Rostfritt stål är inte nödvändigtvis svårt att arbeta med, men att svetsa det kräver noggrann uppmärksamhet på detaljer. Det avleder inte värme som kolstål eller aluminium, och det kan förlora viss korrosionsbeständighet om du använder för mycket värme i det. Bästa praxis hjälper till att bibehålla dess korrosionsbeständighet. Bild: Miller Electric
Korrosionsbeständigheten hos rostfritt stål gör det till ett attraktivt val för många kritiska rörapplikationer, inklusive högrena livsmedel och drycker, läkemedel, tryckkärl och petrokemiska applikationer. Detta material avleder dock inte värme som kolstål eller aluminium, och felaktig svetsning kan minska dess korrosionsbeständighet. Att applicera för mycket värmetillförsel och använda fel tillsatsmaterial är två bovar.
Att följa några bästa metoder för svetsning av rostfritt stål kan bidra till att förbättra resultaten och säkerställa att metallen behåller sin korrosionsbeständighet. Dessutom kan uppgradering av svetsprocessen ge produktivitetsfördelar utan att kompromissa med kvaliteten.
Vid svetsning av rostfritt stål är valet av tillsatsmaterial avgörande för att kontrollera kolhalten. Tillsatsmaterial som används för svetsning av rostfria rör bör förbättra svetsprestanda och uppfylla tillämpningskraven.
Leta efter tillsatsmaterial med beteckningen ”L”, såsom ER308L, eftersom de ger en lägre maximal kolhalt som bidrar till att bibehålla korrosionsbeständigheten hos rostfria stållegeringar med låg kolhalt. Svetsning av en basmetall med låg kolhalt med vanliga tillsatsmaterial ökar kolhalten i svetsfogen, vilket ökar risken för korrosion. Undvik tillsatsmaterial märkta med ett ”H” eftersom dessa ger högre kolhalt och är konstruerade för tillämpningar som kräver högre hållfasthet vid förhöjda temperaturer.
Vid svetsning av rostfritt stål är det också viktigt att välja ett tillsatsmaterial med låga spårhalter (även kallade föroreningar) av grundämnen. Dessa är restämnen i råmaterialen som används för att tillverka tillsatsmaterial, inklusive antimon, arsenik, fosfor och svavel. De kan i hög grad påverka materialets korrosionsbeständighet.
Eftersom rostfritt stål är mycket känsligt för värmetillförsel spelar förberedelse av fogar och korrekt montering en nyckelroll för att kontrollera värme för att bibehålla materialets egenskaper. På grund av mellanrum mellan delar eller ojämn passform måste brännaren stanna kvar på ett ställe längre och mer tillsatsmaterial krävs för att fylla dessa mellanrum. Detta kan orsaka att värme byggs upp i det drabbade området, vilket kan överhetta delen. Dålig passform kan också göra det svårare att överbrygga mellanrummet och få den nödvändiga svetsgenomträngningen. Var noga med att se till att delarna passar så perfekt som möjligt i det rostfria stålet.
Materialets renhet är också mycket viktig. Mycket små mängder kontaminering eller smuts i svetsade fogar kan orsaka defekter som minskar slutproduktens hållfasthet och korrosionsbeständighet. För att rengöra underlaget före svetsning, använd en specialborste i rostfritt stål som inte har använts på kolstål eller aluminium.
I rostfritt stål är sensibilisering den främsta orsaken till minskad korrosionsbeständighet. Detta kan hända när svetstemperaturen och kylningshastigheten fluktuerar för mycket, vilket förändrar materialets mikrostruktur.
Denna ytterdiametersvets på rostfritt stålrör, svetsad med GMAW och reglerad metalldeponering (RMD) utan backspolning av rotsträngen, liknar i utseende och kvalitet svetsar gjorda med backspolad GTAW.
En viktig del av rostfritt ståls korrosionsbeständighet är kromoxid. Men om kolhalten i svetsen är för hög kommer kromkarbid att bildas. Dessa binder kromet och förhindrar bildandet av den önskade kromoxiden, vilket ger rostfritt stål korrosionsbeständighet. Om det inte finns tillräckligt med kromoxid kommer materialet inte att ha de önskade egenskaperna och korrosion kommer att uppstå.
Förebyggande av sensibilisering handlar om val av tillsatsmaterial och kontroll av värmetillförseln. Som tidigare nämnts är det viktigt att välja ett tillsatsmaterial med låg kolhalt för svetsning av rostfritt stål. Ibland krävs dock kol för att ge hållfasthet för vissa tillämpningar. Värmekontroll är särskilt viktigt när tillsatsmaterial med låg kolhalt inte är ett alternativ.
