Thép không gỉ không nhất thiết khó gia công, nhưng việc hàn nó đòi hỏi sự chú ý đặc biệt đến từng chi tiết. Nó không tản nhiệt tốt như thép thường hoặc nhôm và có thể mất đi một phần khả năng chống ăn mòn nếu bị nung nóng quá mức. Các biện pháp thực hành tốt nhất giúp duy trì khả năng chống ăn mòn của nó. Hình ảnh: Miller Electric
Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ khiến nó trở thành lựa chọn hấp dẫn cho nhiều ứng dụng đường ống quan trọng, bao gồm các ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống có độ tinh khiết cao, dược phẩm, bình áp lực và hóa dầu. Tuy nhiên, vật liệu này không tản nhiệt tốt như thép thường hoặc nhôm, và việc hàn không đúng cách có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn của nó. Sử dụng quá nhiều nhiệt và dùng que hàn không phù hợp là hai nguyên nhân chính.
Tuân thủ một số phương pháp hàn thép không gỉ tốt nhất có thể giúp cải thiện kết quả và đảm bảo khả năng chống ăn mòn của kim loại được duy trì. Ngoài ra, nâng cấp quy trình hàn có thể tăng năng suất mà không làm giảm chất lượng.
Khi hàn thép không gỉ, việc lựa chọn kim loại phụ đóng vai trò rất quan trọng trong việc kiểm soát hàm lượng carbon. Kim loại phụ được sử dụng để hàn ống thép không gỉ phải cải thiện hiệu suất hàn và phù hợp với ứng dụng.
Hãy tìm các loại que hàn có ký hiệu “L” như ER308L vì chúng có hàm lượng carbon tối đa thấp hơn, giúp duy trì khả năng chống ăn mòn trong các hợp kim thép không gỉ cacbon thấp. Hàn kim loại nền cacbon thấp bằng que hàn tiêu chuẩn sẽ làm tăng hàm lượng carbon của mối hàn, làm tăng nguy cơ ăn mòn. Tránh sử dụng que hàn có ký hiệu “H” vì chúng có hàm lượng carbon cao hơn và được dùng cho các ứng dụng yêu cầu độ bền cao hơn ở nhiệt độ cao.
Khi hàn thép không gỉ, điều quan trọng là phải chọn kim loại phụ có hàm lượng tạp chất thấp. Đó là các nguyên tố còn sót lại trong nguyên liệu thô dùng để sản xuất kim loại phụ, bao gồm antimon, asen, phốt pho và lưu huỳnh. Chúng có thể ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chống ăn mòn của vật liệu.
Vì thép không gỉ rất nhạy cảm với nhiệt lượng, việc chuẩn bị mối nối và lắp ráp đúng cách đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát nhiệt độ để duy trì các đặc tính vật liệu. Khe hở giữa các bộ phận hoặc sự lắp ráp không đều khiến mỏ hàn phải giữ ở một vị trí lâu hơn, và cần nhiều kim loại phụ hơn để lấp đầy những khe hở đó. Điều này có thể gây tích tụ nhiệt trong khu vực bị ảnh hưởng, dẫn đến bộ phận bị quá nhiệt. Sự lắp ráp kém cũng có thể gây khó khăn trong việc lấp đầy khe hở và đạt được độ xuyên thấu cần thiết của mối hàn. Hãy cẩn thận để các bộ phận được ghép nối với thép không gỉ càng sát càng tốt.
Độ tinh khiết của vật liệu cũng rất quan trọng. Một lượng rất nhỏ tạp chất hoặc bụi bẩn trong các mối hàn có thể gây ra các khuyết tật làm giảm độ bền và khả năng chống ăn mòn của sản phẩm cuối cùng. Để làm sạch bề mặt trước khi hàn, hãy sử dụng bàn chải thép không gỉ chuyên dụng chưa từng được sử dụng trên thép carbon hoặc nhôm.
