Заваривање нерђајућег челика захтева избор заштитног гаса како би се одржао његов металуршки састав и повезана физичка и механичка својства. Уобичајени елементи заштитног гаса за нерђајући челик укључују аргон, хелијум, кисеоник, угљен-диоксид, азот и водоник (видети слику 1). Ови гасови се комбинују у различитим односима како би одговарали потребама различитих начина испоруке, врста жице, основних легура, жељеног профила зрна и брзине заваривања.
Због лоше топлотне проводљивости нерђајућег челика и релативно „хладне“ природе заваривања металом са преносом гаса кратког споја (GMAW), процес захтева „троструку мешавину“ гаса која се састоји од 85% до 90% хелијума (He), до 10% аргона (Ar) и 2% до 5% угљен-диоксида (CO2). Уобичајена трострука мешавина садржи 90% He, 7-1/2% Ar и 2-1/2% CO2. Висок потенцијал јонизације хелијума подстиче стварање лука након кратког споја; заједно са његовом високом топлотном проводљивошћу, употреба He повећава флуидност растопљеног купатила. Ar компонента Trimix-а пружа општу заштиту заваривачке локве, док CO2 делује као реактивна компонента за стабилизацију лука (видети слику 2 за то како различити заштитни гасови утичу на профил заваривачког зрна).
Неке тернарне смеше могу користити кисеоник као стабилизатор, док друге користе смешу He/CO2/N2 да би постигле исти ефекат. Неки дистрибутери гаса имају сопствене мешавине гаса које пружају обећане предности. Дилери такође препоручују ове мешавине за друге режиме преноса са истим ефектом.
Највећа грешка коју произвођачи праве је покушај кратког споја нерђајућег челика GMAW са истом смешом гасова (75 Ar/25 CO2) као и меки челик, обично зато што не желе да користе додатни цилиндар. Ова смеша садржи превише угљеника. У ствари, сваки заштитни гас који се користи за пуну жицу треба да садржи највише 5% угљен-диоксида. Употреба већих количина резултира металургијом која се више не сматра легуром Л-класе (Л-класа има садржај угљеника испод 0,03%). Прекомерни угљеник у заштитном гасу може формирати хромове карбиде, који смањују отпорност на корозију и механичка својства. Чађ се такође може појавити на површини завара.
Узгред, приликом избора метала за кратко спајање GMAW за основне легуре серије 300 (308, 309, 316, 347), произвођачи би требало да изаберу LSi квалитет. LSi пунила имају низак садржај угљеника (0,02%) и стога се посебно препоручују када постоји ризик од интеркристалне корозије. Већи садржај силицијума побољшава својства завара, као што је влажење, како би се изравнао врх завара и подстакло топљење на врху.
Произвођачи треба да буду опрезни када користе процесе преноса кратког споја. Непотпуно спајање може настати услед гашења лука, што чини процес испод просека за критичне примене. У ситуацијама са великим обимом запремине, ако материјал може да поднесе свој унос топлоте (≥ 1/16 инча је приближно најтањи материјал заварен коришћењем режима пулсног прскања), пулсни пренос прскањем ће бити бољи избор. Тамо где дебљина материјала и локација завара то подржавају, пренос прскањем GMAW је пожељнији јер обезбеђује конзистентније спајање.
Ови режими високог преноса топлоте не захтевају заштитни гас He. За заваривање распршивањем легура серије 300, уобичајени избор је 98% Ar и 2% реактивних елемената као што су CO2 или O2. Неке смеше гасова могу такође садржати мале количине N2. N2 има већи потенцијал јонизације и топлотну проводљивост, што подстиче влажење и омогућава бржи пренос или побољшану пропустљивост; такође смањује дисторзију.
За GMAW заваривање импулсним распршивањем, 100% Ar може бити прихватљив избор. Пошто импулсна струја стабилизује лук, гас не захтева увек активне елементе.
Растопљени базен је спорији код феритних нерђајућих челика и дуплекс нерђајућих челика (однос ферита и аустенита 50/50). За ове легуре, мешавина гасова као што је ~70% Ar/~30% He/2% CO2 ће подстаћи боље квашење и повећати брзину заваривања (видети слику 3). Сличне смеше се могу користити за заваривање легура никла, али ће изазвати стварање оксида никла на површини завара (нпр. додавање 2% CO2 или O2 је довољно да повећа садржај оксида, па би произвођачи требало да их избегавају или да буду спремни да потроше много времена на њих). Абразивни јер су ови оксиди толико тврди да их челична четка обично неће уклонити).