Minimera den tid som svetsen och den värmepåverkade zonen förblir vid förhöjda temperaturer – vanligtvis 950 till 1 500 grader Fahrenheit (500 till 800 grader Celsius). Ju kortare tid lödningen tillbringar i detta intervall, desto mindre värme genereras. Kontrollera och observera alltid mellansträngstemperaturen under lödningen.
Ett annat alternativ är att använda tillsatsmaterial utformade med legeringskomponenter som titan och niob för att förhindra bildning av kromkarbid. Eftersom dessa komponenter också påverkar hållfasthet och seghet kan dessa tillsatsmaterial inte användas i alla tillämpningar.
Gasvolframbågsvetsning (GTAW) för rotsträngen är den traditionella metoden för svetsning av rostfria stålrör. Detta kräver vanligtvis backspolning av argon för att förhindra oxidation på baksidan av svetsen. Användningen av trådsvetsningsprocesser i rostfria stålrör blir dock allt vanligare. I dessa tillämpningar är det viktigt att förstå hur de olika skyddsgaserna påverkar materialets korrosionsbeständighet.
Vid svetsning av rostfritt stål med gasmetallbågsvetsning (GMAW) används traditionellt argon och koldioxid, en blandning av argon och syre, eller en tregasblandning (helium, argon och koldioxid). Vanligtvis innehåller dessa blandningar mestadels argon eller helium och mindre än 5 % koldioxid, eftersom koldioxid tillför kol till smältbadet och ökar risken för sensibilisering. Ren argon rekommenderas inte för GMAW på rostfritt stål.
Flussmedelskärntråd för rostfritt stål är konstruerad för att användas med en traditionell blandning av 75 % argon och 25 % koldioxid. Flussmedel innehåller ingredienser som är utformade för att förhindra att kol från skyddsgasen förorenar svetsen.
I takt med att GMAW-processer har utvecklats har de förenklat svetsningen av rör i rostfritt stål. Även om vissa tillämpningar fortfarande kan kräva GTAW-processer, kan avancerade trådprocesser ge liknande kvalitet och högre produktivitet i många tillämpningar i rostfritt stål.
ID-svetsar i rostfritt stål tillverkade med GMAW RMD har liknande kvalitet och utseende som motsvarande OD-svetsar.
Rotsträngen som använder en modifierad kortslutnings-GMAW-process, såsom Millers reglerade metalldeponering (RMD), eliminerar bakspolning i vissa applikationer för austenitiskt rostfritt stål. RMD-rotsträngen kan följas av pulsad GMAW- eller flusskärnad bågsvetsning med fyllnings- och täcksträngar – en förändring som sparar tid och pengar jämfört med att använda GTAW med bakspolning, särskilt på större rör.
RMD använder exakt kontrollerad kortslutningsmetallöverföring för att producera en lugn, stabil båge och svetsbad. Detta ger mindre risk för kalla svetsningar eller bristande sammansmältning, mindre stänk och en högre kvalitet på rotsträngen i röret. Exakt kontrollerad metallöverföring ger också jämn droppavsättning och enklare kontroll av smältbadet och därmed värmetillförsel och svetshastighet.
Okonventionella processer kan öka svetsproduktiviteten. Vid användning av en RMD kan svetshastigheten vara 15 till 30 cm/min. Eftersom processen ökar produktiviteten utan ytterligare uppvärmning av delar, bidrar den till att bibehålla egenskaperna och korrosionsbeständigheten hos rostfritt stål. Den minskade värmetillförseln i processen hjälper också till att kontrollera deformationen av substratet.
Denna pulserade GMAW-process ger kortare båglängder, smalare bågkoner och mindre värmetillförsel än konventionell spraypulsöverföring. Eftersom processen är sluten, elimineras bågdrift och variationer i avståndet mellan spets och arbetsstycke praktiskt taget. Detta ger enklare svetspölkontroll för svetsning på plats och ur plats. Slutligen, genom att koppla pulserad GMAW för fyllnads- och toppsträng med RMD för rotsträng, kan svetsproceduren utföras med en tråd och en gas, vilket eliminerar processomställningstider.
Pipe & Tube Memphis 2022 är en konferens för yrkesverksamma inom sömlös och svetsteknik. Inget annat evenemang i Nordamerika samlar så många ledare inom rörledningsteknik för att dela expertis. Missa inte det!
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The FABRICATOR, enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Den digitala utgåvan av The Tube & Pipe Journal är nu helt tillgänglig och ger enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Få fullständig tillgång till den digitala utgåvan av STAMPING Journal, som ger de senaste tekniska framstegen, bästa praxis och branschnyheter för metallstämplingsmarknaden.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The Fabricator på spanska, enkel åtkomst till värdefulla branschresurser.