Tämä Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd.:n artikkeli selittää, mitä tulee ottaa huomioon määritettäessä lisäainemetalleja ruostumattoman teräksen hitsaukseen.
Ominaisuudet, jotka tekevät ruostumattomasta teräksestä niin houkuttelevan - kyky räätälöidä sen mekaanisia ominaisuuksia sekä korroosion- ja hapettumiskestävyyttä - lisäävät myös sopivan hitsaustäytemetallin valinnan monimutkaisuutta.Jollekin perusmateriaaliyhdistelmälle mikä tahansa useista elektrodeista voi olla sopiva, riippuen kustannuskysymyksistä, käyttöolosuhteista, halutuista mekaanisista ominaisuuksista ja monista hitsaukseen liittyvistä seikoista.
Tämä artikkeli tarjoaa tarvittavan teknisen taustan antaakseen lukijalle arvosanan aiheen monimutkaisuudesta ja vastaa sitten joihinkin yleisimpiin täytemetallien toimittajilta kysyttyihin kysymyksiin.Siinä määritellään yleiset ohjeet sopivien ruostumattomasta teräksestä valmistettujen täytemetallien valinnalle - ja selitetään sitten kaikki poikkeukset näihin ohjeisiin!Artikkeli ei kata hitsausmenetelmiä, koska se on toisen artikkelin aihe.
Neljä laatua, lukuisia seosaineita
Ruostumattomia teräksiä on neljä pääluokkaa:
austeniittista
martensiittista
ferriittistä
Duplex
Nimet ovat johdettu teräksen kiteisestä rakenteesta, jota tavallisesti esiintyy huoneenlämpötilassa.Kun vähähiilinen teräs kuumennetaan yli 912 astetta, teräksen atomit järjestyvät uudelleen ferriitiksi kutsutusta rakenteesta huoneenlämmössä kiderakenteeseen, jota kutsutaan austeniitiksi.Jäähtyessään atomit palaavat alkuperäiseen rakenteeseensa, ferriittiin.Korkean lämpötilan rakenne, austeniitti, on ei-magneettinen, muovinen ja sillä on pienempi lujuus ja suurempi sitkeys kuin huoneenlämpöisellä ferriitillä.
Kun teräkseen lisätään yli 16 % kromia, huoneenlämpöinen kiderakenne, ferriitti, stabiloituu ja teräs pysyy ferriittisessä tilassa kaikissa lämpötiloissa.Tästä syystä ferriittistä ruostumatonta terästä käytetään tähän seospohjaan.Kun teräkseen lisätään yli 17 % kromia ja 7 % nikkeliä, teräksen korkean lämpötilan kiderakenne, austeniitti, stabiloituu siten, että se säilyy kaikissa lämpötiloissa alimmasta lähes sulavaan lämpötilaan.
Austeniittista ruostumatonta terästä kutsutaan yleisesti "kromi-nikkeli" -tyypeiksi, ja martensiittisia ja ferriittisiä teräksiä kutsutaan "suoraksi kromi" -tyypeiksi.Tietyt ruostumattomissa teräksissä ja hitsausmetalleissa käytetyt seosaineet toimivat austeniittistabilisaattoreina ja toiset ferriittistabilaattoreina.Tärkeimmät austeniittistabilisaattorit ovat nikkeli, hiili, mangaani ja typpi.Ferriittistabilisaattoreita ovat kromi, pii, molybdeeni ja niobium.Seoselementtien tasapainottaminen säätelee ferriitin määrää hitsimetallissa.
Austeniittiset teräslajit hitsataan helpommin ja tyydyttävämmin kuin ne, jotka sisältävät alle 5 % nikkeliä.Austeniittisista ruostumattomista teräksistä valmistetut hitsausliitokset ovat hitsauskunnossaan vahvoja, sitkeitä ja sitkeitä.Ne eivät yleensä vaadi esilämmitystä tai hitsauksen jälkeistä lämpökäsittelyä.Austeniittiset teräslajit muodostavat noin 80 % hitsatusta ruostumattomasta teräksestä, ja tämä johdantoartikkeli keskittyy niihin voimakkaasti.