Ở thép không gỉ, hiện tượng nhạy cảm hóa là nguyên nhân chính gây mất khả năng chống ăn mòn. Điều này có thể xảy ra khi nhiệt độ hàn và tốc độ làm nguội dao động quá nhiều, dẫn đến sự thay đổi cấu trúc vi mô của vật liệu.
Mối hàn bên ngoài trên ống thép không gỉ này, được hàn bằng phương pháp GMAW và kiểm soát sự lắng đọng kim loại (RMD) mà không cần rửa ngược mối hàn gốc, có hình thức và chất lượng tương tự như các mối hàn GTAW có rửa ngược.
Một phần quan trọng trong khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ là oxit crom. Nhưng nếu hàm lượng cacbon trong mối hàn quá cao, cacbua crom sẽ được hình thành. Chúng liên kết với crom và ngăn cản sự hình thành oxit crom cần thiết, chất tạo nên khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ. Nếu không có đủ oxit crom, vật liệu sẽ không có được các đặc tính mong muốn và sẽ bị ăn mòn.
Việc ngăn ngừa hiện tượng nhạy cảm phụ thuộc vào việc lựa chọn que hàn và kiểm soát nhiệt lượng. Như đã đề cập trước đó, điều quan trọng là phải chọn que hàn có hàm lượng carbon thấp khi hàn thép không gỉ. Tuy nhiên, đôi khi carbon là cần thiết để đảm bảo độ bền cho một số ứng dụng nhất định. Kiểm soát nhiệt độ đặc biệt quan trọng khi que hàn có hàm lượng carbon thấp không phù hợp.
Giảm thiểu thời gian mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt duy trì ở nhiệt độ cao, thường là từ 950 đến 1500 độ Fahrenheit (500 đến 800 độ Celsius). Thời gian hàn ở trong phạm vi nhiệt độ này càng ngắn, nhiệt lượng sinh ra càng ít. Luôn kiểm tra và quan sát nhiệt độ giữa các lớp hàn trong quá trình hàn.
Một lựa chọn khác là sử dụng kim loại phụ có chứa các thành phần hợp kim như titan và niobi để ngăn ngừa sự hình thành cacbua crom. Vì các thành phần này cũng ảnh hưởng đến độ bền và độ dẻo dai, nên các kim loại phụ này không thể được sử dụng trong tất cả các ứng dụng.
Hàn hồ quang vonfram mối hàn gốc (GTAW) là phương pháp truyền thống để hàn ống thép không gỉ. Phương pháp này thường yêu cầu thổi khí argon ngược để ngăn ngừa quá trình oxy hóa ở mặt dưới mối hàn. Tuy nhiên, việc sử dụng các quy trình hàn dây trong ống thép không gỉ đang trở nên phổ biến hơn. Trong những trường hợp này, điều quan trọng là phải hiểu các loại khí bảo vệ khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến khả năng chống ăn mòn của vật liệu.
Khi hàn thép không gỉ bằng phương pháp hàn hồ quang khí (GMAW), người ta thường sử dụng argon và carbon dioxide, hỗn hợp argon và oxy, hoặc hỗn hợp ba loại khí (heli, argon và carbon dioxide). Thông thường, các hỗn hợp này chủ yếu chứa argon hoặc heli và ít hơn 5% carbon dioxide vì carbon dioxide đưa carbon vào vũng hàn và làm tăng nguy cơ nhạy cảm hóa. Không nên sử dụng argon nguyên chất cho phương pháp GMAW trên thép không gỉ.
Dây hàn lõi dành cho thép không gỉ được thiết kế để hoạt động với hỗn hợp khí truyền thống gồm 75% argon và 25% carbon dioxide. Thuốc hàn chứa các thành phần được thiết kế để ngăn ngừa sự nhiễm bẩn mối hàn do carbon từ khí bảo vệ.
Khi quy trình hàn GMAW phát triển, nó đã giúp việc hàn ống và ống thép không gỉ trở nên dễ dàng hơn. Mặc dù một số ứng dụng vẫn có thể yêu cầu quy trình GTAW, nhưng các quy trình xử lý dây tiên tiến có thể mang lại chất lượng tương tự và năng suất cao hơn trong nhiều ứng dụng thép không gỉ.
