Denne artikkelen fra Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. forklarer hva du bør vurdere når du spesifiserer fyllmetaller for sveising av rustfritt stål.
Egenskapene som gjør rustfritt stål så attraktivt - evnen til å skreddersy dets mekaniske egenskaper og motstand mot korrosjon og oksidasjon - øker også kompleksiteten ved å velge et passende tilsatsmetall for sveising.For en gitt basismaterialkombinasjon kan en av flere typer elektroder være passende, avhengig av kostnadsproblemer, serviceforhold, ønskede mekaniske egenskaper og en rekke sveiserelaterte problemer.
Denne artikkelen gir den nødvendige tekniske bakgrunnen for å gi leseren en forståelse for kompleksiteten til emnet, og svarer deretter på noen av de vanligste spørsmålene som stilles til leverandører av fyllmetall.Den fastsetter generelle retningslinjer for valg av passende rustfrie fyllmetaller - og forklarer deretter alle unntakene fra disse retningslinjene!Artikkelen dekker ikke sveiseprosedyrer, da det er et emne for en annen artikkel.
Fire kvaliteter, mange legeringselementer
Det er fire hovedkategorier av rustfritt stål:
austenittisk
martensittisk
ferritisk
Tosidig
Navnene er avledet fra den krystallinske strukturen til stålet som vanligvis finnes ved romtemperatur.Når lavkarbonstål varmes opp over 912°C, omorganiseres atomene i stålet fra strukturen kalt ferritt ved romtemperatur til krystallstrukturen kalt austenitt.Ved avkjøling går atomene tilbake til sin opprinnelige struktur, ferritt.Høytemperaturstrukturen, austenitt, er ikke-magnetisk, plastisk og har lavere styrke og større duktilitet enn romtemperaturformen av ferritt.
Når mer enn 16 % krom tilsettes stålet, stabiliseres den romtemperatur krystallinske strukturen, ferritt, og stålet forblir i ferritisk tilstand ved alle temperaturer.Derfor brukes navnet ferritisk rustfritt stål på denne legeringsbasen.Når mer enn 17 % krom og 7 % nikkel tilsettes stålet, stabiliseres den høytemperaturkrystallinske strukturen i stålet, austenitt, slik at den vedvarer ved alle temperaturer fra de aller laveste til nesten smeltende.
Austenittisk rustfritt stål blir ofte referert til som "krom-nikkel"-typen, og martensittisk og ferritisk stål kalles vanligvis "rett krom".Visse legeringselementer som brukes i rustfritt stål og sveisemetaller oppfører seg som austenittstabilisatorer og andre som ferrittstabilisatorer.De viktigste austenittstabilisatorene er nikkel, karbon, mangan og nitrogen.Ferrittstabilisatorene er krom, silisium, molybden og niob.Balansering av legeringselementene kontrollerer mengden ferritt i sveisemetallet.
Austenittiske kvaliteter er lettere og mer tilfredsstillende sveiset enn de som inneholder mindre enn 5 % nikkel.Sveiseskjøter produsert i austenittisk rustfritt stål er sterke, formbare og tøffe i sin sveisede tilstand.De krever normalt ikke forvarming eller varmebehandling etter sveising.Austenittiske karakterer utgjør omtrent 80 % av det sveisede rustfritt stål, og denne innledende artikkelen fokuserer sterkt på dem.
Tabell 1: Rustfrie ståltyper og deres krom- og nikkelinnhold.
tstart{c,80%}
thead{Type|% Chromium|% Nikkel|Types}
tdata{Austenitic|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Martensitic|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Ferritic|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Duplex|18 - 28%|4 - 8%|2205}
pleier{}
Hvordan velge riktig rustfritt fyllmetall
Hvis grunnmaterialet i begge platene er det samme, pleide det opprinnelige prinsippet å være "Start med å matche grunnmaterialet."Det fungerer bra i noen tilfeller;for å slå sammen Type 310 eller 316, velg den tilsvarende filler Type.
For å sammenføye forskjellige materialer, følg dette veiledende prinsippet: "velg et fyllstoff som passer til det mer legerte materialet."For å bli med 304 til 316, velg en 316 filler.
Dessverre har "matchregelen" så mange unntak at et bedre prinsipp er: Se en valgtabell for fyllmetall.For eksempel er Type 304 det vanligste basismaterialet i rustfritt stål, men ingen tilbyr en Type 304-elektrode.
Hvordan sveiser Type 304 rustfritt uten en Type 304 elektrode
For å sveise Type 304 rustfritt, bruk Type 308 filler, da de ekstra legeringselementene i Type 308 vil stabilisere sveiseområdet bedre.
