Αυτό το άρθρο από την Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. εξηγεί τι πρέπει να λάβετε υπόψη κατά τον καθορισμό μετάλλων πλήρωσης για τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα.
Οι δυνατότητες που κάνουν τον ανοξείδωτο χάλυβα τόσο ελκυστικό - η ικανότητα προσαρμογής των μηχανικών του ιδιοτήτων και η αντοχή του στη διάβρωση και την οξείδωση - αυξάνουν επίσης την πολυπλοκότητα της επιλογής κατάλληλου μετάλλου πλήρωσης για συγκόλληση.Για οποιονδήποτε δεδομένο συνδυασμό βασικών υλικών, οποιοσδήποτε από τους διάφορους τύπους ηλεκτροδίων μπορεί να είναι κατάλληλος, ανάλογα με τα ζητήματα κόστους, τις συνθήκες λειτουργίας, τις επιθυμητές μηχανικές ιδιότητες και μια σειρά ζητημάτων που σχετίζονται με τη συγκόλληση.
Αυτό το άρθρο παρέχει το απαραίτητο τεχνικό υπόβαθρο για να δώσει στον αναγνώστη μια εκτίμηση για την πολυπλοκότητα του θέματος και, στη συνέχεια, απαντά σε μερικές από τις πιο συνηθισμένες ερωτήσεις που τίθενται σε προμηθευτές μετάλλων πλήρωσης.Καθιερώνει γενικές οδηγίες για την επιλογή κατάλληλων μετάλλων πλήρωσης από ανοξείδωτο χάλυβα - και στη συνέχεια εξηγεί όλες τις εξαιρέσεις σε αυτές τις οδηγίες!Το άρθρο δεν καλύπτει διαδικασίες συγκόλλησης, καθώς αυτό είναι θέμα για άλλο άρθρο.
Τέσσερις ποιότητες, πολυάριθμα στοιχεία κράματος
Υπάρχουν τέσσερις κύριες κατηγορίες ανοξείδωτου χάλυβα:
ωστενιτικό
μαρτενσιτικό
φερριτικό
Διπλός
Τα ονόματα προέρχονται από την κρυσταλλική δομή του χάλυβα που βρίσκεται συνήθως σε θερμοκρασία δωματίου.Όταν ο χάλυβας χαμηλών εκπομπών άνθρακα θερμαίνεται πάνω από τους 912 βαθμούς Κελσίου, τα άτομα του χάλυβα αναδιατάσσονται από τη δομή που ονομάζεται φερρίτης σε θερμοκρασίες δωματίου στην κρυσταλλική δομή που ονομάζεται ωστενίτης.Κατά την ψύξη, τα άτομα επιστρέφουν στην αρχική τους δομή, τον φερρίτη.Η δομή υψηλής θερμοκρασίας, ο ωστενίτης, είναι μη μαγνητική, πλαστική και έχει χαμηλότερη αντοχή και μεγαλύτερη ολκιμότητα από τη μορφή του φερρίτη σε θερμοκρασία δωματίου.
Όταν προστίθεται περισσότερο από 16% χρώμιο στον χάλυβα, η κρυσταλλική δομή θερμοκρασίας δωματίου, ο φερρίτης, σταθεροποιείται και ο χάλυβας παραμένει σε φερριτική κατάσταση σε όλες τις θερμοκρασίες.Εξ ου και η ονομασία φερριτικός ανοξείδωτος χάλυβας εφαρμόζεται σε αυτή τη βάση κράματος.Όταν πάνω από 17% χρώμιο και 7% νικέλιο προστίθενται στον χάλυβα, η κρυσταλλική δομή του χάλυβα υψηλής θερμοκρασίας, ο ωστενίτης, σταθεροποιείται έτσι ώστε να παραμένει σε όλες τις θερμοκρασίες από την πολύ χαμηλή έως σχεδόν την τήξη.
Ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας αναφέρεται συνήθως ως τύπος «χρωμίου-νικελίου» και οι μαρτενσιτικοί και φερριτικοί χάλυβες ονομάζονται συνήθως τύποι «ευθέου χρωμίου».Ορισμένα στοιχεία κραμάτων που χρησιμοποιούνται σε ανοξείδωτους χάλυβες και μέταλλα συγκόλλησης συμπεριφέρονται ως σταθεροποιητές ωστενίτη και άλλα ως σταθεροποιητές φερρίτη.Οι πιο σημαντικοί σταθεροποιητές ωστενίτη είναι το νικέλιο, ο άνθρακας, το μαγγάνιο και το άζωτο.Οι σταθεροποιητές φερρίτη είναι το χρώμιο, το πυρίτιο, το μολυβδαίνιο και το νιόβιο.Η εξισορρόπηση των στοιχείων κράματος ελέγχει την ποσότητα φερρίτη στο μέταλλο συγκόλλησης.
