V: Pred kratkim smo začeli z delom, ki zahteva, da so nekatere komponente izdelane predvsem iz nerjavečega jekla 304, ki je varjeno samo s seboj in z mehkim jeklom. Imeli smo nekaj težav z razpokami v zvarih med nerjavnim jeklom in nerjavnim jeklom debeline do 3,8 cm. Omenjeno je bilo, da imamo nizko raven ferita. Ali lahko pojasnite, kaj je to in kako to odpraviti?
A: To je dobro vprašanje. Da, lahko vam pomagamo razumeti, kaj pomeni nizek ferit in kako ga preprečiti.
Najprej si poglejmo definicijo nerjavnega jekla (SS) in kako se ferit nanaša na varjene spoje. Črno jeklo in zlitine vsebujejo več kot 50 % železa. To vključuje vsa ogljikova in nerjavna jekla, pa tudi nekatere druge skupine. Aluminij, baker in titan ne vsebujejo železa, zato so odlični primeri neželeznih zlitin.
Glavni sestavini te zlitine sta ogljikovo jeklo z vsebnostjo železa najmanj 90 % in nerjaveče jeklo z vsebnostjo železa od 70 do 80 %. Da bi se uvrstila med nerjaveče jeklo, mora imeti dodanih vsaj 11,5 % kroma. Ravni kroma nad tem minimalnim pragom spodbujajo nastanek filma kromovega oksida na jeklenih površinah in preprečujejo nastanek oksidacije, kot sta rja (železov oksid) ali kemična korozija.
Nerjaveče jeklo se v glavnem deli v tri skupine: avstenitno, feritno in martenzitno. Njihovo ime izvira iz kristalne strukture, iz katere so sestavljeni pri sobni temperaturi. Druga pogosta skupina so dupleksna nerjavna jekla, ki so v kristalni strukturi ravnovesje med feritom in avstenitom.
Avstenitne vrste, serija 300, vsebujejo od 16 % do 30 % kroma in od 8 % do 40 % niklja, kar tvori pretežno avstenitno kristalno strukturo. Stabilizatorji, kot so nikelj, ogljik, mangan in dušik, se dodajajo med postopkom izdelave jekla, da pomagajo oblikovati razmerje med avstenitom in feritom. Nekatere pogoste vrste so 304, 316 in 347. Zagotavlja dobro odpornost proti koroziji; uporablja se predvsem v živilski, kemični, farmacevtski in kriogeni industriji. Nadzor nastajanja ferita zagotavlja odlično žilavost pri nizkih temperaturah.
Feritna nerjaveča jekla je razred serije 400, ki je popolnoma magnetna, vsebuje od 11,5 % do 30 % kroma in ima pretežno feritno kristalno strukturo. Za spodbujanje nastajanja ferita se med proizvodnjo jekla uporabljajo stabilizatorji, kot so krom, silicij, molibden in niobij. Te vrste nerjavečega jekla se pogosto uporabljajo v avtomobilskih izpušnih sistemih in pogonskih sklopih ter imajo omejeno uporabo pri visokih temperaturah. Več pogosto uporabljenih vrst: 405, 409, 430 in 446.
Martenzitne jeklene vrste, imenovane tudi serija 400, kot so 403, 410 in 440, so magnetne, vsebujejo od 11,5 % do 18 % kroma in imajo martenzitno kristalno strukturo. Ta kombinacija ima najnižjo vsebnost zlata, zaradi česar so najcenejše za proizvodnjo. Zagotavljajo določeno odpornost proti koroziji, vrhunsko trdnost in se pogosto uporabljajo v namizni posodi, zobozdravstveni in kirurški opremi, kuhinjski posodi in nekaterih vrstah orodja.
Pri varjenju nerjavečega jekla vrsta substrata in njegova uporaba določata ustrezno dodajno kovino. Če uporabljate postopek z zaščitnim plinom, boste morda morali biti posebno pozorni na mešanice zaščitnih plinov, da preprečite določene težave pri varjenju.
Za spajkanje jekla 304 samo nase boste potrebovali elektrodo E308/308L. »L« pomeni nizko vsebnost ogljika, kar pomaga preprečevati medkristalno korozijo. Vsebnost ogljika v teh elektrodah je manjša od 0,03 %, ko je ta vrednost presežena, se poveča tveganje za odlaganje ogljika na mejah zrn in vezavo kroma v kromove karbide, kar učinkovito zmanjša korozijsko odpornost jekla. To postane očitno, če pride do korozije v območju toplotnega vpliva (HAZ) zvarov nerjavečega jekla. Drug dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri nerjavnem jeklu razreda L, je, da ima pri povišanih obratovalnih temperaturah nižjo natezno trdnost kot ravna nerjavna jekla.