Taulukko 1: Ruostumattomat terästyypit ja niiden kromi- ja nikkelipitoisuus.
tstart{c,80%}
thead{Tyyppi|% Kromi|% Nikkeli|Tyypit}
tdata{austeniittiset|16 - 30 %|8 - 40 %|200, 300}
tdata{Martensitic|11 - 18 %|0 - 5 %|403, 410, 416, 420}
tdata{Ferriittiset|11 - 30 %|0 - 4 %|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Kaksipuolinen|18 - 28 %|4 - 8 %|2205}
hoitaa{}
Kuinka valita oikea ruostumaton täytemetalli
Jos molempien levyjen pohjamateriaali on sama, alkuperäinen periaate oli "Aloita yhdistämällä pohjamateriaali".Se toimii hyvin joissakin tapauksissa;liittääksesi tyypin 310 tai 316, valitse vastaava täyteainetyyppi.
Kun haluat liittää erilaisia materiaaleja, noudata tätä ohjaavaa periaatetta: "Valitse täyteaine, joka sopii paremmin seostettuun materiaaliin."Liity 304:een 316:een valitsemalla 316-täyte.
Valitettavasti 'sovitussäännössä' on niin paljon poikkeuksia, että parempi periaate on: Ota yhteyttä täytemetallien valintataulukkoon.Esimerkiksi tyyppi 304 on yleisin ruostumattomasta teräksestä valmistettu pohjamateriaali, mutta kukaan ei tarjoa Type 304 -elektrodia.
Kuinka hitsata Type 304 ruostumatonta terästä ilman Type 304 elektrodia
Käytä tyypin 304 ruostumattoman teräksen hitsaukseen tyypin 308 täyteainetta, sillä tyypin 308 lisäseoselementit stabiloivat paremmin hitsausalueen.
308L on kuitenkin myös hyväksyttävä täyteaine."L"-merkintä minkä tahansa tyypin jälkeen tarkoittaa alhaista hiilipitoisuutta.Tyypin 3XXL ruostumattoman teräksen hiilipitoisuus on 0,03 % tai vähemmän, kun taas standardin tyypin 3XX ruostumattoman teräksen hiilipitoisuus voi olla enintään 0,08 %.
Koska L-tyypin täyteaine kuuluu samaan luokitukseen kuin ei-L-tuote, valmistajat voivat ja heidän tulee harkita voimakkaasti L-tyypin täyteaineen käyttöä, koska pienempi hiilipitoisuus vähentää rakeiden välisen korroosion riskiä.Itse asiassa kirjoittajat väittävät, että L-tyypin täyteainetta käytettäisiin laajemmin, jos valmistajat vain päivittäisivät menettelyjään.
GMAW-prosessia käyttävät valmistajat saattavat myös haluta harkita Type 3XXSi -täyteaineen käyttöä, koska piin lisääminen parantaa kastumista.Tilanteissa, joissa hitsillä on korkea tai karkea kruunu tai joissa hitsauslätäkkö ei kiinnity hyvin liitos- tai lantioliitoksen varpaisiin, Si-tyypin GMAW-elektrodin käyttö voi tasoittaa hitsauspalon ja edistää parempaa sulamista.
Jos karbidin saostuminen on huolenaihe, harkitse tyypin 347 täyteainetta, joka sisältää pienen määrän niobiumia.
Kuinka hitsata ruostumaton teräs hiiliteräkseen
Tämä tilanne esiintyy sovelluksissa, joissa rakenteen yksi osa vaatii korroosionkestävän ulkopinnan, joka on liitetty hiiliteräsrakenneelementtiin halvemmalla.Kun liität seosaineita sisältämättömän perusmateriaalin seosaineita sisältävään perusmateriaaliin, käytä yliseostettua täyteainetta, jotta hitsimetallin laimennus tasapainottuu tai on enemmän seostettua kuin ruostumaton perusmetalli.
Harkitse tyypin 309L elektrodia useimpiin sovelluksiin hiiliteräksen liittämiseksi tyyppiin 304 tai 316 sekä erilaisten ruostumattomien terästen liittämiseen.Jos halutaan korkeampi Cr-pitoisuus, harkitse tyyppiä 312.
Varoituksena on, että austeniittisten ruostumattomien terästen laajenemisnopeus on noin 50 prosenttia suurempi kuin hiiliteräksen.Liitettynä eri laajenemisnopeudet voivat aiheuttaa halkeamia sisäisistä jännityksistä johtuen, ellei oikeaa elektrodia ja hitsausmenetelmää käytetä.
