Zavarivanje nehrđajućeg čelika

Zavarivanje nehrđajućeg čelika zahtijeva dodatnu pozornost na svojstva materijala, kontrolu topline i čistoću kako bi se izbjegli nedostaci poput iskrivljenja, pucanja i osjetljivosti. Tijekom zavarivanja temperature nehrđajućeg čelika u blizini zavara dostižu razine na kojima dolazi do mikrostrukturnih transformacija, pa je TIG zavarivanje najčešća tehnika zbog svoje preciznosti i prikladnosti karakteristikama nehrđajućeg čelika.

 

Opis

 

Nehrđajući čelik je kategoriziran u različite vrste na temelju njegove mikrostrukture i sastava, koji utječu na njegova mehanička svojstva, otpornost na koroziju i zavarljivost. Glavne vrste su austenitni, feritni, martenzitni, dvostruki i taložno{1}}očvrsli nehrđajući čelici, a svaka vrsta ima posebna razmatranja za zavarivanje i prikladne tehnike zavarivanja zbog razlika u toplinskoj vodljivosti, toplinskom širenju i osjetljivosti na nedostatke poput pucanja ili osjetljivosti.

 

 

Vrste nehrđajućeg čelika i tehnike zavarivanja

 

Nehrđajući čelici su legure na bazi-željeza koje sadrže 15% ili više kroma uz određeni postotak nikla, što može pružiti izvanredna svojstva-otpornosti na koroziju. Sadržaj kroma može se prilagoditi zajedno s drugim legirajućim elementima kako bi se zadovoljila specifična krajnja upotreba ili zahtjevi proizvodnje, a dolje je pregled najčešćih vrsta nehrđajućeg čelika.

 

• √Austenitni nehrđajući čelik

Visok sadržaj kroma (16-26%) i nikla (6-22%), često s molibdenom (npr. 304, 316). Nemagnetski je, ima izvrsnu otpornost na koroziju i dobru sposobnost oblikovanja, te je sklon senzibilizaciji (taloženju karbida) ako je izložen 450-850 stupnjeva dulje vrijeme, što dovodi do međukristalne korozije. Osim toga, ima veliko toplinsko širenje i nisku toplinsku vodljivost, što povećava rizik od izobličenja. Popularni stupanj je 304, 304L (nisko ugljik), 316, 316L (nisko ugljik), 321 (stabiliziran titanom). Zbog svoje dobre otpornosti na koroziju naširoko se koriste u opremi za preradu hrane, kemijskim spremnicima, cjevovodima, građevinarstvu, infrastrukturi, telekomunikacijama i medicinskoj industriji.

Prikladne tehnike zavarivanja

1. 1. TIG zavarivanje (GTAW) se visoko preporučuje za tanke presjeke i kritične primjene zbog precizne kontrole topline, minimiziranja osjetljivosti i izobličenja. Upotrijebite zaštitni plin argon ili argon-helij.
2. 2. MIG/MAG zavarivanje (GMAW) je prikladnije za deblje presjeke i bržu proizvodnju, korištenje tri-mješavine plina (argon, helij, CO2) za stabilizaciju luka i može smanjiti prskanje.
3. 3. Štapno zavarivanje (SMAW) obično se koristi za popravke na terenu ili ne-kritične primjene s elektrodama s niskim-ugljikom (npr. E308L za 304L).

•  
• √Feritni nehrđajući čelik

Visok sadržaj kroma (10,5-30%), nizak sadržaj nikla i ugljika (npr. 430), magnetski je, umjerene otpornosti na koroziju i niže cijene od austenitnih razreda. U međuvremenu je manje sklon senzibilizaciji, ali je osjetljiv na rast zrna i krtost na visokim temperaturama, i ima manje toplinsko širenje od austenitnih stupnjeva, smanjujući rizik od izobličenja. Uobičajene kvalitete su 409, 430, 439, a ova vrsta feritnog metala naširoko se koristi za automobilske ispušne sustave, kuhinjske uređaje i industrijsku opremu.

