Thép không gỉ không nhất thiết khó gia công, nhưng việc hàn thép không gỉ đòi hỏi sự chú ý đặc biệt đến từng chi tiết. Thép không gỉ không tản nhiệt như thép mềm hoặc nhôm và có thể mất một số khả năng chống ăn mòn nếu bạn làm nóng quá mức. Các biện pháp thực hành tốt nhất giúp duy trì khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ. 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 thực phẩm và đồ uống có độ tinh khiết cao, dược phẩm, bình chịu áp suất và các ngành công nghiệp hóa dầu. Tuy nhiên, vật liệu này không tản nhiệt như thép mềm hoặc nhôm, và hàn không đúng cách có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn của nó. Áp dụng quá nhiều nhiệt và sử dụng kim loại phụ không phù hợp là hai thủ phạm.
Việc tuân thủ một số phương pháp hàn thép không gỉ tốt nhất có thể giúp cải thiện kết quả và đảm bảo duy trì khả năng chống ăn mòn của kim loại. Ngoài ra, việc 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 rất quan trọng để kiểm soát hàm lượng cacbon. Kim loại phụ dùng để hàn ống thép không gỉ phải cải thiện hiệu suất hàn và phù hợp với ứng dụng.
Tìm kim loại hàn có ký hiệu “L” như ER308L vì chúng cung cấp hàm lượng cacbon tối đa thấp hơn, giúp duy trì khả năng chống ăn mòn trong hợp kim thép không gỉ có hàm lượng cacbon thấp. Hàn kim loại cơ bản có hàm lượng cacbon thấp bằng kim loại hàn tiêu chuẩn sẽ làm tăng hàm lượng cacbon của mối hàn, tăng nguy cơ ăn mòn. Tránh kim loại hàn có ký hiệu “H” vì chúng cung cấp hàm lượng cacbon cao hơn và dành cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao hơn ở nhiệt độ cao.
Khi hàn thép không gỉ, điều quan trọng là phải chọn kim loại phụ có mức vết thấp (còn gọi là tạp chất) của các nguyên tố. Đây là các nguyên tố còn sót lại trong nguyên liệu thô được sử dụng để tạo ra kim loại phụ, bao gồm antimon, asen, phốt pho và lưu huỳnh. Chúng có thể ảnh hưởng lớn đến khả năng chống ăn mòn của vật liệu.
Vì thép không gỉ rất nhạy cảm với nhiệt đầu vào, nên việc chuẩn bị mối hàn và lắp ráp đúng cách đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát nhiệt để duy trì các đặc tính của vật liệu. Khoảng hở giữa các bộ phận hoặc sự lắp ráp không đều đòi hỏi mỏ hàn phải ở một chỗ lâu hơn và cần nhiều kim loại phụ hơn để lấp đầy các khoảng hở đó. Điều này có thể khiến nhiệt tích tụ ở khu vực bị ảnh hưởng, có thể khiến bộ phận bị quá nhiệt. Sự lắp ráp không tốt cũng có thể khiến việc thu hẹp khoảng hở và đạt được độ xuyên thấu cần thiết của mối hàn trở nên khó khăn. Hãy cẩn thận để các bộ phận khớp với thép không gỉ càng khít càng tốt.
Độ tinh khiết của vật liệu này cũng rất quan trọng. Một lượng rất nhỏ chất gây ô nhiễm 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 đặc biệt chưa từng được sử dụng trên thép cacbon hoặc nhôm.
Trong thép không gỉ, nhạy cảm 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 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 kim loại lắng đọng có kiểm soát (RMD) mà không cần rửa ngược gốc mối hàn, có hình thức và chất lượng tương tự như mối hàn rửa ngược bằng phương pháp GTAW.
Một phần quan trọng của khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ là crom oxit. Nhưng nếu hàm lượng cacbon trong mối hàn quá cao, crom cacbua sẽ được hình thành. Chúng liên kết crom và ngăn chặn sự hình thành crom oxit mong muốn, giúp thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn. Nếu không có đủ crom oxit, vật liệu sẽ không có các đặc tính mong muốn và sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn.
Phòng ngừa nhạy cảm phụ thuộc vào việc lựa chọn kim loại phụ và kiểm soát nhiệt đầu vào. Như đã đề cập trước đó, điều quan trọng là phải lựa chọn kim loại phụ có hàm lượng cacbon thấp khi hàn thép không gỉ. Tuy nhiên, đôi khi cần phải có cacbon để cung cấp độ bền cho một số ứng dụng nhất định. Kiểm soát nhiệt độ đặc biệt quan trọng khi kim loại phụ có hàm lượng cacbon thấp không phù hợp.