Οι ωστενιτικές ποιότητες συγκολλούνται πιο εύκολα και ικανοποιητικά από αυτές που περιέχουν λιγότερο από 5% νικέλιο.Οι αρμοί συγκόλλησης που παράγονται από ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες είναι ισχυροί, όλκιμοι και σκληροί στην κατάσταση συγκόλλησης τους.Συνήθως δεν απαιτούν προθέρμανση ή θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση.Οι ωστενιτικές ποιότητες αντιπροσωπεύουν περίπου το 80% του συγκολλημένου ανοξείδωτου χάλυβα και αυτό το εισαγωγικό άρθρο εστιάζει σε μεγάλο βαθμό σε αυτές.
Πίνακας 1: Τύποι ανοξείδωτου χάλυβα και η περιεκτικότητά τους σε χρώμιο και νικέλιο.
tstart{c,80%}
thead{Type|% Chromium|% Nickel|Types}
tdata{ωστενιτικά|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}
τείνω{}
Πώς να επιλέξετε το σωστό ανοξείδωτο μέταλλο πλήρωσης
Εάν το υλικό βάσης και στις δύο πλάκες είναι το ίδιο, η αρχική κατευθυντήρια αρχή ήταν: «Ξεκινήστε ταιριάζοντας το υλικό βάσης».Αυτό λειτουργεί καλά σε ορισμένες περιπτώσεις.για να συμμετάσχετε στον Τύπο 310 ή 316, επιλέξτε τον αντίστοιχο Τύπο πλήρωσης.
Για να συνδέσετε ανόμοια υλικά, ακολουθήστε αυτήν την κατευθυντήρια αρχή: 'επιλέξτε ένα πληρωτικό που ταιριάζει με το υλικό με μεγαλύτερη κράμα'.Για να ενώσετε το 304 στο 316, επιλέξτε ένα πληρωτικό 316.
Δυστυχώς, ο «κανόνας αντιστοίχισης» έχει τόσες πολλές εξαιρέσεις που μια καλύτερη αρχή είναι, Συμβουλευτείτε έναν πίνακα επιλογής μετάλλων πλήρωσης.Για παράδειγμα, ο Τύπος 304 είναι το πιο κοινό υλικό βάσης από ανοξείδωτο χάλυβα, αλλά κανείς δεν προσφέρει ηλεκτρόδιο Τύπου 304.
Πώς συγκολλάτε το ανοξείδωτο Type 304 χωρίς ηλεκτρόδιο τύπου 304
Για τη συγκόλληση ανοξείδωτου τύπου 304, χρησιμοποιήστε πληρωτικό τύπου 308, καθώς τα πρόσθετα στοιχεία κράματος στον Τύπο 308 θα σταθεροποιήσουν καλύτερα την περιοχή συγκόλλησης.
Ωστόσο, το 308L είναι επίσης ένα αποδεκτό υλικό πλήρωσης.Ο χαρακτηρισμός «L» μετά από οποιονδήποτε Τύπο υποδηλώνει χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα.Ένα ανοξείδωτο τύπου 3XXL έχει περιεκτικότητα σε άνθρακα 0,03% ή λιγότερο, ενώ το τυπικό ανοξείδωτο τύπου 3XX μπορεί να έχει μέγιστη περιεκτικότητα σε άνθρακα 0,08%.
Επειδή ένα πληρωτικό τύπου L εμπίπτει στην ίδια ταξινόμηση με το προϊόν που δεν είναι L, οι κατασκευαστές μπορούν και θα πρέπει να το εξετάσουν σοβαρά τη χρήση ενός πληρωτικού τύπου L επειδή η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα μειώνει τον κίνδυνο διακοκκώδους διαβρώσεως.Στην πραγματικότητα, οι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι το πληρωτικό τύπου L θα χρησιμοποιούταν ευρύτερα εάν οι κατασκευαστές απλώς ενημέρωναν τις διαδικασίες τους.