Käytä oikeita hitsin valmistelun puhdistusmenetelmiä
Kuten muutkin metallit, poista ensin öljy, rasva, merkinnät ja lika klooraamattomalla liuottimella.Sen jälkeen ruostumattoman hitsin valmistuksen ensisijainen sääntö on "Vältä hiiliteräksen aiheuttamaa kontaminaatiota korroosion estämiseksi."Jotkut yritykset käyttävät erillisiä rakennuksia "ruostumattoman teräksen myymälään" ja "hiilikauppaan" ristikontaminaation estämiseksi.
Merkitse hiomalaikat ja ruostumattomat harjat "vain ruostumattomaksi", kun valmistelet reunoja hitsausta varten.Jotkut toimenpiteet vaativat puhdistamista kaksi tuumaa nivelestä taaksepäin.Sauman valmistelu on myös kriittisempi, koska epäjohdonmukaisuuksien kompensointi elektrodien käsittelyllä on vaikeampaa kuin hiiliteräksellä.
Käytä oikeaa hitsauksen jälkeistä puhdistusmenetelmää ruosteen estämiseksi
Aluksi muista, mikä tekee ruostumattomasta teräksestä ruostumattoman: kromin reaktio hapen kanssa muodostaen suojaavan kerroksen kromioksidia materiaalin pinnalle.Ruostumaton ruoste johtuu kovametallin saostumisesta (katso alla) ja koska hitsausprosessi kuumentaa hitsimetallin pisteeseen, jossa ferriittioksidia voi muodostua hitsin pintaan.Täysin ehjä hitsaus, joka jätetään hitsattavaan tilaan, saattaa näyttää "vaunun ruosteen jälkiä" lämpövaikutusten vyöhykkeen rajoilla alle 24 tunnissa.
Jotta uusi kerros puhdasta kromioksidia voisi uudistua kunnolla, ruostumaton teräs vaatii hitsauksen jälkeistä puhdistusta kiillottamalla, peittamalla, hiomalla tai harjaamalla.Käytä jälleen tähän tehtävään tarkoitettuja hiomakoneita ja harjoja.
Miksi ruostumattomasta teräksestä valmistettu hitsauslanka on magneettinen?
Täysin austeniittinen ruostumaton teräs on ei-magneettinen.Hitsauslämpötilat muodostavat kuitenkin suhteellisen suuren rakeen mikrorakenteeseen, mikä johtaa siihen, että hitsi on halkeamisherkkä.Vähentääkseen herkkyyttä kuumahalkeilulle elektrodien valmistajat lisäävät seosaineita, mukaan lukien ferriittiä.Ferriittifaasi saa austeniittiset rakeet olemaan paljon hienojakoisempia, jolloin hitsistä tulee halkeilunkestävämpi.
Magneetti ei tartu austeniittisen ruostumattoman täyteaineen kelaan, mutta magneettia pitelevä henkilö voi tuntea lievää vetoa jääneen ferriitin takia.Valitettavasti tämä saa jotkut käyttäjät ajattelemaan, että heidän tuotteensa on merkitty väärin tai he käyttävät väärää täytemetallia (varsinkin jos he repivät etiketin pois lankakorista).
Oikea ferriitin määrä elektrodissa riippuu sovelluksen käyttölämpötilasta.Esimerkiksi liian paljon ferriittiä aiheuttaa hitsin sitkeyden menetyksen alhaisissa lämpötiloissa.Näin ollen nesteytetyn maakaasun putkistosovelluksen tyypin 308 täyteaineen ferriittiluku on välillä 3 ja 6, kun taas tavallisen tyypin 308 täyteaineen ferriittiluku on 8.Lyhyesti sanottuna täytemetallit saattavat aluksi tuntua samanlaisilta, mutta pienet erot koostumuksessa ovat tärkeitä.
Onko olemassa helppoa tapaa hitsata ruostumattomia duplex-teräksiä?
Tyypillisesti duplex-ruostumattomien terästen mikrorakenne koostuu noin 50 % ferriitistä ja 50 % austeniitista.Yksinkertaisesti sanottuna ferriitti tarjoaa korkean lujuuden ja jonkin verran kestävyyttä jännityskorroosiohalkeilua vastaan, kun taas austeniitti tarjoaa hyvän sitkeyden.Nämä kaksi faasia yhdessä antavat dupleksiteräksille niiden houkuttelevat ominaisuudet.Saatavilla on laaja valikoima ruostumattomia duplex-teräksiä, joista yleisin on tyyppi 2205;tämä sisältää 22 % kromia, 5 % nikkeliä, 3 % molybdeeniä ja 0,15 % typpeä.