Ker je 304 avstenitno nerjavno jeklo, bo ustrezna varilna kovina vsebovala večino avstenita. Vendar pa bo elektroda sama vsebovala feritni stabilizator, kot je molibden, ki spodbuja nastajanje ferita v varilni kovini. Proizvajalci običajno navedejo tipičen razpon količine ferita za varilno kovino. Kot smo že omenili, je ogljik močan avstenitni stabilizator in zaradi teh razlogov je bistveno preprečiti njegovo dodajanje varilni kovini.
Feritna števila so izpeljana iz Schefflerjevega diagrama in diagrama WRC-1992, ki uporabljata formuli za ekvivalent niklja in kroma za izračun vrednosti, ki pri prikazu na diagramu da normalizirano število. Feritno število med 0 in 7 ustreza volumskemu odstotku feritne kristalne strukture, prisotne v zvarni kovini, vendar se pri višjih odstotkih feritno število hitreje povečuje. Ne pozabite, da ferit v nerjavnem jeklu ni enak feritu ogljikovega jekla, temveč faza, imenovana delta ferit. Avstenitno nerjavno jeklo ne prehaja v fazne transformacije, povezane s procesi pri visokih temperaturah, kot je toplotna obdelava.
Nastanek ferita je zaželen, ker je bolj duktilen kot avstenit, vendar ga je treba nadzorovati. Nizka vsebnost ferita lahko v nekaterih primerih uporabe zagotovi odlično korozijsko odpornost zvarov, vendar so med varjenjem izjemno nagnjeni k vročim razpokam. Za splošne pogoje uporabe mora biti število feritov med 5 in 10, vendar nekatere aplikacije lahko zahtevajo nižje ali višje vrednosti. Ferite je mogoče enostavno preveriti na delovnem mestu z indikatorjem ferita.
Ker ste omenili, da imate težave z razpokami in nizko vsebnostjo ferita, morate natančno pregledati svoj dodatni material in se prepričati, da proizvaja dovolj ferita – približno 8 bi moralo biti dovolj. Če uporabljate varjenje z obločno polnitvijo (FCAW), ti dodatni materiali običajno uporabljajo zaščitni plin s 100 % ogljikovim dioksidom ali mešanico 75 % argona in 25 % CO2, kar lahko povzroči, da zvar absorbira ogljik. Za zmanjšanje možnosti nastanka ogljikovih usedlin lahko preklopite na postopek obločnega varjenja z kovino (GMAW) in uporabite mešanico 98 % argona in 2 % kisika.
Pri varjenju nerjavečega jekla na ogljikovo jeklo je treba uporabiti dodatni material E309L. Ta dodatni material se uporablja posebej za varjenje raznovrstnih kovin in po raztapljanju ogljikovega jekla v varu tvori določeno količino ferita. Ker ogljikovo jeklo absorbira nekaj ogljika, se dodatnemu materialu dodajo feritni stabilizatorji, ki preprečujejo nagnjenost ogljika k tvorbi avstenita. To pomaga preprečiti termično razpokanje med varjenjem.
Če torej želite popraviti vroče razpoke v zvarih avstenitnega nerjavnega jekla, preverite konsistenco feritnega polnila in upoštevajte najboljše varilne prakse. Vzdržujte dovod toplote pod 50 kJ/in, vzdržujte zmerne do nizke temperature med prehodi in pred spajkanjem zagotovite, da so spajkani spoji čisti. Z ustreznim merilnikom preverite količino ferita na zvaru, pri čemer se osredotočite na 5-10.
WELDER, prej imenovan Praktično varjenje danes, predstavlja resnične ljudi, ki izdelujejo izdelke, ki jih uporabljamo in z njimi delamo vsak dan. Ta revija že več kot 20 let služi varilski skupnosti v Severni Ameriki.
Zdaj s polnim dostopom do digitalne izdaje The FABRICATOR, enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Digitalna izdaja revije The Tube & Pipe Journal je zdaj v celoti dostopna in omogoča enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.
Pridobite poln digitalni dostop do revije STAMPING, ki vsebuje najnovejšo tehnologijo, najboljše prakse in novice iz industrije za trg žigosanja kovin.
Zdaj s polnim digitalnim dostopom do The Fabricator en Español imate enostaven dostop do dragocenih industrijskih virov.