У гэтым артыкуле ад Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. тлумачыцца, што трэба ўлічваць пры выбары прысадных металаў для зваркі нержавеючай сталі.
Магчымасці, якія робяць нержавеючую сталь такой прывабнай — магчымасць адаптаваць яе механічныя ўласцівасці і ўстойлівасць да карозіі і акіслення — таксама павялічваюць складанасць выбару адпаведнага прысадачнага металу для зваркі. Для любой камбінацыі асноўнага матэрыялу можа падысці любы з некалькіх тыпаў электродаў у залежнасці ад кошту, умоў эксплуатацыі, жаданых механічных уласцівасцей і мноства праблем, звязаных са зваркай.
Гэты артыкул дае неабходную тэхнічную інфармацыю, каб чытач мог зразумець складанасць тэмы, а затым адказвае на некаторыя найбольш распаўсюджаныя пытанні, якія задаюць пастаўшчыкам прысадных металаў. У ім устанаўліваюцца агульныя рэкамендацыі па выбары адпаведных прысадных металаў з нержавеючай сталі, а затым тлумачацца ўсе выключэнні з гэтых рэкамендацый! Артыкул не ахоплівае працэдуры зваркі, бо гэта тэма для іншага артыкула.
Чатыры гатункі, мноства легіруючых элементаў
Існуе чатыры асноўныя катэгорыі нержавеючых сталей:
аўстэнітны
мартэнсітны
ферытны
Дуплекс
Назвы паходзяць ад крышталічнай структуры сталі, якая звычайна сустракаецца пры пакаёвай тэмпературы. Калі нізкавугляродзістая сталь награваецца вышэй за 912°C, атамы сталі перабудоўваюцца са структуры, якая пры пакаёвай тэмпературы называецца ферытам, у крышталічную структуру, якая пры пакаёвай тэмпературы называецца аўстэнітам. Пры астуджэнні атамы вяртаюцца да сваёй першапачатковай структуры — ферыту. Высокатэмпературная структура, аўстэніт, немагнітная, пластычная і мае меншую трываласць і большую пластычнасць, чым ферыт пры пакаёвай тэмпературы.
Калі ў сталь дадаецца больш за 16% хрому, крышталічная структура пакаёвай тэмпературы, ферыт, стабілізуецца, і сталь застаецца ў ферытным стане пры ўсіх тэмпературах. Адсюль і назва гэтага сплаву — ферытная нержавеючая сталь. Калі ў сталь дадаецца больш за 17% хрому і 7% нікеля, высокатэмпературная крышталічная структура сталі, аўстэніт, стабілізуецца такім чынам, што яна захоўваецца пры ўсіх тэмпературах ад самых нізкіх да амаль плаўлення.
Аўстэнітную нержавеючую сталь звычайна называюць хрома-нікелевай, а мартэнсітную і ферытную сталі — прамымі хромавымі. Некаторыя легіруючыя элементы, якія выкарыстоўваюцца ў нержавеючых сталях і зварных швах, дзейнічаюць як стабілізатары аўстэніту, а іншыя — як ферытавыя стабілізатары. Найважнейшымі стабілізатарамі аўстэніту з'яўляюцца нікель, вуглярод, марганец і азот. Ферытавымі стабілізатарамі з'яўляюцца хром, крэмній, малібдэн і ніобій. Балансаванне легіруючых элементаў кантралюе колькасць ферыту ў зварным шве.
Аўстэнітныя маркі зварваюцца лягчэй і здавальняюча, чым тыя, што ўтрымліваюць менш за 5% нікеля. Зварныя злучэнні, атрыманыя з аўстэнітных нержавеючых сталей, трывалыя, пластычныя і вязкія ў стане пасля зваркі. Звычайна яны не патрабуюць папярэдняга нагрэву або паслязварочнай тэрмічнай апрацоўкі. Аўстэнітныя маркі складаюць прыблізна 80% зваранай нержавеючай сталі, і гэты ўступны артыкул у значнай ступені прысвечаны ім.
Табліца 1: Тыпы нержавеючай сталі і ўтрыманне ў іх хрому і нікеля.