Imidlertid er 308L også et akseptabelt fyllstoff.'L'-betegnelsen etter en type indikerer lavt karboninnhold.En Type 3XXL rustfri har et karboninnhold på 0,03 % eller mindre, mens standard Type 3XX rustfri kan ha et maksimalt karboninnhold på 0,08 %.
Fordi et Type L-fyllstoff faller innenfor samme klassifisering som ikke-L-produktet, kan og bør produsenter vurdere å bruke et Type L-fyllstoff fordi lavere karboninnhold reduserer risikoen for intergranulære korrosjonsproblemer.Faktisk hevder forfatterne at Type L-fyllstoff ville bli mer utbredt hvis produsentene bare oppdaterte prosedyrene sine.
Produsenter som bruker GMAW-prosessen vil kanskje også vurdere å bruke et Type 3XXSi-fyllstoff, ettersom tilsetningen av silisium forbedrer fuktighet.I situasjoner der sveisen har en høy eller grov krone, eller hvor sveisepytten ikke fester seg godt ved tærne på en filet- eller overlappskjøt, kan bruk av en Si Type GMAW-elektrode jevne ut sveisestrengen og fremme bedre fusjon.
Hvis karbidutfelling er et problem, bør du vurdere et Type 347 fyllstoff, som inneholder en liten mengde niob.
Hvordan sveise rustfritt stål til karbonstål
Denne situasjonen oppstår i applikasjoner der en del av en struktur krever en korrosjonsbestandig utvendig overflate forbundet med et karbonstål-konstruksjonselement for å redusere kostnadene.Når du kobler et basismateriale uten legeringselementer til et basismateriale med legeringselementer, bruk et overlegert fyllstoff slik at fortynningen i sveisemetallet balanserer eller er mer legert enn det rustfrie basismetallet.
For sammenføyning av karbonstål til Type 304 eller 316, samt for sammenføyning av ulikt rustfritt stål, bør du vurdere en Type 309L-elektrode for de fleste bruksområder.Hvis du ønsker et høyere Cr-innhold, bør du vurdere Type 312.
Som en advarsel viser austenittisk rustfritt stål en ekspansjonshastighet som er omtrent 50 prosent større enn for karbonstål.Ved sammenføyning kan de forskjellige ekspansjonshastighetene forårsake sprekker på grunn av indre spenninger med mindre riktig elektrode og sveiseprosedyre brukes.
Bruk de riktige rengjøringsprosedyrene for sveiseklargjøring
Som med andre metaller, fjern først olje, fett, merker og smuss med et ikke-klorert løsemiddel.Etter det er hovedregelen for forberedelse av rustfri sveis 'Unngå forurensning fra karbonstål for å forhindre korrosjon.'Noen selskaper bruker separate bygninger for sin "rustfrie butikk" og "karbonbutikk" for å forhindre krysskontaminering.
Angi slipeskiver og rustfrie børster som "bare rustfrie" når du forbereder kanter for sveising.Noen prosedyrer krever rengjøring to inches tilbake fra leddet.Forberedelse av skjøter er også mer kritisk, siden det er vanskeligere å kompensere for uoverensstemmelser med elektrodemanipulering enn med karbonstål.
Bruk riktig rengjøringsprosedyre etter sveising for å forhindre rust
For å begynne, husk hva som gjør et rustfritt stål rustfritt: reaksjonen av krom med oksygen for å danne et beskyttende lag av kromoksid på overflaten av materialet.Rustfritt ruster på grunn av karbidutfelling (se nedenfor) og fordi sveiseprosessen varmer opp sveisemetallet til et punkt hvor ferritisk oksid kan dannes på overflaten av sveisen.Etterlatt i sveiset tilstand kan en perfekt forsvarlig sveis vise "vognspor av rust" ved grensene til den varmepåvirkede sonen på mindre enn 24 timer.
For at et nytt lag med rent kromoksid skal kunne omformes på riktig måte, krever rustfritt stål ettersveising ved polering, beising, sliping eller børsting.Igjen, bruk kverner og børster dedikert til oppgaven.
Hvorfor er sveisetråd i rustfritt stål magnetisk?
Helt austenittisk rustfritt stål er ikke-magnetisk.Imidlertid skaper sveisetemperaturer et relativt stort korn i mikrostrukturen, noe som resulterer i at sveisen er sprekkfølsom.For å redusere følsomheten for varmesprekker, legger elektrodeprodusenter til legeringselementer, inkludert ferritt.Ferrittfasen gjør at de austenittiske kornene blir mye finere, slik at sveisen blir mer sprekkbestandig.