Các mối hàn thép không gỉ bên trong (ID) được thực hiện bằng phương pháp GMAW RMD có chất lượng và hình thức tương tự như các mối hàn bên ngoài (OD) tương ứng.
Mối hàn lớp gốc sử dụng quy trình hàn GMAW ngắn mạch cải tiến, chẳng hạn như phương pháp lắng đọng kim loại có kiểm soát (RMD) của Miller, giúp loại bỏ hiện tượng rửa ngược trong một số ứng dụng thép không gỉ Austenit. Mối hàn lớp gốc RMD có thể được tiếp nối bằng hàn GMAW xung hoặc hàn hồ quang lõi thuốc để lấp đầy và bịt kín, một thay đổi giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc so với việc sử dụng hàn GTAW có rửa ngược, đặc biệt là trên các đường ống lớn.
Công nghệ RMD sử dụng phương pháp truyền kim loại ngắn mạch được kiểm soát chính xác để tạo ra hồ quang và vũng hàn ổn định, êm ái. Điều này giúp giảm nguy cơ hàn nguội hoặc không nóng chảy, giảm bắn tóe và cải thiện chất lượng mối hàn gốc của ống. Việc truyền kim loại được kiểm soát chính xác cũng đảm bảo sự lắng đọng giọt kim loại đồng đều và dễ dàng kiểm soát vũng hàn, từ đó kiểm soát lượng nhiệt và tốc độ hàn.
Các quy trình phi truyền thống có thể cải thiện năng suất hàn. Khi sử dụng RMD, tốc độ hàn có thể đạt từ 6 đến 12 inch/phút. Vì quy trình này cải thiện năng suất mà không cần gia nhiệt thêm cho các chi tiết, nó giúp duy trì các đặc tính và khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ. Giảm lượng nhiệt đầu vào trong quá trình cũng giúp kiểm soát sự biến dạng của chất nền.
Quy trình hàn GMAW xung này tạo ra chiều dài hồ quang ngắn hơn, hình nón hồ quang hẹp hơn và lượng nhiệt đầu vào thấp hơn so với phương pháp chuyển giao phun xung thông thường. Vì quy trình được khép kín, hiện tượng trôi hồ quang và dao động khoảng cách giữa đầu hàn và phôi hầu như được loại bỏ. Điều này giúp đơn giản hóa việc quản lý vũng hàn khi có và không có hàn tại chỗ. Cuối cùng, sự kết hợp giữa hàn GMAW xung cho phần điền đầy và phần hàn trên cùng với hàn RMD cho phần hàn gốc cho phép thực hiện quy trình hàn chỉ với một dây hàn và một loại khí duy nhất, giảm thời gian chuyển đổi quy trình.
Tạp chí Tube & Pipe 于1990 Tạp chí Tube & Pipe Tạp chí 于1990 Tạp chí Tube & Pipe năm 1990 Tạp chí Tube & Pipe là một trong những cuốn sách nổi tiếng về ống và ống nước của ông, được viết vào năm 1990 vào năm 1990. Tạp chí Tube & Pipe Journal trở thành tạp chí đầu tiên chuyên về ngành công nghiệp ống kim loại vào năm 1990.Hiện nay, nó vẫn là ấn phẩm duy nhất trong ngành tại Bắc Mỹ và đã trở thành nguồn thông tin đáng tin cậy nhất cho các chuyên gia trong lĩnh vực đường ống.
Giờ đây, với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của The FABRICATOR, bạn có thể dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên quý giá trong ngành.
Phiên bản điện tử của Tạp chí Tube & Pipe Journal hiện đã hoàn toàn có thể truy cập được, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận các nguồn tài liệu quý giá trong ngành.
Nhận quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào Tạp chí STAMPING, với những công nghệ mới nhất, các phương pháp tốt nhất và tin tức ngành dành cho thị trường dập kim loại.
Giờ đây, với quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào The Fabricator en Español, bạn có thể dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên quý giá trong ngành.