пачатак{c,80%}
thead{Тып|% хрому|% нікеля|Тыпы}
tdata{аўстэнітны|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{мартэнсітныя|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{ферытная сталь|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Дуплекс|18 - 28%|4 - 8%|2205}
схільныя
Як выбраць правільны прысадны метал з нержавеючай сталі
Калі асноўны матэрыял у абедзвюх плітах аднолькавы, першапачатковым кіруючым прынцыпам было: «Пачынайце з супастаўлення асноўнага матэрыялу». У некаторых выпадках гэта добра працуе; каб злучыць тып 310 або 316, выберыце адпаведны тып напаўняльніка.
Каб злучыць разнастайныя матэрыялы, прытрымлівайцеся наступнага прынцыпу: «выберыце напаўняльнік, які адпавядае больш легаванаму матэрыялу». Каб злучыць марку 304 з маркай 316, выберыце напаўняльнік маркі 316.
На жаль, «правіла супадзення» мае так шмат выключэнняў, што лепшым прынцыпам з'яўляецца наступны: звярніцеся да табліцы выбару прысаднага металу. Напрыклад, тып 304 з'яўляецца найбольш распаўсюджаным асноўным матэрыялам з нержавеючай сталі, але ніхто не прапануе электрод тыпу 304.
Як зварваць нержавеючую сталь тыпу 304 без электрода тыпу 304
Для зваркі нержавеючай сталі тыпу 304 выкарыстоўвайце напаўняльнік тыпу 308, бо дадатковыя легіруючыя элементы ў тыпе 308 лепш стабілізуюць зону зваркі.
Аднак, 308L таксама з'яўляецца прымальным напаўняльнікам. Абазначэнне «L» пасля любога тыпу паказвае на нізкае ўтрыманне вугляроду. Нержавеючая сталь тыпу 3XXL мае ўтрыманне вугляроду 0,03% або менш, у той час як стандартная нержавеючая сталь тыпу 3XX можа мець максімальнае ўтрыманне вугляроду 0,08%.
Паколькі напаўняльнік тыпу L адносіцца да той жа класіфікацыі, што і прадукт не тыпу L, вытворцы могуць і павінны сур'ёзна разгледзець магчымасць выкарыстання напаўняльніка тыпу L, бо ніжэйшае ўтрыманне вугляроду зніжае рызыку міжкрышталітнай карозіі. Насамрэч, аўтары сцвярджаюць, што напаўняльнік тыпу L выкарыстоўваўся б больш шырока, калі б вытворцы проста абнавілі свае працэдуры.
Вытворцы, якія выкарыстоўваюць працэс GMAW, таксама могуць разгледзець магчымасць выкарыстання напаўняльніка тыпу 3XXSi, бо даданне крэмнію паляпшае змочванне. У сітуацыях, калі зварны шов мае высокі або шурпаты выступ, або калі зварачная ванна дрэнна злучаецца з нагамі кутняга або нахлесточнага шва, выкарыстанне крэмніевага электрода тыпу GMAW можа згладзіць зварны шов і спрыяць лепшаму сплаўленню.
Калі вас турбуе выпадзенне карбіду, варта выкарыстоўваць напаўняльнік тыпу 347, які змяшчае невялікую колькасць ніёбія.
Як зварваць нержавеючую сталь з вугляродзістай сталлю
Такая сітуацыя ўзнікае ў выпадках, калі адна частка канструкцыі патрабуе каразійна-ўстойлівай вонкавай паверхні, злучанай з элементам канструкцыі з вугляродзістай сталі для зніжэння кошту. Пры злучэнні асноўнага матэрыялу без легіруючых элементаў з асноўным матэрыялам з легіруючымі элементамі выкарыстоўвайце занадта шмат легіраванага напаўняльніка, каб развядзенне ў метале шва ўраўнаважвалася або было больш легіраваным, чым нержавеючы асноўны метал.
Для зваркі вугляродзістай сталі з тыпам 304 або 316, а таксама для зваркі разнастайных нержавеючых сталей, для большасці выпадкаў варта выкарыстоўваць электрод тыпу 309L. Калі патрабуецца больш высокае ўтрыманне хрому, варта выкарыстоўваць электрод тыпу 312.
Варта адзначыць, што аўстэнітныя нержавеючыя сталі маюць хуткасць пашырэння прыкладна на 50 працэнтаў вышэйшую, чым вугляродзістая сталь. Пры зварцы розныя хуткасці пашырэння могуць прывесці да расколін з-за ўнутраных напружанняў, калі не выкарыстоўваецца правільны электрод і працэдура зваркі.
