З: Нещодавно ми почали виконувати роботу, яка вимагає виготовлення деяких компонентів переважно з нержавіючої сталі 304, яка зварюється сама з нержавіючою сталлю та з низьковуглецевою сталлю. У нас виникли деякі проблеми з розтріскуванням зварних швів між нержавіючою сталлю та нержавіючою сталлю товщиною до 1,25 дюйма. Було зазначено, що у нас низький рівень фериту. Чи можете ви пояснити, що це таке і як це виправити?
В: Це гарне питання. Так, ми можемо допомогти вам зрозуміти, що означає низький рівень фериту та як цьому запобігти.
Спочатку давайте розглянемо визначення нержавіючої сталі (НС) та те, як ферит пов'язаний зі зварними з'єднаннями. Чорна сталь та її сплави містять понад 50% заліза. Це включає всі вуглецеві та нержавіючі сталі, а також деякі інші групи. Алюміній, мідь та титан не містять заліза, тому вони є чудовими прикладами кольорових сплавів.
Основними компонентами цього сплаву є вуглецева сталь із вмістом заліза щонайменше 90% та нержавіюча сталь із вмістом заліза від 70 до 80%. Щоб класифікуватися як нержавіюча сталь, вона повинна містити щонайменше 11,5% доданого хрому. Рівень хрому вище цього мінімального порогу сприяє утворенню плівки оксиду хрому на сталевих поверхнях та запобігає утворенню окислення, такого як іржа (оксид заліза) або хімічна корозія.
Нержавіюча сталь в основному поділяється на три групи: аустенітну, феритну та мартенситну. Їхня назва походить від кристалічної структури, з якої вони складаються за кімнатної температури. Ще однією поширеною групою є дуплексна нержавіюча сталь, яка являє собою баланс між феритом та аустенітом у кристалічній структурі.
Аустенітні марки, серія 300, містять від 16% до 30% хрому та від 8% до 40% нікелю, утворюючи переважно аустенітну кристалічну структуру. Стабілізатори, такі як нікель, вуглець, марганець та азот, додаються під час процесу виробництва сталі, щоб допомогти сформувати співвідношення аустеніт-ферит. Деякі поширені марки - 304, 316 та 347. Забезпечує хорошу корозійну стійкість; в основному використовується в харчовій, хімічній, фармацевтичній та кріогенній промисловості. Контроль утворення фериту забезпечує чудову в'язкість за низьких температур.
Феритна нержавіюча сталь – це повністю магнітна сталь серії 400, яка містить від 11,5% до 30% хрому та має переважно феритну кристалічну структуру. Для сприяння утворенню фериту до складу стабілізаторів під час виробництва сталі входять хром, кремній, молібден та ніобій. Ці типи нержавіючої сталі зазвичай використовуються в автомобільних вихлопних системах та силових агрегатах і мають обмежене застосування при високих температурах. Кілька поширених типів: 405, 409, 430 та 446.
Мартенситні марки, також відомі як серія 400, такі як 403, 410 та 440, є магнітними, містять від 11,5% до 18% хрому та мають мартенситну кристалічну структуру. Ця комбінація має найнижчий вміст золота, що робить їх найдешевшими у виробництві. Вони забезпечують певну стійкість до корозії, чудову міцність і зазвичай використовуються у виробництві посуду, стоматологічного та хірургічного обладнання, кухонного посуду та деяких видів інструментів.
Під час зварювання нержавіючої сталі тип основи та її застосування визначатимуть відповідний присадний метал. Якщо ви використовуєте захисний газ, вам може знадобитися звернути особливу увагу на суміші захисних газів, щоб запобігти певним проблемам зі зварюванням.
Щоб припаяти сталь 304 сама до себе, вам знадобиться електрод E308/308L. «L» означає низький вміст вуглецю, що допомагає запобігти міжкристалічній корозії. Вміст вуглецю в цих електродах становить менше 0,03%, при перевищенні цього значення зростає ризик відкладення вуглецю на межах зерен та зв'язування хрому з утворенням карбідів хрому, що ефективно знижує корозійну стійкість сталі. Це стає очевидним, якщо корозія виникає в зоні термічного впливу (ЗТВ) зварних швів нержавіючої сталі. Ще одним фактором, який слід враховувати при припаюванні нержавіючої сталі марки L, є те, що вона має нижчу міцність на розрив при підвищених робочих температурах, ніж прямі марки нержавіючої сталі.
