Jak wybrać odpowiednie materiały spawalnicze do stali nierdzewnej? | Blog PTJ

Usługi obróbki CNC Chiny

Jak wybrać odpowiednie materiały spawalnicze ze stali nierdzewnej?

2021-10-21

1.Cztery rodzaje stali nierdzewnych i rola pierwiastków stopowych

Jest to oparte na strukturze metalograficznej stali nierdzewnej w temperaturze pokojowej. Gdy stal niskowęglowa jest podgrzewana do 1550 ° F, jej struktura zmienia się z fazy ferrytu w temperaturze pokojowej do fazy austenitu. Po schłodzeniu struktura stali niskowęglowej ponownie przekształca się w ferryt. Struktura austenitu istniejąca w wysokiej temperaturze jest niemagnetyczna, a jej wytrzymałość jest mniejsza i twardsza niż struktura ferrytu w temperaturze pokojowej.

Gdy zawartość Cr w stali jest większa niż 16%, struktura ferrytu w temperaturze pokojowej zostaje utrwalona, ​​dzięki czemu stal zachowuje stan ferrytu we wszystkich zakresach temperatur. Dlatego nazywa się to ferrytyczną stalą nierdzewną. Gdy zawartość Cr jest większa niż 17%, a zawartość Ni jest większa niż 7%, faza austenitu jest nieruchoma, tak że stan austenitu jest utrzymywany od niskiej temperatury do prawie topnienia.

Austenityczne stale nierdzewne są zwykle nazywane typu „Cr-Ni”, a martenzytyczne i ferrytyczne stale nierdzewne są bezpośrednio nazywane typem „Cr”. Elementy ze stali nierdzewnej i spoiwa można podzielić na elementy tworzące austenit i elementy tworzące ferryt. Najważniejszymi pierwiastkami tworzącymi austenit są Ni, C, Mn i N, a ferrytotwórczymi są Cr, Si, Mo i Nb. Dostosowanie zawartości elementu może kontrolować zawartość ferrytu w spoinie.

Stale nierdzewne austenityczne są łatwiejsze do spawania i mają lepszą jakość spawania niż stale nierdzewne o zawartości Ni poniżej 5%. Połączenia spawane austenitycznej stali nierdzewnej mają dobrą wytrzymałość i ciągliwość i generalnie nie wymagają wstępnego podgrzewania przed spawaniem i obróbki cieplnej po spawaniu. W dziedzinie spawania stali nierdzewnej austenityczna stal nierdzewna stanowi 80% całkowitego zużycia stali nierdzewnej, dlatego ten artykuł koncentruje się na spawaniu austenitycznej stali nierdzewnej.

2. Jak wybrać odpowiednie materiały spawalnicze do stali nierdzewnej?

Jeśli metal nieszlachetny jest taki sam, pierwszym kryterium jest „pasowanie do metalu nieszlachetnego”. Na przykład podczas spawania stali nierdzewnej 310 lub 316 wybierz odpowiednie materiały spawalnicze.

W przypadku spawania różnych materiałów należy przestrzegać kryteriów wyboru materiałów bazowych o wysokiej zawartości pierwiastków stopowych. Na przykład podczas spawania stali nierdzewnej 304 i 316 wybierz materiały spawalnicze typu 316.

Istnieje jednak wiele przypadków szczególnych, które nie są zgodne z zasadą „dopasowania metalu nieszlachetnego”. W tym momencie konieczne jest „sprawdzenie tabeli doboru materiałów spawalniczych”. Na przykład stal nierdzewna typu 304 jest najczęstszym materiałem bazowym, ale nie ma elektrody typu 304.

Jeśli materiał spawalniczy ma być dopasowany do metalu podstawowego, jak wybrać materiał spawalniczy do spawania stali nierdzewnej 304?

Podczas spawania stali nierdzewnej 304 należy używać materiałów spawalniczych typu 308, ponieważ dodatkowe elementy ze stali nierdzewnej 308 mogą lepiej stabilizować obszar spoiny.

308L jest również akceptowalnym wyborem. L oznacza niską zawartość węgla, stal nierdzewna 3XXL oznacza zawartość węgla ≤ 0.03%, a standardowa stal nierdzewna 3XX może zawierać do 0.08% węgla.

Producenci stosujący metodę GMAW do spawania rozważają również stosowanie materiałów spawalniczych typu 3XXSi, ponieważ Si może poprawić zwilżalność (Rysunek 2). W przypadku, gdy spawany element ma duże wybrzuszenie lub jeziorko spawalnicze jest słabo połączone na czubku spoiny pachwinowej lub zakładkowej, użycie drutu spawalniczego zawierającego krzem w osłonie gazowej może zwilżyć spoinę i zwiększyć szybkość stapiania.

3. Jak spawać stal nierdzewną i stal węglową?

W celu obniżenia kosztów niektóre elementy konstrukcyjne zostaną zespawane z warstwą odporną na korozję na powierzchni stali węglowej. Podczas spawania metalu nieszlachetnego niezawierającego pierwiastków stopowych oraz metalu nieszlachetnego zawierającego pierwiastki stopowe należy stosować materiał spawalniczy o wyższej zawartości stopu, aby zrównoważyć stopień rozcieńczenia w spoinie.