Выкарыстоўвайце правільныя працэдуры ачысткі падрыхтоўкі да зваркі
Як і ў выпадку з іншымі металамі, спачатку выдаліце алей, тлушч, маркіроўку і бруд нехлараваным растваральнікам. Пасля гэтага асноўнае правіла падрыхтоўкі зварных швоў нержавеючай сталі: «Пазбягайце забруджвання вугляродзістай сталлю, каб прадухіліць карозію». Некаторыя кампаніі выкарыстоўваюць асобныя будынкі для сваіх «цэхаў нержавеючай сталі» і «цэхаў вугляродзістай сталі», каб прадухіліць перакрыжаванае забруджванне.
Пры падрыхтоўцы краёў да зваркі пазначце шліфавальныя кругі і шчоткі з нержавеючай сталі як «толькі для нержавеючай сталі». Некаторыя працэдуры патрабуюць ачысткі на адлегласці пяці цаляў ад злучэння. Падрыхтоўка злучэння таксама больш важная, бо кампенсаваць неадпаведнасці пры маніпуляцыі з электродам складаней, чым з вугляродзістай сталлю.
Выкарыстоўвайце правільную працэдуру ачысткі пасля зваркі, каб прадухіліць іржу
Для пачатку ўспомніце, што робіць нержавеючую сталь нержавеючай: рэакцыя хрому з кіслародам, якая ўтварае ахоўны пласт аксіду хрому на паверхні матэрыялу. Нержавеючая сталь іржавее з-за выпадзення карбіду (гл. ніжэй), а таксама таму, што працэс зваркі награвае метал шва да такой ступені, што на паверхні шва можа ўтварацца аксід ферыту. Пасля зваркі на ідэальна чыстым зварным шве могуць з'явіцца «сляды іржы» на межах зоны цеплавога ўздзеяння менш чым за 24 гадзіны.
Каб новы пласт чыстага аксіду хрому мог належным чынам аднавіцца, нержавеючая сталь патрабуе паслязварочнай ачысткі шляхам паліроўкі, травлення, шліфоўкі або апрацоўкі шчоткай. Зноў жа, выкарыстоўвайце шліфавальныя машыны і шчоткі, прызначаныя для гэтай задачы.
Чаму зварачны дрот з нержавеючай сталі магнітны?
Цалкам аўстэнітная нержавеючая сталь немагнітная. Аднак тэмпература зваркі стварае адносна буйное зерне ў мікраструктуры, што робіць зварны шво адчувальным да расколін. Каб паменшыць адчувальнасць да гарачых расколін, вытворцы электродаў дадаюць легіруючыя элементы, у тым ліку ферыт. Ферытавая фаза робіць аўстэнітныя зерні значна драбнейшымі, таму зварны шво становіцца больш устойлівым да расколін.
Магніт не будзе прыліпаць да шпулькі з аўстэнітнай нержавеючай напаўняльнікам, але чалавек, які трымае магніт, можа адчуць лёгкае прыцягненне з-за захаванага ферыту. На жаль, гэта прымушае некаторых карыстальнікаў думаць, што іх прадукт быў няправільна маркіраваны або яны выкарыстоўваюць няправільны напаўняльнік (асабліва калі яны адарвалі этыкетку з дроцянога кошыка).
Правільная колькасць ферыту ў электродзе залежыць ад тэмпературы прымянення. Напрыклад, занадта вялікая колькасць ферыту прыводзіць да страты трываласці зварнога шва пры нізкіх тэмпературах. Такім чынам, напаўняльнік тыпу 308 для трубаправодаў СПГ мае ферытавы нумар ад 3 да 6 у параўнанні з ферытавым нумарам 8 для стандартнага напаўняльніка тыпу 308. Карацей кажучы, прысадачныя металы могуць спачатку здацца падобнымі, але невялікія адрозненні ў складзе маюць важнае значэнне.
Ці існуе просты спосаб зваркі дуплексных нержавеючых сталей?
Звычайна мікраструктура дуплексных нержавеючых сталей складаецца прыблізна з 50% ферыту і 50% аўстэніту. Простымі словамі, ферыт забяспечвае высокую трываласць і некаторую ўстойлівасць да каразійнага растрэсквання пад напружаннем, а аўстэніт забяспечвае добрую глейкасць. Дзве фазы ў спалучэнні надаюць дуплексным сталям іх прывабныя ўласцівасці. Існуе шырокі асартымент дуплексных нержавеючых сталей, найбольш распаўсюджанай з якіх з'яўляецца тып 2205; яна змяшчае 22% хрому, 5% нікеля, 3% малібдэна і 0,15% азоту.