Prikladne tehnike zavarivanja:

1. 1. TIG zavarivanje (GTAW) prikladno je za tanke presjeke i visoko-kvalitetne zavare, koji mogu pružiti dobru kontrolu nad unosom topline kako bi se spriječio rast zrna.
2. 2. MIG/MAG zavarivanje (GMAW) učinkovito za deblje materijale i brže zavarivanje. Koristite zaštitni plin -na bazi argona s niskim CO2 kako biste izbjegli pretjeranu oksidaciju.
3. 3. Stick Welding (SMAW) prihvatljivo za ne-kritične primjene s odgovarajućim elektrodama (npr. E430).

 

• √Martenzitni nehrđajući čelik

Visok sadržaj kroma (11,5-18%), umjeren udio ugljika i nizak sadržaj nikla (npr. 410), a magnetski je, ima veliku čvrstoću i tvrdoću, ali nižu otpornost na koroziju u usporedbi s drugim vrstama. Stoga je osjetljiv na pukotine izazvane -vodikom i zahtijeva predgrijavanje i toplinsku obradu nakon zavarivanja kako bi se izbjegla krtost. Ima visoku toplinsku vodljivost i manju toplinsku ekspanziju. Uobičajeni stupnjevi su 410, 420, 440, a naširoko se koriste za kirurške instrumente i turbinske lopatice.

Prikladne tehnike zavarivanja:

1. 1. TIG zavarivanje (GTAW), pogodno za preciznost i kontrolu unosa topline korištenjem zaštitnog plina argona.
2. 2. Stick Welding (SMAW), naširoko se koristi za popravke ili deblje dijelove s odgovarajućim elektrodama (npr. E410).
3. 3. MIG/MAG zavarivanje (GMAW), manje uobičajeno, ali se može koristiti za deblje materijale s kontroliranim parametrima.

 

• √Duplex nehrđajući čelik

Uravnotežena mješavina austenita i ferita s visokim udjelom kroma (20-30%), molibdena i dušika (npr. 2205) i kombinira visoku čvrstoću i izvrsnu otpornost na koroziju, posebno u kloridnim okruženjima. Međutim, podložan je stvaranju sigma faze (krhki intermetal) ako je nepropisno zavaren na visokim temperaturama. Ima umjereno toplinsko širenje i vodljivost. Uobičajene ocjene su 2205, 2507 itd., a naširoko se koriste u naftovodima i plinovodima, kemijskoj obradi, morskom okruženju.

Prikladne tehnike zavarivanja:

1. 1. TIG zavarivanje (GTAW), idealno za visoko-kvalitetne zavare s kontroliranim unosom topline kako bi se izbjeglo stvaranje sigma faze korištenjem argona ili argon-dušičnog zaštitnog plina.
2. 2. MIG/MAG zavarivanje (GMAW), pogodno za deblje presjeke s odgovarajućim zaštitnim plinom (mješavina argon-helija s niskim CO2).
3. 3. Stick Welding (SMAW) za zavarivanje na terenu s dupleks-specifičnim elektrodama (npr. E2209).

 

• √Nehrđajući čelik-otvrdnjavanje taloženjem

Sadrži legirajuće elemente kao što su aluminij, bakar ili niobij za ojačavanje toplinskom obradom (npr. 17-4 PH) i ima visoku čvrstoću i umjerenu otpornost na koroziju, što zahtijeva kontrolirano zavarivanje kako bi se izbjeglo prekomjerno-starenje ili gubitak mehaničkih svojstava. Popularni stupnjevi su 17-4 PH, 15-5 PH, a naširoko se koriste za zrakoplovne komponente, nuklearne reaktore, pričvršćivače visoke čvrstoće.

Prikladne tehnike zavarivanja:

1. 1. TIG zavarivanje (GTAW) za preciznost i minimalan unos topline za očuvanje mehaničkih svojstava.
2. 2. MIG/MAG zavarivanje (GMAW), pogodno za deblje presjeke s kontroliranim parametrima.