Оскільки 304 є аустенітним типом нержавіючої сталі, відповідний зварний метал міститиме більшу частину аустеніту. Однак сам електрод міститиме феритовий стабілізатор, такий як молібден, для сприяння утворенню фериту в зварному металі. Виробники зазвичай вказують типовий діапазон кількості фериту для зварного металу. Як згадувалося раніше, вуглець є сильним аустенітним стабілізатором, і з цих причин важливо запобігати його додаванню до зварного металу.
Феритові числа отримують з діаграми Шеффлера та діаграми WRC-1992, де використовуються формули еквівалентів нікелю та хрому для розрахунку значення, яке при нанесенні на діаграму дає нормалізоване число. Феритове число від 0 до 7 відповідає об'ємному відсотку феритної кристалічної структури, присутньої в зварному металі, однак при вищих відсотках феритове число зростає швидше. Пам'ятайте, що ферит у нержавіючій сталі - це не те саме, що ферит вуглецевої сталі, а фаза, яка називається дельта-феритом. Аустенітна нержавіюча сталь не зазнає фазових перетворень, пов'язаних з високотемпературними процесами, такими як термічна обробка.
Утворення фериту є бажаним, оскільки він більш пластичний, ніж аустеніт, але його необхідно контролювати. Низький вміст фериту може забезпечити зварні шви з чудовою корозійною стійкістю в деяких випадках застосування, але вони надзвичайно схильні до гарячого розтріскування під час зварювання. Для загальних умов використання кількість феритів повинна бути від 5 до 10, але в деяких випадках можуть знадобитися нижчі або вищі значення. Ферити можна легко перевірити на робочому місці за допомогою феритового індикатора.
Оскільки ви згадали про проблеми з розтріскуванням та низьким вмістом фериту, вам слід уважно оглянути свій присадний метал і переконатися, що він виробляє достатньо фериту – близько 8 має бути достатньо. Крім того, якщо ви використовуєте дугове зварювання порошковою стружкою (FCAW), ці присадні метали зазвичай використовують захисний газ зі 100% вуглекислого газу або суміш із 75% аргону та 25% CO2, що може призвести до поглинання вуглецю зварним металом. Ви можете перейти на процес дугового зварювання металом (GMAW) та використовувати суміш 98% аргону та 2% кисню, щоб зменшити ймовірність утворення вуглецевих відкладень.
Під час зварювання нержавіючої сталі з вуглецевою сталлю необхідно використовувати присадний матеріал E309L. Цей присадний метал спеціально використовується для зварювання різнорідних металів і утворює певну кількість фериту після розчинення вуглецевої сталі у зварному шві. Оскільки вуглецева сталь поглинає певну кількість вуглецю, до присадного металу додають феритові стабілізатори, щоб протидіяти схильності вуглецю до утворення аустеніту. Це допоможе запобігти термічному розтріскуванню під час зварювання.
Отже, якщо ви хочете усунути гарячі тріщини в зварних швах аустенітної нержавіючої сталі, перевірте консистенцію феритового присадного металу та дотримуйтесь найкращих методів зварювання. Підтримуйте підведену теплоту нижче 50 кДж/дюйм, підтримуйте помірну або низьку міжпрохідну температуру та переконайтеся, що паяні з'єднання чисті перед паянням. Використовуйте відповідний калібр, щоб перевірити кількість фериту на зварному шві, зосереджуючись на позначці 5-10.
Журнал WELDER, раніше відомий як «Практичне зварювання сьогодні», представляє реальних людей, які виготовляють продукцію, яку ми використовуємо та з якою працюємо щодня. Цей журнал обслуговує зварювальну спільноту Північної Америки вже понад 20 років.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The FABRICATOR, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання журналу «The Tube & Pipe Journal» тепер повністю доступне, забезпечуючи легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Отримайте повний цифровий доступ до журналу STAMPING, який містить найновіші технології, передовий досвід та новини галузі для ринку штампування металу.
Тепер, маючи повний цифровий доступ до The Fabricator en Español, ви маєте легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.