Пры зварцы дуплекснай нержавеючай сталі праблемы могуць узнікнуць, калі ў зварным метале занадта шмат ферыту (цяпло ад дугі прымушае атамы размяшчацца ў ферытавай матрыцы). Для кампенсацыі прысадачныя металы павінны спрыяць аўстэнітнай структуры з больш высокім утрыманнем сплаву, звычайна на 2-4% больш нікеля, чым у асноўным метале. Напрыклад, парашковы дрот для зваркі тыпу 2205 можа ўтрымліваць 8,85% нікеля.
Пажаданае ўтрыманне ферыту пасля зваркі можа вагацца ад 25 да 55% (але можа быць і вышэй). Звярніце ўвагу, што хуткасць астуджэння павінна быць дастаткова павольнай, каб дазволіць аўстэніту перафармавацца, але не настолькі павольнай, каб стварыць інтэрметалідныя фазы, і не занадта хуткай, каб не стварыць лішак ферыту ў зоне цеплавога ўздзеяння. Выконвайце рэкамендаваныя вытворцам працэдуры для працэсу зваркі і абранага прысадачнага металу.
Рэгуляванне параметраў пры зварцы нержавеючай сталі
Для вытворцаў, якія пастаянна карэктуюць параметры (напружанне, сілу току, даўжыню дугі, індуктыўнасць, шырыню імпульсу і г.д.) пры зварцы нержавеючай сталі, тыповай прычынай з'яўляецца неадпаведнасць складу прысадачнага металу. Улічваючы важнасць легіруючых элементаў, варыяцыі хімічнага складу ад партыі да партыі могуць прыкметна ўплываць на прадукцыйнасць зваркі, напрыклад, дрэннае змочванне або цяжкае аддзяленне шлаку. Варыяцыі дыяметра электрода, чысціні паверхні, формы адліўкі і формы спіралі таксама ўплываюць на прадукцыйнасць зваркі GMAW і FCAW.
Кантроль карбіднага выпадзення ў аўстэнітнай нержавеючай сталі
Пры тэмпературах у дыяпазоне 426-871°C утрыманне вугляроду, якое перавышае 0,02%, мігруе да межаў зерняў аўстэнітнай структуры, дзе ён рэагуе з хромам, утвараючы карбід хрому. Калі хром звязаны з вугляродам, ён недаступны для каразійнай стойкасці. Пры ўздзеянні каразійнага асяроддзя ўзнікае міжкрышталітная карозія, якая прыводзіць да разбурэння межаў зерняў.
Каб кантраляваць выпадзенне карбіду, падтрымлівайце ўтрыманне вугляроду як мага ніжэй (максімум 0,04%), выкарыстоўваючы нізкавугляродныя электроды. Вуглярод таксама можа быць звязаны ніобіем (раней калумбій) і тытанам, якія маюць больш моцнае сродства да вугляроду, чым хром. Для гэтай мэты вырабляюцца электроды тыпу 347.
Як падрыхтавацца да абмеркавання выбару прысаднага металу
Як мінімум, збярыце інфармацыю аб канчатковым выкарыстанні зварной дэталі, у тым ліку аб умовах эксплуатацыі (асабліва аб рабочых тэмпературах, уздзеянні каразійных элементаў і ступені чаканай каразійнай устойлівасці) і жаданым тэрміне службы. Інфармацыя аб неабходных механічных уласцівасцях у эксплуатацыйных умовах, у тым ліку трываласці, ударнай глейкасці, пластычнасці і стомленасці, вельмі дапамагае.
Большасць вядучых вытворцаў электродаў прадастаўляюць кіраўніцтвы па выбары прысаднага металу, і аўтары не могуць пераацаніць гэты момант: звярніцеся да кіраўніцтва па ўжыванні прысаднага металу або звярніцеся да тэхнічных экспертаў вытворцы. Яны гатовыя дапамагчы вам выбраць правільны электрод з нержавеючай сталі.
Каб атрымаць дадатковую інфармацыю пра прысадкі з нержавеючай сталі кампаніі TYUE і звязацца з экспертамі кампаніі па кансультацыю, наведайце сайт www.tyuelec.com.
Час публікацыі: 23 снежня 2022 г.