 

 

Razmatranja za zavarivanje nehrđajućeg čelika

 

Nehrđajući čelik ima visoku toplinsku vodljivost i malo toplinsko širenje, što dovodi do većeg rizika od iskrivljenja i savijanja tijekom zavarivanja. Osim toga, sklona je senzibilizaciji (gubitku otpornosti na koroziju) ako je predugo izložena visokim temperaturama, osobito u austenitnim stupnjevima kao što su 304 i 316. Kako bi izbjegao ove nedostatke zavarivanja, zavarivač ne treba uzeti u obzir sljedeće aspekte:

 

• √Pred{0}}čišćenje

Očistite zavareni spoj od kontaminanata poput boja, ulja, masti, temeljnih premaza, smjesa za rezanje i drugih ugljikovodika. Takvi kontaminanti mogu unijeti ugljik u zavar, smanjiti otpornost na koroziju i oslabiti spoj. Vrlo važna napomena je da zavarivač treba koristiti namjensku četku od nehrđajućeg čelika za čišćenje spoja, i pripazite da ne koristite četku, koja se prethodno koristila za ugljični čelik jer bi to moglo kontaminirati izradak od nehrđajućeg čelika.

• √Odabir punila

Odabir odgovarajućeg dodatnog materijala ovisno o obimu posla, a mora odgovarati kvaliteti nehrđajućeg čelika, postižući gotovo ista svojstva.

• √Dizajn zavarenog spoja

Dizajn zavarenog spoja nadopunjuje strukturu zavara, tehniku ​​zavarivanja i materijal, te je jedan od glavnih čimbenika koji će odrediti čvrstoću i kvalitetu zavarenih spojeva. Stoga je ključno razumjeti sile koje se primjenjuju na zavare, a integracija toga u dizajn spoja spriječit će strukturalni kvar.

• √Odabir ocjene

Odabir stupnja, različiti stupnjevi (npr. austenitni, feritni, martenzitni, dupleks) ponašaju se različito, niski -ugljični stupnjevi (npr. 304L, 316L) mogu smanjiti rizik od taloženja karbida i interkristalne korozije.

• √Kontrola unosa topline

Kontrola unosa topline, prekomjerna toplina može uzrokovati rast zrna, izobličenje i gubitak otpornosti na koroziju, pa je pametno koristiti mali unos topline i izbjegavati dugotrajno izlaganje visokim temperaturama. Općenito, struja zavarivanja trebala bi biti oko 20% manja nego kod ugljičnog čelika kako bi se spriječila korozija.

• √Zaštitni plin

Zaštitni plin, izbor zaštitnog plina u procesima kao što su MIG i TIG zavarivanje ključan je u zaštiti zavarene kupke od kontaminacije. Ispravan sastav zaštitnog plina smanjit će rizik od nedostataka zavara i poboljšati ukupni ishod zavara.

 

Stoga, da bi napravio dobro zavarivanje, iskusni zavarivač mora uzeti u obzir sveobuhvatne parametre uključujući kvalitetu nehrđajućeg čelika, tehniku ​​zavarivanja, unos topline, zaštitni plin, napajanje, kut gorionika, brzinu putovanja i stopu taloženja. Samo učinkovitim korištenjem ovih parametara zavarivanja, zavarivač može postići visoku i postojanu kvalitetu zavara.

 

Nedostaci i prevencije

 

Najčešći nedostaci kod zavarivanja nehrđajućeg čelika uključuju pukotine, poroznost, uključke troske, nedostatak taljenja, nepotpuno prodiranje, podrezivanja, prskanje i iskrivljenje, zajedno s onečišćenjem od čestica željeza, toplinskih nijansi i kvarenja zavara. Ovi nedostaci smanjuju mehanička svojstva zavara i otpornost na koroziju i mogu proizaći iz nepravilnog čišćenja, pogrešnih postavki elektrode/plina, prekomjernog unosa topline ili niske toplinske vodljivosti.

 

• √Iskrivljenje

Nehrđajući čelik ima nisku toplinsku vodljivost i veliko toplinsko širenje, što ga čini osjetljivim na savijanje. Prekomjerni unos topline tijekom zavarivanja ili brza promjena temperature stavlja metal pod stres, što rezultira izobličenjem dok se hladi. Najčešće rješenje je smanjiti unos topline uz izbjegavanje loše kvalitete zavara zbog nepotpunog stapanja izradaka, a drugo rješenje je stvaranje hladnjaka stezanjem bakra ili mesinga iza ili pored šava za zavarivanje, apsorbirajući nepotrebnu toplinu.