Należy zauważyć, że współczynnik rozszerzalności cieplnej austenitycznej stali nierdzewnej jest o 50% wyższy niż stali węglowej. Podczas spawania różnica współczynnika rozszerzalności cieplnej spowoduje powstanie naprężeń wewnętrznych, które doprowadzą do pęknięć. W tym momencie konieczne jest dobranie odpowiednich materiałów spawalniczych lub określenie odpowiedniego procesu spawania (Rysunek 3).

4. Co to jest odpowiednia operacja czyszczenia przed spawaniem?

Podczas spawania innymi materiałami należy najpierw użyć rozpuszczalnika niezawierającego jonów chlorkowych, aby usunąć olej, ślady i kurz. Ponadto pierwszą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę podczas spawania stali nierdzewnej, jest unikanie zanieczyszczenia stalą węglową i wpływu na odporność na korozję. Niektóre firmy stosują oddzielne przechowywanie stali nierdzewnej i stali węglowej, aby uniknąć zanieczyszczenia krzyżowego. Do czyszczenia obszaru wokół rowka należy używać specjalnych ściernic i szczotek do stali nierdzewnej. Czasami konieczne jest ponowne oczyszczenie stawów. Ponieważ operacja kompensacji elektrody podczas spawania stali nierdzewnej jest trudniejsza niż w przypadku stali węglowej, czyszczenie połączeń jest bardzo ważne.

5. Jaka jest prawidłowa operacja czyszczenia po spawaniu? Dlaczego spawanie ze stali nierdzewnej rdzewieje?

Przede wszystkim przypomnijmy, że powodem, dla którego stal nierdzewna nie rdzewieje jest to, że w wyniku reakcji Cr i O tworzy się na powierzchni materiału gęsta warstwa tlenku, który pełni rolę ochronną. Rdza ze stali nierdzewnej z powodu wytrącania się węglików (patrz ostatnie pytanie) oraz nagrzewania podczas procesu spawania spowodowała tworzenie się tlenków żelaza na powierzchni spawu. W stanie spawanym idealna spoina może również powodować podtopienia w obszarze zardzewiałym na granicy strefy wpływu ciepła spawania w ciągu 24 godzin.

Dlatego, aby zregenerować nowy tlenek chromu, stal nierdzewna musi być polerowana, trawiona, polerowana lub szorowana po spawaniu. Należy podkreślić, że szlifierka i szczotka muszą być dedykowane.

Jak wybrać odpowiednie materiały spawalnicze ze stali nierdzewnej?

6. Dlaczego drut spawalniczy ze stali nierdzewnej jest magnetyczny?

Całkowicie austenityczna stal nierdzewna jest niemagnetyczna. Jednak wyższa temperatura podczas spawania powoduje rozrost ziaren w strukturze, a także zwiększa się wrażliwość na pęknięcia po spawaniu. W celu zmniejszenia podatności na pękanie termiczne producenci materiałów spawalniczych dodają do materiałów dodatkowych elementy ferrytotwórcze (rys. 4). Faza ferrytu powoduje, że ziarna austenitu stają się drobniejsze, co zwiększa odporność na pękanie.

Magnes nie będzie przyciągał austenitycznego metalu spoiny, ale przy trzymaniu magnesu można wyczuć lekkie przyciąganie. Jednak spowodowało to również, że niektórzy użytkownicy błędnie uwierzyli, że produkt ma niewłaściwą etykietę lub użył niewłaściwego lutu (zwłaszcza, gdy etykieta na opakowaniu jest zerwana).

Ilość ferrytu w materiałach spawalniczych zależy od temperatury roboczej danego zastosowania. Na przykład zbyt duża ilość ferrytu zmniejsza wytrzymałość w niskich temperaturach. Dlatego liczba ferrytów materiałów spawalniczych typu 308 stosowanych w rurociągach LNG wynosi od 3 do 6, podczas gdy liczba ferrytów standardowych materiałów spawalniczych typu 308 wynosi 8. Krótko mówiąc, materiały spawalnicze mogą wyglądać bardzo podobnie, ale bardzo małe różnice w składzie mogą czasami powodują duże różnice.

7. Jak łatwiej spawać stal nierdzewną duplex?

Ogólnie faza austenitu i faza ferrytu w strukturze stali nierdzewnej duplex stanowią po około 50%. Obecność fazy ferrytowej może poprawić wytrzymałość i odporność na korozję naprężeniową, podczas gdy faza austenityczna może poprawić wytrzymałość. Połączone działanie tych dwóch faz sprawia, że ​​stal nierdzewna typu duplex jest lepsza (Rysunek 5). Gama stali nierdzewnej duplex jest bardzo szeroka, najczęściej spotykanym modelem jest 2205: zawierająca 22% Cr, 5% Ni, 3% Mo i 0.15% N.

