П: Недавно смо почели да радимо неке послове који захтевају да неке компоненте буду направљене првенствено од нерђајућег челика класе 304, који је заварен сам са собом и са меким челиком. Доживели смо проблеме са пуцањем на завареним спојевима нерђајућег челика са нерђајућим челиком дебљине до 3,8 цм. Поменуто је да имамо низак број ферита. Можете ли објаснити шта је то и како то поправити?
О: Ово је добро питање. Да, можемо вам помоћи да разумете шта значи низак број ферита и како то спречити.
Прво, хајде да прегледамо дефиницију нерђајућег челика (НС) и како се ферит односи на заварене спојеве. Црни челик и легуре садрже више од 50% гвожђа. Ово укључује све угљеничне и нерђајуће челике и друге дефинисане групе. Алуминијум, бакар и титанијум не садрже гвожђе, тако да су одлични примери легура обојених метала.
Главне компоненте ове легуре су угљенични челик са најмање 90% гвожђа и нерђајући челик са 70 до 80% гвожђа. Да би се класификовала као нерђајући челик, мора имати најмање 11,5% додатог хрома. Нивои хрома изнад овог минималног прага подстичу стварање филмова хром оксида на челичним површинама и спречавају стварање оксидације као што је рђа (гвоздени оксид) или корозија изазвана хемијским нападом.
Нержавејући челик се углавном дели у три групе: аустенит, ферит и мартензит. Његово име потиче од кристалне структуре на собној температури која га чини. Још једна уобичајена група је дуплекс нержавејући челик, који представља равнотежу између ферита и аустенита у кристалној структури.
Аустенитне врсте, серија 300, садрже 16% до 30% хрома и 8% до 40% никла, формирајући претежно аустенитну кристалну структуру. Да би се подстакло формирање односа аустенит-ферит, стабилизатори попут никла, угљеника, мангана и азота додају се током процеса производње челика. Неке уобичајене врсте су 304, 316 и 347. Нуди добру отпорност на корозију; првенствено се користи у прехрамбеној, хемијској, фармацеутској и криогеној индустрији. Контрола формирања ферита пружа одличну жилавост на ниским температурама.
Феритни нерђајући челик је класа серије 400 која је потпуно магнетна, садржи 11,5% до 30% хрома и има претежно феритну кристалну структуру. Да би се подстакло стварање ферита, стабилизатори укључују хром, силицијум, молибден и ниобијум током производње челика. Ови типови нерђајућег челика се често користе у аутомобилским издувним системима и електранама и имају ограничену примену на високим температурама. Неколико уобичајено коришћених типова су 405, 409, 430 и 446.
Мартензитне врсте, такође означене серијом 400 као што су 403, 410 и 440, су магнетне, садрже 11,5% до 18% хрома и имају мартензит као кристалну структуру. Ова комбинација има најмањи садржај злата, што их чини најјефтинијим за производњу. Пружају извесну отпорност на корозију; одличну чврстоћу; и често се користе у посуђу за сто, стоматолошкој и хируршкој опреми, посуђу за кување и одређеним врстама алата.
Када заварујете нерђајући челик, врста подлоге и његова примена у раду одредиће одговарајући додатни материјал који треба користити. Ако користите процес заштите гасом, можда ћете морати да обратите посебну пажњу на смеше заштитних гасова како бисте спречили одређене проблеме везане за заваривање.
Да бисте залемили 304 сам на себе, биће вам потребна електрода E308/308L. „L“ означава низак садржај угљеника, што помаже у спречавању интеркристалне корозије. Ове електроде имају садржај угљеника испод 0,03%; све изнад овога повећава ризик од таложења угљеника на границама зрна и комбиновања са хромом да би се формирали хромови карбиди, ефикасно смањујући отпорност челика на корозију. Ово постаје очигледно ако се корозија појави у зони утицаја топлоте (HAZ) заварених спојева од нерђајућег челика. Још једно разматрање за нерђајући челик класе L је да има нижу затезну чврстоћу на повишеним радним температурама од директних класа нерђајућег челика.
