referert til som 400-serien, som 403, 410 og 440, er magnetiske, inneholder 11,5 % til 18 % krom og har en martensittisk krystallstruktur. Denne kombinasjonen har det laveste gullinnholdet, noe som gjør dem billigst å produsere. De gir en viss korrosjonsbestandighet, overlegen styrke og brukes ofte i servise, tannlege- og kirurgisk utstyr, kokekar og noen typer verktøy.
Når du sveiser rustfritt stål, vil typen underlag og bruken avgjøre hvilket fyllmateriale som er best egnet. Hvis du bruker en beskyttelsesgassprosess, må du kanskje være spesielt oppmerksom på beskyttelsesgassblandinger for å forhindre visse sveiseproblemer.
For å lodde 304-elektroden til seg selv, trenger du en E308/308L-elektrode. «L» står for lavkarbon, som bidrar til å forhindre intergranulær korrosjon. Karboninnholdet i disse elektrodene er mindre enn 0,03 %, og når denne verdien overskrides, øker risikoen for karbonavsetning ved korngrenser og krombinding for å danne kromkarbider, noe som effektivt reduserer stålets korrosjonsmotstand. Dette blir tydelig hvis det oppstår korrosjon i den varmepåvirkede sonen (HAZ) i sveisesømmer i rustfritt stål. En annen faktor for rustfritt stål av L-kvalitet er at de har lavere strekkfasthet ved forhøyede driftstemperaturer enn rette rustfrie ståltyper.
Siden 304 er en austenittisk type rustfritt stål, vil det tilsvarende sveisemetallen inneholde mesteparten av austenitten. Imidlertid vil selve elektroden inneholde en ferrittstabilisator som molybden for å fremme ferrittdannelse i sveisemetallen. Produsenter oppgir vanligvis et typisk område for mengden ferritt for et sveisemetall. Som tidligere nevnt er karbon en sterk austenittisk stabilisator, og av disse grunnene er det viktig å forhindre at det tilsettes sveisemetallen.
Ferritttall er utledet fra Scheffler-diagrammet og WRC-1992-diagrammet, som bruker nikkel- og kromekvivalentformler for å beregne verdien som, når den plottes i diagrammet, gir et normalisert tall. Et ferritttall mellom 0 og 7 tilsvarer volumprosenten av ferrittisk krystallstruktur som er tilstede i sveisemetallet. Ved høyere prosentandeler øker imidlertid ferritttallet raskere. Husk at ferritt i rustfritt stål ikke er det samme som karbonstålferritt, men en fase kalt deltaferritt. Austenittisk rustfritt stål gjennomgår ikke fasetransformasjoner forbundet med høytemperaturprosesser som varmebehandling.
Ferrittdannelse er ønskelig fordi det er mer duktilt enn austenitt, men det må kontrolleres. Det lave ferrittinnholdet kan gi sveiser utmerket korrosjonsbestandighet i noen bruksområder, men de er ekstremt utsatt for varmesprekker under sveising. For generelle bruksforhold bør antallet ferritter være mellom 5 og 10, men noen bruksområder kan kreve lavere eller høyere verdier. Ferritter kan enkelt kontrolleres på arbeidsplassen med en ferrittindikator.
Siden du nevnte at du har problemer med sprekker og lav ferritt, bør du se nøye på tilsettmaterialet ditt og sørge for at det produserer nok ferritt – rundt 8 burde være nok. Hvis du bruker flusskjernebuesveising (FCAW), bruker disse tilsettmaterialene vanligvis en skjermgass på 100 % karbondioksid, eller en blanding av 75 % argon og 25 % CO2, noe som kan føre til at sveisemetallet absorberer karbon. Du kan bytte til metallbuesveising (GMAW) og bruke en blanding av 98 % argon/2 % oksygen for å redusere muligheten for karbonavleiringer.
Ved sveising av rustfritt stål til karbonstål må tilsettmaterialet E309L brukes. Dette tilsettmetallet brukes spesielt til sveising av forskjellige metaller og danner en viss mengde ferritt etter at karbonstålet er oppløst i sveisen. Fordi karbonstål absorberer noe karbon, tilsettes ferrittstabilisatorer til tilsettmetallet for å motvirke karbonets tendens til å danne austenitt. Dette vil bidra til å forhindre termisk sprekkdannelse under sveising.
Så hvis du vil fikse varme sprekker i sveisesømmer i austenittisk rustfritt stål, sjekk ferrittfyllematerialet for konsistens og følg beste sveisepraksis. Hold varmetilførselen under 50 kJ/in, oppretthold moderate til lave temperaturer mellom sveisene, og sørg for at loddefugene er rene før lodding. Bruk riktig måler for å sjekke mengden ferritt på sveisen, med fokus på 5–10.
WELDER, tidligere kalt Practical Welding Today, representerer de virkelige menneskene som lager produktene vi bruker og jobber med hver dag. Dette magasinet har betjent sveisemiljøet i Nord-Amerika i over 20 år.
Nå med full tilgang til den digitale utgaven av FABRICATOR, enkel tilgang til verdifulle ressurser fra bransjen.
Den digitale utgaven av The Tube & Pipe Journal er nå fullt tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle ressurser i bransjen.
Få full digital tilgang til STAMPING Journal, med den nyeste teknologien, beste praksis og bransjenyheter for metallstemplingsmarkedet.
Nå med full digital tilgang til The Fabricator på spansk, har du enkel tilgang til verdifulle ressurser i bransjen.