Podczas spawania stali nierdzewnej duplex obecność zbyt dużej ilości ferrytu może powodować pewne problemy (ciepło łuku powoduje zmianę kolejności atomów w matrycy ferrytowej). Z tego powodu materiał spawalniczy musi dostarczać więcej pierwiastków tworzących austenit, zwykle o 2-4% więcej niż metal nieszlachetny Ni. Na przykład drut proszkowy używany do spawania stali nierdzewnej 2205 zawiera 8.85% Ni.

Po spawaniu zawartość ferrytu w spoinie wynosi od 25 do 55% (może być wyższa). Uwaga: Tempo chłodzenia po spawaniu powinno być wystarczająco wolne, aby umożliwić ponowne utworzenie austenitu, ale nie za wolne, zbyt wolne spowoduje wytrącenie fazy międzymetalicznej i niezbyt szybkie, zbyt szybkie, spowoduje wytworzenie zbyt dużej ilości ferrytu w strefie wpływu ciepła . Należy postępować zgodnie z instrukcją procesu spawania i doboru materiałów spawalniczych dostarczoną przez producenta.

8. Dlaczego podczas spawania stali nierdzewnej należy w dowolnym momencie dostosować parametry?

Podczas spawania stali nierdzewnej głównym powodem, dla którego spawacze muszą w dowolnym momencie dostosować parametry spawania (napięcie, prąd, długość łuku, indukcyjność, szerokość impulsu itp.) jest niedopasowany skład materiału spawalniczego. Skład chemiczny jest bardzo ważny, a różnice w składzie między partiami mogą powodować bardzo różne zachowania spawalnicze, takie jak słaba zwilżalność i usuwanie żużla. Średnica materiału spawanego, czystość powierzchni, wydajność odlewania i kształt spirali mogą wpływać na zachowanie spawania metodą GMAW i FCAW.

9. Jak kontrolować wytrącanie się węglików w austenitycznej stali nierdzewnej?

W temperaturze 800-1600°F, gdy zawartość węgla przekracza 0.02%, C będzie dyfundować i migrować do granic ziaren austenitu i reagować z Cr na granicach ziaren, tworząc węgliki chromu. Jeśli Cr jest w dużej mierze związany przez pierwiastek C, odporność na korozję zmniejszy się. W tym czasie, jeśli zostanie wystawiony na działanie korozyjnego środowiska, wystąpi korozja międzykrystaliczna, powodując erozję granic ziaren.

Aby kontrolować wytrącanie się węglików, stosuje się materiały spawalnicze o niskiej zawartości węgla, aby zawartość węgla w stopiwie była jak najniższa (do 0.04%). C można również naprawić, dodając elementy Nb i Ti. W porównaniu z Cr, powinowactwo Nb i Ti z C jest większe. Do tego celu przeznaczone są materiały spawalnicze typu 347.

10. Jak przygotować się do doboru materiałów spawalniczych?

Przede wszystkim musimy zebrać informacje na temat końcowego zastosowania spawanego elementu, w tym środowiska pracy (zwłaszcza temperatury pracy, obecności czynnika korozyjnego i oczekiwanej odporności na korozję) oraz przewidywanej żywotności. Istotne są również informacje dotyczące właściwości mechanicznych wymaganych w warunkach eksploatacji, takich jak wytrzymałość, wiązkość, plastyczność i właściwości zmęczeniowe.

Większość wiodących producentów materiałów spawalniczych zapewni wytyczne dotyczące wyboru materiałów spawalniczych. W tym miejscu autor jeszcze raz podkreśla: warto zapoznać się z instrukcją stosowania materiałów spawalniczych lub skontaktować się z ich ekspertami technicznymi. Pomogą nam one w trafniejszym doborze materiałów spawalniczych do stali nierdzewnej.

Link do tego artykułu: Jak wybrać odpowiednie materiały spawalnicze ze stali nierdzewnej?

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/,thanks!


warsztat obróbki cncPTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi.Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. Szybka precyzja w 3, 4 i 5 osiach Obróbka CNC usługi w tym frezowanie, metalowa blacha zgodnie ze specyfikacją klienta, możliwość obróbki części metalowych i plastikowych z tolerancją +/- 0.005 mm. Usługi dodatkowe obejmują szlifowanie CNC i konwencjonalne, cięcie laserowe,wiercenie,odlewanie, blacha i cechowanie.Zapewnienie prototypów, pełnych serii produkcyjnych, wsparcia technicznego i pełnej kontroli.Służy motoryzacyjnyAerospace, forma i oprawa, oświetlenie led,medyczny,rower i konsument elektronika branże. Dostawa na czas.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą ci osiągnąć swój cel, zapraszamy do kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ) bezpośrednio do nowego projektu.


Odpowiedz w ciągu 24 godzin

Infolinia:+86-769-88033280 E-mail: sales@pintejin.com

Proszę umieścić plik(i) do przesłania w tym samym folderze i ZIP lub RAR przed załączeniem. Przesyłanie większych załączników może potrwać kilka minut w zależności od szybkości lokalnego internetu :) W przypadku załączników powyżej 20 MB kliknij  WeTransfer i wyślij do sprzedaz@pintejin.com.

Po wypełnieniu wszystkich pól będziesz mógł wysłać swoją wiadomość/plik :)