Οι κατασκευαστές που χρησιμοποιούν τη διαδικασία GMAW μπορεί επίσης να εξετάσουν το ενδεχόμενο χρήσης ενός πληρωτικού τύπου 3XXSi, καθώς η προσθήκη πυριτίου βελτιώνει την υγρασία.Σε περιπτώσεις όπου η συγκόλληση έχει ψηλό ή τραχύ στέμμα ή όπου η λακκούβα συγκόλλησης δεν δένει καλά στα δάχτυλα ενός φιλέτου ή μιας άρθρωσης στην αγκαλιά, η χρήση ηλεκτροδίου τύπου Si GMAW μπορεί να εξομαλύνει το σφαιρίδιο συγκόλλησης και να προωθήσει την καλύτερη σύντηξη.
Εάν η καθίζηση καρβιδίου προκαλεί ανησυχία, σκεφτείτε ένα πληρωτικό τύπου 347, το οποίο περιέχει μια μικρή ποσότητα νιοβίου.
Πώς να συγκολλήσετε ανοξείδωτο χάλυβα σε ανθρακούχο χάλυβα
Αυτή η κατάσταση συμβαίνει σε εφαρμογές όπου ένα τμήμα μιας δομής απαιτεί μια ανθεκτική στη διάβρωση εξωτερική επιφάνεια ενωμένη με ένα δομικό στοιχείο από ανθρακούχο χάλυβα για χαμηλότερο κόστος.Όταν συνδέετε ένα υλικό βάσης χωρίς στοιχεία κράματος σε ένα υλικό βάσης με στοιχεία κράματος, χρησιμοποιήστε ένα υπερκραματοποιημένο πληρωτικό έτσι ώστε η αραίωση εντός του μετάλλου συγκόλλησης να ισορροπεί ή να είναι πιο κράμα από το ανοξείδωτο βασικό μέταλλο.
Για τη σύνδεση ανθρακούχου χάλυβα με Τύπο 304 ή 316, καθώς και για τη σύνδεση ανόμοιων ανοξείδωτων χάλυβων, σκεφτείτε ένα ηλεκτρόδιο Τύπου 309L για τις περισσότερες εφαρμογές.Εάν επιθυμείτε υψηλότερη περιεκτικότητα σε Cr, εξετάστε τον τύπο 312.
Ως προειδοποιητική σημείωση, οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες παρουσιάζουν ρυθμό διαστολής που είναι περίπου 50 τοις εκατό μεγαλύτερος από αυτόν του ανθρακούχου χάλυβα.Όταν συνδέονται, οι διαφορετικοί ρυθμοί διαστολής μπορεί να προκαλέσουν ρωγμές λόγω εσωτερικών καταπονήσεων, εκτός εάν χρησιμοποιηθεί η κατάλληλη διαδικασία ηλεκτροδίου και συγκόλλησης.
Χρησιμοποιήστε τις σωστές διαδικασίες καθαρισμού προετοιμασίας συγκόλλησης
Όπως και με άλλα μέταλλα, αφαιρέστε πρώτα το λάδι, το γράσο, τα σημάδια και τη βρωμιά με έναν μη χλωριωμένο διαλύτη.Μετά από αυτό, ο πρωταρχικός κανόνας της προετοιμασίας της ανοξείδωτης συγκόλλησης είναι «Αποφύγετε τη μόλυνση από ανθρακούχο χάλυβα για να αποτρέψετε τη διάβρωση».Ορισμένες εταιρείες χρησιμοποιούν ξεχωριστά κτίρια για το «κατάστημα ανοξείδωτου» και το «κατάστημα άνθρακα» για την πρόληψη της διασταυρούμενης μόλυνσης.
Ορίστε τους τροχούς λείανσης και τις ανοξείδωτες βούρτσες ως «μόνο ανοξείδωτες» κατά την προετοιμασία των άκρων για συγκόλληση.Ορισμένες διαδικασίες απαιτούν καθαρισμό δύο ίντσες πίσω από την άρθρωση.Η προετοιμασία της άρθρωσης είναι επίσης πιο κρίσιμη, καθώς η αντιστάθμιση των ασυνεπειών με τον χειρισμό των ηλεκτροδίων είναι πιο δύσκολη από ό,τι με τον ανθρακούχο χάλυβα.