En magnet vil ikke feste seg til en spole av austenittisk rustfritt fyllstoff, men en person som holder en magnet kan føle et lett trekk på grunn av den beholdte ferritten.Dessverre får dette noen brukere til å tro at produktet deres er feilmerket eller at de bruker feil fyllmetall (spesielt hvis de har revet etiketten av trådkurven).
Riktig mengde ferritt i en elektrode avhenger av brukstemperaturen til applikasjonen.For mye ferritt fører for eksempel til at sveisen mister sin seighet ved lave temperaturer.Dermed har Type 308 fyllstoff for en LNG-rørapplikasjon et ferritttall mellom 3 og 6, sammenlignet med et ferritttall på 8 for standard Type 308 fyllstoff.Kort sagt kan fyllmetaller virke like i starten, men små forskjeller i sammensetning er viktige.
Finnes det en enkel måte å sveise dupleks rustfritt stål på?
Vanligvis har dupleks rustfritt stål en mikrostruktur som består av omtrent 50 % ferritt og 50 % austenitt.Enkelt sagt gir ferritten høy styrke og noe motstand mot spenningskorrosjonssprekker mens austenitten gir god seighet.De to fasene i kombinasjon gir dupleksstålene sine attraktive egenskaper.Et bredt spekter av dupleks rustfritt stål er tilgjengelig, med den vanligste type 2205;denne inneholder 22 % krom, 5 % nikkel, 3 % molybden og 0,15 % nitrogen.
Ved sveising av dupleks rustfritt stål kan det oppstå problemer hvis sveisemetallet har for mye ferritt (varmen fra lysbuen gjør at atomene ordner seg i en ferrittmatrise).For å kompensere må fyllmetaller fremme den austenittiske strukturen med høyere legeringsinnhold, typisk 2 til 4 % mer nikkel enn i basismetallet.For eksempel kan flusskjernetråd for sveising Type 2205 ha 8,85 % nikkel.
Ønsket ferrittinnhold kan variere fra 25 til 55 % etter sveising (men kan være høyere).Legg merke til at kjølehastigheten må være sakte nok til å tillate austenitten å reformere seg, men ikke så sakte at den skaper intermetalliske faser, og heller ikke for rask til å skape overskudd av ferritt i den varmepåvirkede sonen.Følg produsentens anbefalte prosedyrer for sveiseprosessen og tilsatsmetallet som er valgt.
Justering av parametere ved sveising av rustfritt stål
For produsenter som konstant justerer parametere (spenning, strømstyrke, lysbuelengde, induktans, pulsbredde osv.) ved sveising av rustfritt stål, er den typiske synderen inkonsekvent sammensetning av tilsatsmetall.Gitt viktigheten av legeringselementer, kan parti-til-parti-variasjoner i kjemisk sammensetning ha en merkbar innvirkning på sveiseytelsen, som dårlig utfukting eller vanskelig slaggfrigjøring.Variasjoner i elektrodediameter, overflaterenhet, støping og helix påvirker også ytelsen i GMAW- og FCAW-applikasjoner.
Styring av kontrollkarbidutfelling i austenittisk rustfritt stål
Ved temperaturer i området 426-871°C migrerer karboninnhold på over 0,02 % til korngrensene til den austenittiske strukturen, hvor det reagerer med krom for å danne kromkarbid.Hvis kromet er bundet opp med karbonet, er det ikke tilgjengelig for korrosjonsbestandighet.Når den utsettes for et korrosivt miljø, resulterer det intergranulær korrosjon, som gjør at korngrensene kan spises bort.
For å kontrollere karbidutfelling, hold karboninnholdet så lavt som mulig (0,04 % maksimum) ved sveising med lavkarbonelektroder.Karbon kan også bindes opp av niob (tidligere kolumbium) og titan, som har en sterkere affinitet for karbon enn krom.Type 347 elektroder er laget for dette formålet.
Hvordan forberede seg til en diskusjon om valg av fyllmetall
Samle som et minimum informasjon om sluttbruken av den sveisede delen, inkludert servicemiljø (spesielt driftstemperaturer, eksponering for korrosive elementer og grad av forventet korrosjonsbestandighet) og ønsket levetid.Informasjon om nødvendige mekaniske egenskaper ved driftsforhold hjelper mye, inkludert styrke, seighet, duktilitet og tretthet.
De fleste av de ledende elektrodeprodusentene tilbyr guidebøker for valg av fyllmetall, og forfatterne kan ikke understreke dette punktet for mye: konsulter en veiledning for bruk av fyllmetall eller kontakt produsentens tekniske eksperter.De er der for å hjelpe med å velge riktig elektrode i rustfritt stål.
For mer informasjon om TYUEs fyllmetaller i rustfritt stål og for å kontakte selskapets eksperter for råd, gå til www.tyuelec.com.
Innleggstid: 23. desember 2022