Giảm thiểu thời gian mối hàn và vùng chịu nhiệt duy trì ở nhiệt độ cao, thường là 950 đến 1500 độ F (500 đến 800 độ C). Thời gian hàn trong phạm vi này càng ngắn thì nhiệt 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 với các thành phần hợp kim như titan và niobi để ngăn ngừa sự hình thành crom cacbua. 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 mọi ứng dụng.
Hàn hồ quang điện cực tungsten (GTAW) là phương pháp hàn ống thép không gỉ truyền thống. Phương pháp này thường yêu cầu phải có khí argon để ngăn ngừa quá trình oxy hóa ở mặt dưới của mối hàn. Tuy nhiên, việc sử dụng 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 cách các loại khí bảo vệ khác nhau ảnh hưởng 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 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. Không nên sử dụng argon nguyên chất cho GMAW trên thép không gỉ.
Dây lõi cho thép không gỉ được thiết kế để hoạt động với hỗn hợp truyền thống gồm 75% argon và 25% carbon dioxide. Chất trợ dung chứa các thành phần được thiết kế để ngăn ngừa mối hàn bị nhiễm bẩn carbon từ khí bảo vệ.
Khi các quy trình GMAW phát triển, chúng giúp việc hàn ống và ống thép không gỉ trở nên dễ dàng hơn. Trong khi một số ứng dụng vẫn có thể yêu cầu quy trình GTAW, các quy trình xử lý dây tiên tiến có thể cung cấp chất lượng tương tự và năng suất cao hơn trong nhiều ứng dụng thép không gỉ.
Mối hàn thép không gỉ ID được thực hiện bằng GMAW RMD có chất lượng và hình thức tương tự như mối hàn OD tương ứng.
Một đường hàn gốc sử dụng quy trình GMAW mạch ngắn đã được sửa đổi như lắng đọng kim loại có kiểm soát (RMD) của Miller loại bỏ sự rửa ngược trong một số ứng dụng thép không gỉ austenit. Đường hàn gốc RMD có thể được theo sau bằng GMAW xung hoặc hàn hồ quang lõi thuốc để lấp đầy và đóng lại, một sự thay đổi giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc so với việc sử dụng GTAW rửa ngược, đặc biệt là trên các ống lớn.
RMD sử dụng quá trình truyền kim loại ngắn mạch được kiểm soát chính xác để tạo ra hồ quang và vũng hàn ổn định, yên tĩnh. Điều này dẫn đến ít khả năng xảy ra hiện tượng chảy nguội hoặc không nóng chảy, ít bắn tóe hơn và chất lượng đường ống gốc tốt hơn. Quá trình truyền kim loại được kiểm soát chính xác cũng đảm bảo lắng đọng giọt đồng đều và kiểm soát dễ dàng hơn vũng hàn, do đó nhiệt lượng đầu vào và tốc độ hàn.
Các quy trình không theo truyền thống có thể cải thiện năng suất hàn. Khi sử dụng RMD, tốc độ hàn có thể từ 6 đến 12 in/phút. Vì quy trình này cải thiện năng suất mà không cần gia nhiệt thêm các bộ phận, nên nó giúp duy trì các đặc tính và khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ. Giảm lượng nhiệt đầu vào của quy trình cũng giúp kiểm soát biến dạng của chất nền.
Quy trình GMAW xung này cung cấp chiều dài hồ quang ngắn hơn, hình nón hồ quang hẹp hơn và lượng nhiệt đầu vào ít hơn so với phương pháp truyền phun xung thông thường. Vì quy trình này khép kín nên hiện tượng trôi hồ quang và dao động khoảng cách giữa đầu và phôi hàn hầu như bị loại bỏ. Điều này giúp đơn giản hóa việc quản lý vũng hàn có và không có hàn tại chỗ. Cuối cùng, sự kết hợp của GMAW xung để hàn đắp và cán trên cùng với RMD để cán gốc cho phép thực hiện quy trình hàn bằng một dây hàn và một khí hàn duy nhất, giúp 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 dành riêng cho ngành ống kim loại vào năm 1990.Ngày nay, đây vẫn là ấn phẩm công nghiệp duy nhất ở Bắc Mỹ và đã trở thành nguồn thông tin đáng tin cậy nhất cho các chuyên gia về đường ống.
Bây giờ với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số The FABRICATOR, bạn có thể dễ dàng truy cập vào các nguồn tài nguyên giá trị của ngành.
Phiên bản kỹ thuật số của The Tube & Pipe Journal hiện đã có thể truy cập đầy đủ, giúp bạn dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên giá trị trong ngành.
Truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào Tạp chí STAMPING, nơi giới thiệu công nghệ mới nhất, các phương pháp hay nhất và tin tức ngành cho thị trường dập kim loại.
Bây giờ với quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào The Fabricator en Español, bạn có thể dễ dàng truy cập vào các nguồn tài nguyên giá trị của ngành.