Пошто је 304 аустенитни тип нержавећег челика, одговарајући метал завара ће садржати већину аустенита. Међутим, сама електрода ће садржати феритни стабилизатор, као што је молибден, како би се подстакло стварање ферита у металу завара. Произвођачи обично наводе типичан распон количина ферита за метал завара. Као што је раније поменуто, угљеник је јак аустенитни стабилизатор и из тих разлога је кључно спречити његово додавање у метал завара.
Феритни бројеви су изведени из Шефлеровог дијаграма и WRC-1992 дијаграма, који користе формуле еквивалентне никлу и хрому за израчунавање вредности, које када се прикажу на дијаграму дају нормализовани број. Феритни број између 0 и 7 одговара запреминском проценту кристалне структуре ферита присутне у металу завара; међутим, при вишим процентима, феритни број се повећава брже. Запамтите да ферит у нержавећем челику није исто што и ферит од угљеничног челика, већ фаза која се назива делта ферит. Аустенитни нержавећи челик нема фазне трансформације повезане са процесима на високим температурама као што је термичка обрада.
Формирање ферита је пожељно јер је дуктилнији од аустенита, али се мора контролисати. Низак број ферита може произвести заваре са одличном отпорношћу на корозију у неким применама, али је изузетно склон врућим пуцањима током заваривања. За опште услове употребе, број ферита треба да буде између 5 и 10, али за неке примене могу бити потребне ниже или веће вредности. Ферити се могу лако проверити на послу помоћу индикатора ферита.
Пошто сте поменули да имате проблема са пуцањем и низак број ферита, потребно је да пажљиво погледате свој додатни материјал и уверите се да производи довољан број ферита – око 8 би требало да помогне. Такође, ако користите заваривање флуксном језгром (FCAW), ови додатни материјали обично користе заштитни гас од 100% угљен-диоксида или смешу од 75% аргона/25% CO2, што може изазвати апсорпцију угљеника у завареном металу. Можда ћете желети да пређете на процес заваривања гасом и металом (GMAW) и користите смешу од 98% аргона/2% кисеоника како бисте смањили могућност апсорпције угљеника.
За заваривање нерђајућег челика са угљеничним челиком морате користити додатни материјал Е309Л. Овај додатни материјал се посебно користи за заваривање различитих метала и формира одређену количину ферита након што се угљенични челик разблажи у завару. Пошто се део угљеника апсорбује у угљенични челик, феритни стабилизатори се додају додатном материјалу како би се супротставили тенденцији угљеника да формира аустенит. Ово ће помоћи у спречавању термичког пуцања приликом заваривања.
Укратко, ако желите да елиминишете вруће пукотине на завареним спојевима од аустенитног нерђајућег челика, проверите одговарајући феритни додатни материјал и следите добру праксу заваривања. Држите унос топлоте испод 50 kJ/inch, одржавајте умерене до ниске температуре између пролаза и осигурајте да су лемљени спојеви без икакве контаминације пре лемљења. Користите одговарајући мерач да бисте проверили количину ферита на завареном споју, циљајући на 5 до 10.
WELDER, раније познат као Practical Welding Today, приказује праве људе који праве производе које користимо и са којима радимо сваки дан. Овај часопис служи заваривачкој заједници у Северној Америци више од 20 година.
Сада са потпуним приступом дигиталном издању часописа The FABRICATOR, лаким приступом вредним индустријским ресурсима.
Дигитално издање часописа „The Tube & Pipe Journal“ је сада потпуно доступно, пружајући лак приступ вредним индустријским ресурсима.
Уживајте у пуном приступу дигиталном издању часописа STAMPING Journal, који пружа најновија технолошка достигнућа, најбоље праксе и вести из индустрије за тржиште штанцања метала.
Сада са потпуним приступом дигиталном издању часописа The Fabricator en Español, лаким приступом вредним индустријским ресурсима.