Произвођачи користе жице од нерђајућег челика са флуксом за заваривање ван терена, јер систем згуре у овим жицама пружа „полицу“ која подржава заварски базен док се он стврдњава. Пошто састав флукса ублажава ефекте CO2, жица од нерђајућег челика са флуксом је дизајнирана за употребу са смешама гасова 75% Ar/25% CO2 и/или 100% CO2. Иако жица са флуксом може коштати више по фунти, вреди напоменути да веће брзине заваривања у свим положајима и стопе наношења могу смањити укупне трошкове заваривања. Поред тога, жица са флуксом користи конвенционални излазни једносмерни напон, што основни систем заваривања чини јефтинијим и мање сложеним од импулсних GMAW система.
За легуре серије 300 и 400, 100% Ar остаје стандардни избор за гасно волфрамово електролучно заваривање (GTAW). Током GTAW неких легура никла, посебно код механизованих процеса, мале количине водоника (до 5%) могу се додати да би се повећала брзина заваривања (треба напоменути да, за разлику од угљеничних челика, легуре никла нису склоне пуцању изазваном водоником).
За заваривање супердуплекс и супердуплекс нерђајућих челика, 98% Ar/2% N2 и 98% Ar/3% N2 су добар избор, респективно. Хелијум се такође може додати да би се побољшала влажност за око 30%. Приликом заваривања супердуплекс или супердуплекс нерђајућих челика, циљ је да се направи спој са уравнотеженом микроструктуром од приближно 50% ферита и 50% аустенита. Пошто формирање микроструктуре зависи од брзине хлађења и пошто се TIG купатило брзо хлади, вишак ферита остаје када се користи 100% Ar. Када се користи гасна смеша која садржи N2, N2 се меша у растопљено купатило и подстиче стварање аустенита.
Нерђајући челик мора заштитити обе стране споја како би се добио завршени завар са максималном отпорношћу на корозију. Незаштита задње стране може довести до „сахарификације“ или екстензивне оксидације која може довести до квара лема.
Чврсти спојни елементи са константно одличним приањањем или чврстим задржавањем на задњем делу спојног елемента можда неће захтевати помоћни гас. Овде је главни проблем спречити прекомерно промену боје зоне погођене топлотом услед накупљања оксида, што затим захтева механичко уклањање. Технички, ако температура задње стране пређе 500 степени Фаренхајта, потребан је заштитни гас. Међутим, конзервативнији приступ је коришћење 300 степени Фаренхајта као прага. Идеално, подлога треба да буде испод 30 PPM O2. Изузетак је ако ће задња страна завара бити жлебљена, брушена и заварена да би се постигао потпуни завар.
Два гаса за праћење по избору су N2 (најјефтинији) и Ar (скупљи). За мале склопове или када су извори Ar лако доступни, може бити погодније користити овај гас и не исплати се уштеда N2. Може се додати до 5% водоника да би се смањила оксидација. Доступне су разне комерцијалне опције, али су уобичајени кућни носачи и пречишћавајуће бране.
Додавање 10,5% или више хрома је оно што нерђајућем челику даје његова својства нерђајућег челика. Одржавање ових својстава захтева добру технику у одабиру исправног заштитног гаса за заваривање и заштити задње стране споја. Нерђајући челик је скуп и постоје добри разлози за његову употребу. Нема смисла покушавати да се штеди када је у питању заштитни гас или избор додатних материјала за ово. Стога, увек има смисла сарађивати са стручним дистрибутером гаса и специјалистом за додатне материјале при избору гаса и додатног материјала за заваривање нерђајућег челика.
Будите у току са најновијим вестима, догађајима и технологијом о свим металима из наших два месечна билтена написана искључиво за канадске произвођаче!
Сада са потпуним приступом дигиталном издању часописа Canadian Metalworking, лаким приступом вредним индустријским ресурсима.
Сада са потпуним приступом дигиталном издању часописа „Произведено у Канади“ и „Заваривање“, лак приступ вредним индустријским ресурсима.