Duplex ruostumatonta terästä hitsattaessa voi syntyä ongelmia, jos hitsausmetallissa on liikaa ferriittiä (kaaren lämpö saa atomit järjestäytymään ferriittimatriisiin).Kompensoimiseksi täytemetallien on edistettävä austeniittista rakennetta korkeammalla seospitoisuudella, tyypillisesti 2-4 % enemmän nikkeliä kuin perusmetallissa.Esimerkiksi tyypin 2205 hitsauslangassa voi olla 8,85 % nikkeliä.
Haluttu ferriittipitoisuus voi olla 25 - 55 % hitsauksen jälkeen (mutta voi olla suurempikin).Huomaa, että jäähdytysnopeuden on oltava riittävän hidas salliakseen austeniitin uudistumisen, mutta ei niin hidas, että se synnyttäisi metallien välisiä faaseja, eikä liian nopea, jotta se synnyttäisi ylimääräistä ferriittiä lämpövaikuttamalle alueelle.Noudata valmistajan suosittelemia menettelyjä hitsausprosessille ja valitulle lisäaineelle.
Parametrien säätö ruostumatonta terästä hitsattaessa
Valmistajille, jotka säätävät jatkuvasti parametreja (jännite, ampeeri, valokaaren pituus, induktanssi, pulssin leveys jne.) ruostumatonta terästä hitsattaessa, tyypillinen syyllinen on epäjohdonmukainen täytemetallikoostumus.Seosalkuaineiden tärkeyden huomioon ottaen kemiallisen koostumuksen erien vaihteluilla voi olla huomattava vaikutus hitsin suorituskykyyn, kuten huono kastuminen tai vaikea kuonan vapautuminen.Elektrodin halkaisijan, pinnan puhtauden, valun ja heliksin vaihtelut vaikuttavat myös suorituskykyyn GMAW- ja FCAW-sovelluksissa.
Austeniittisen ruostumattoman teräksen karbidisaostumisen säätö
426-871°C:n lämpötiloissa yli 0,02 % hiilipitoisuus siirtyy austeniittisen rakenteen raerajoille, missä se reagoi kromin kanssa muodostaen kromikarbidia.Jos kromi on sidottu hiileen, se ei ole saatavilla korroosionkestävyyteen.Altistuessaan syövyttävälle ympäristölle syntyy rakeiden välistä korroosiota, joka mahdollistaa raerajojen syömisen.
Kovametallisaostumisen hallitsemiseksi pidä hiilipitoisuus mahdollisimman alhaisena (enintään 0,04 %) hitsaamalla vähähiilisellä elektrodeilla.Hiiltä voivat sitoa myös niobium (entinen kolumbium) ja titaani, joilla on vahvempi affiniteetti hiileen kuin kromilla.Tyypin 347 elektrodit valmistetaan tätä tarkoitusta varten.
Kuinka valmistautua keskusteluun täytemetallien valinnasta
Kerää vähintään tiedot hitsatun osan loppukäytöstä, mukaan lukien käyttöympäristö (erityisesti käyttölämpötilat, altistuminen syövyttäville elementeille ja odotettu korroosionkestävyys) ja haluttu käyttöikä.Tieto vaadituista mekaanisista ominaisuuksista käyttöolosuhteissa auttaa suuresti, mukaan lukien lujuus, sitkeys, sitkeys ja väsymys.
Useimmat johtavista elektrodivalmistajista tarjoavat opaskirjoja täytemetallien valintaan, ja kirjoittajat eivät voi korostaa tätä seikkaa liikaa: tutustu täytemetallien käyttöoppaaseen tai ota yhteyttä valmistajan teknisiin asiantuntijoihin.He ovat valmiina auttamaan oikean ruostumattomasta teräksestä valmistetun elektrodin valinnassa.
Lisätietoja TYUE:n ruostumattomasta teräksestä valmistetuista lisäainemetalleista ja neuvoja yrityksen asiantuntijoilta löytyy osoitteesta www.tyuelec.com.
Postitusaika: 23.12.2022