 

• √Pucanje

Pukotine se mogu pojaviti tijekom ili nakon zavarivanja i mogu biti uzrokovane velikim toplinskim naprezanjem ili neodgovarajućim brzinama hlađenja.

Postoje dvije glavne vrste krekiranja: vruće i hladno krekiranje. Vruće pukotine nastaju tijekom skrućivanja procesa zavarivanja zbog prekomjerne količine nečistoća poput sumpora ili fosfora u zavaru, što može sniziti talište određenih područja, uzrokujući stvaranje pukotina dok se metal skrućuje. Često se događa u visoko{2}}temperaturnim zonama zavara. Hladne pukotine nastaju nakon što se zavar ohladio neko vrijeme u rasponu od nekoliko sati do nekoliko dana, a često su uzrokovane zaostalim naprezanjem u metalu nakon zavarivanja ili vodikom koji se apsorbira u zavar. Kako biste spriječili pucanje, mudro je koristiti odgovarajuće materijale za punjenje i vrlo pažljivo kontrolirati brzinu hlađenja, dok bi prethodno zagrijavanje osnovnog materijala moglo biti dobar način za smanjenje toplinskog stresa prije zavarivanja.

 

• √Poroznost

To je defekt gdje su džepovi plina zarobljeni u zavarenim spojevima, što dovodi do malih šupljina ili šupljina, a često je uzrokovano kontaminantima kao što su prljavština, ulje, hrđa, koji mogu unijeti plinove u zavarivanje. Ti se plinovi zatim zarobe u rastaljenoj zavarenoj kupki, stvarajući šupljine kako se metal hladi. Korištenje neodgovarajućeg zaštitnog plina također može uzrokovati poroznost. Vlaga i vlaga na osnovnom materijalu ili punilima mogu ispariti tijekom zavarivanja, stvarajući mjehuriće plina u zavaru. Stoga je važno održavati osnovni materijal i šipke za punjenje čistima i suhima te koristiti ispravan zaštitni plin za održavanje dosljednog protoka tijekom cijelog procesa zavarivanja.

 

• √Jadna fuzija

Loša fuzija se događa kada se metal za zavarivanje ne spoji ispravno s osnovnim materijalom i stvara slabe točke u spoju gdje dva materijala nisu potpuno spojena. To može ozbiljno smanjiti ukupnu čvrstoću zavara i povećati rizik od kvara. Ovaj kvar je često uzrokovan nedovoljnom toplinom, netočnim kutom zavarivanja, velikom brzinom kretanja.

 

• √Zavarivanje

One su male kapljice rastaljenog metala koje se istiskuju iz zavarene kupke tijekom zavarivanja i zapravo ne oslabljuju zavar. Međutim, oni utječu na izgled, što može dovesti do nepotrebnog naknadnog tretmana. Prskanje je često uzrokovano visokim postavkama struje koje mogu proizvesti prekomjerno prskanje jer se rastaljeni metal nasilno izbacuje iz bazena za zavarivanje. Neodgovarajuća duljina luka i neodgovarajući zaštitni plin također mogu uzrokovati prskanje tijekom zavarivanja nehrđajućeg čelika. Stoga je važno smanjiti prskanje, podesiti trenutne postavke i održavati stabilan luk u međuvremenu koristeći ispravan zaštitni plin s ravnomjernim protokom kroz cijeli zavar.

 

 

Zavarivanje nehrđajućeg čelika zahtijeva pozornost na mnoge parametre kao što su svojstva materijala, zaštitni plin, punila, unos topline i čistoća kako bi se izbjegli nedostaci poput iskrivljenja, pucanja i osjetljivosti. Fabmannovi iskusni zavarivači slijede najbolju praksu za postavljanje stroja s točnim naponom, amperažom i znaju kako zavarivati ​​ispravnom brzinom kretanja na temelju debljine materijala od nehrđajućeg čelika i vrste nehrđajućeg čelika kako bi postigli visoku kvalitetu varova-otpornih na koroziju. Fabmann isporučuje visokokvalitetne prilagođene nosače od nehrđajućeg čelika za industriju solarne energije, dijelove strojeva ipoklopci za ventilacijuza sektor izgradnje kuća.