П: Недавно смо почели да радимо неке послове који захтевају да неке компоненте буду направљене првенствено од нерђајућег челика 304, који је заварен сам за себе и за меки челик. Имали смо проблема са пуцањем завара између нерђајућег челика и нерђајућег челика дебљине до 3,8 цм. Поменуто је да имамо низак ниво ферита. Можете ли објаснити шта је то и како то поправити?
О: То је добро питање. Да, можемо вам помоћи да разумете шта значи низак ферит и како то спречити.
Прво, погледајмо дефиницију нерђајућег челика (НС) и како се ферит односи на заварене спојеве. Црни челик и легуре садрже преко 50% гвожђа. Ово укључује све угљеничне и нерђајуће челике, као и одређене друге групе. Алуминијум, бакар и титанијум не садрже гвожђе, тако да су одлични примери легура обојених метала.
Главне компоненте ове легуре су угљенични челик са садржајем гвожђа од најмање 90% и нерђајући челик са садржајем гвожђа од 70 до 80%. Да би се класификовао као нерђајући челик, мора имати најмање 11,5% додатог хрома. Нивои хрома изнад овог минималног прага подстичу стварање филма хром оксида на челичним површинама и спречавају стварање оксидације као што је рђа (гвоздени оксид) или хемијски напад корозије.
Нерђајући челик се углавном дели у три групе: аустенитни, феритни и мартензитни. Њихово име потиче од кристалне структуре од које су састављени на собној температури. Још једна уобичајена група је дуплекс нерђајући челик, који представља равнотежу између ферита и аустенита у кристалној структури.
Аустенитне врсте, серије 300, садрже 16% до 30% хрома и 8% до 40% никла, формирајући претежно аустенитну кристалну структуру. Стабилизатори попут никла, угљеника, мангана и азота додају се током процеса производње челика како би се помогло у формирању односа аустенита и ферита. Неке уобичајене врсте су 304, 316 и 347. Пружа добру отпорност на корозију; углавном 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. Ове врсте нерђајућег челика се често користе у аутомобилским издувним системима и погонским склоповима и имају ограничену примену на високим температурама. Неколико уобичајено коришћених типова: 405, 409, 430 и 446.
Мартензитне врсте, такође познате као серија 400, као што су 403, 410 и 440, су магнетне, садрже 11,5% до 18% хрома и имају мартензитну кристалну структуру. Ова комбинација има најмањи садржај злата, што их чини најјефтинијим за производњу. Пружају извесну отпорност на корозију, супериорну чврстоћу и често се користе у посуђу за сто, стоматолошкој и хируршкој опреми, посуђу за кување и неким врстама алата.
Када заварујете нерђајући челик, врста подлоге и њена примена у раду одредиће одговарајући додатни материјал који ће се користити. Ако користите поступак са заштитним гасом, можда ћете морати да обратите посебну пажњу на смеше заштитних гасова како бисте спречили одређене проблеме повезане са заваривањем.
Да бисте залемили челик 304 сам за себе, биће вам потребна електрода E308/308L. „L“ означава низак садржај угљеника, што помаже у спречавању интеркристалне корозије. Садржај угљеника у овим електродама је мањи од 0,03%, ако се ова вредност прекорачи, повећава се ризик од таложења угљеника на границама зрна и везивања хрома у облику хромових карбида, што ефикасно смањује отпорност челика на корозију. Ово постаје очигледно ако се корозија појави у зони утицаја топлоте (HAZ) завара од нерђајућег челика. Још једна ствар коју треба узети у обзир код нерђајућег челика класе L је да имају мању затезну чврстоћу на повишеним радним температурама од правих класа нерђајућег челика.
Пошто је 304 аустенитни тип нерђајућег 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 количине ферита за метал завара. Као што је раније поменуто, угљеник је јак аустенитни стабилизатор и из тих разлога је неопходно спречити његово додавање у метал завара.
Феритни бројеви су изведени из Шефлеровог дијаграма и WRC-1992 дијаграма, који користе формуле еквивалента никла и хрома за израчунавање вредности која када се прикаже на дијаграму даје нормализовани број. Феритни број између 0 и 7 одговара запреминском проценту феритне кристалне структуре присутне у металу завара, међутим, при вишим процентима, феритни број се брже повећава. Запамтите да ферит у нерђајућем челику није исто што и ферит угљеничног челика, већ је фаза која се назива делта ферит. Аустенитни нерђајући челик не подлеже фазним трансформацијама повезаним са процесима на високим температурама као што је термичка обрада.
Формирање ферита је пожељно јер је дуктилнији од аустенита, али се мора контролисати. Низак садржај ферита може пружити завареним спојевима одличну отпорност на корозију у неким применама, али су изузетно склони топлим пуцањима током заваривања. За општу употребу, број ферита треба да буде између 5 и 10, али неке примене могу захтевати ниже или веће вредности. Ферити се могу лако проверити на радном месту помоћу индикатора ферита.
Пошто сте поменули да имате проблема са пуцањем и ниским садржајем ферита, требало би пажљиво да погледате свој додатни материјал и уверите се да производи довољно ферита – око 8 би требало да буде довољно. Такође, ако користите заваривање флуксом (FCAW), ови додатни материјали обично користе заштитни гас од 100% угљен-диоксида или мешавину од 75% аргона и 25% CO2, што може проузроковати да заварени материјал апсорбује угљеник. Можете прећи на процес електролучног заваривања (GMAW) и користити мешавину од 98% аргона и 2% кисеоника да бисте смањили могућност стварања наслага угљеника.
Приликом заваривања нерђајућег челика са угљеничним челиком, мора се користити додатни материјал E309L. Овај додатни материјал се посебно користи за заваривање различитих метала, формирајући одређену количину ферита након што се угљенични челик раствори у завару. Пошто угљенични челик апсорбује део угљеника, додатном материјалу се додају феритни стабилизатори како би се супротставили тенденцији угљеника да формира аустенит. Ово ће помоћи у спречавању термичког пуцања током заваривања.
Закључно, ако желите да поправите вруће пукотине у завареним спојевима аустенитног нерђајућег челика, проверите да ли има довољно феритног додатног метала и следите добру праксу заваривања. Одржавајте унос топлоте испод 50 kJ/in, одржавајте умерене до ниске температуре између пролаза и осигурајте да су лемљени спојеви чисти пре лемљења. Користите одговарајући мерач да бисте проверили количину ферита на завареном споју, циљајући на 5-10.
WELDER, раније назван Practical Welding Today, представља праве људе који праве производе које користимо и са којима радимо сваки дан. Овај часопис служи заваривачкој заједници у Северној Америци већ преко 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.
Добијте потпуни дигитални приступ часопису STAMPING, који садржи најновију технологију, најбоље праксе и вести из индустрије за тржиште штанцања метала.
Сада, уз потпуни дигитални приступ часопису The Fabricator en Español, имате лак приступ вредним ресурсима из индустрије.