Χρησιμοποιήστε τη σωστή διαδικασία καθαρισμού μετά τη συγκόλληση για να αποφύγετε τη σκουριά
Για να ξεκινήσετε, θυμηθείτε τι κάνει έναν ανοξείδωτο χάλυβα ανοξείδωτο: την αντίδραση του χρωμίου με το οξυγόνο για να σχηματιστεί ένα προστατευτικό στρώμα οξειδίου του χρωμίου στην επιφάνεια του υλικού.Οι ανοξείδωτες σκουριές λόγω της κατακρήμνισης καρβιδίου (βλ. παρακάτω) και επειδή η διαδικασία συγκόλλησης θερμαίνει το μέταλλο συγκόλλησης μέχρι το σημείο όπου μπορεί να σχηματιστεί οξείδιο του φερρίτη στην επιφάνεια της συγκόλλησης.Αν αφεθεί σε κατάσταση συγκόλλησης, μια τέλεια συγκόλληση μπορεί να εμφανίσει «ίχνη σκουριάς» στα όρια της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα σε λιγότερο από 24 ώρες.
Προκειμένου ένα νέο στρώμα καθαρού οξειδίου του χρωμίου να μπορεί να αναμορφωθεί σωστά, ο ανοξείδωτος χάλυβας απαιτεί καθαρισμό μετά τη συγκόλληση με γυάλισμα, αποξήρανση, άλεση ή βούρτσισμα.Και πάλι, χρησιμοποιήστε μύλους και βούρτσες αφιερωμένες στην εργασία.
Γιατί το σύρμα συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα είναι μαγνητικό;
Ο πλήρως ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας είναι μη μαγνητικός.Ωστόσο, οι θερμοκρασίες συγκόλλησης δημιουργούν έναν σχετικά μεγάλο κόκκο στη μικροδομή, με αποτέλεσμα η συγκόλληση να είναι ευαίσθητη στις ρωγμές.Για να μετριάσουν την ευαισθησία στη θερμή πυρόλυση, οι κατασκευαστές ηλεκτροδίων προσθέτουν στοιχεία κράματος, συμπεριλαμβανομένου του φερρίτη.Η φάση φερρίτη κάνει τους ωστενιτικούς κόκκους να είναι πολύ λεπτότεροι, έτσι η συγκόλληση γίνεται πιο ανθεκτική στις ρωγμές.
Ένας μαγνήτης δεν θα κολλήσει σε ένα καρούλι από ωστενιτικό ανοξείδωτο πληρωτικό, αλλά ένα άτομο που κρατά έναν μαγνήτη μπορεί να αισθανθεί ένα ελαφρύ τράβηγμα λόγω του κατακρατημένου φερρίτη.Δυστυχώς, αυτό αναγκάζει ορισμένους χρήστες να πιστεύουν ότι το προϊόν τους έχει επισημανθεί λάθος ή ότι χρησιμοποιούν λάθος μέταλλο πλήρωσης (ειδικά αν έσκισαν την ετικέτα από το συρμάτινο καλάθι).
Η σωστή ποσότητα φερρίτη σε ένα ηλεκτρόδιο εξαρτάται από τη θερμοκρασία λειτουργίας της εφαρμογής.Για παράδειγμα, η υπερβολική ποσότητα φερρίτη προκαλεί τη συγκόλληση να χάσει τη σκληρότητά της σε χαμηλές θερμοκρασίες.Έτσι, το πληρωτικό τύπου 308 για μια εφαρμογή σωληνώσεων LNG έχει αριθμό φερρίτη μεταξύ 3 και 6, σε σύγκριση με έναν αριθμό φερρίτη 8 για το τυπικό πληρωτικό τύπου 308.Εν ολίγοις, τα μέταλλα πλήρωσης μπορεί να φαίνονται παρόμοια στην αρχή, αλλά μικρές διαφορές στη σύνθεση είναι σημαντικές.
Υπάρχει εύκολος τρόπος να συγκολλήσετε ανοξείδωτους χάλυβες διπλής όψης;
Συνήθως, οι διπλοί ανοξείδωτοι χάλυβες έχουν μικροδομή που αποτελείται από περίπου 50% φερρίτη και 50% ωστενίτη.Με απλά λόγια, ο φερρίτης παρέχει υψηλή αντοχή και κάποια αντίσταση στη διάβρωση λόγω καταπόνησης, ενώ ο ωστενίτης παρέχει καλή σκληρότητα.Οι δύο φάσεις σε συνδυασμό δίνουν στους χάλυβες διπλής όψης τις ελκυστικές τους ιδιότητες.Διατίθεται μεγάλη γκάμα από ανοξείδωτους χάλυβες διπλής όψης, με πιο συνηθισμένο τον Τύπο 2205.περιέχει 22% χρώμιο, 5% νικέλιο, 3% μολυβδαίνιο και 0,15% άζωτο.
Κατά τη συγκόλληση διπλού ανοξείδωτου χάλυβα, μπορεί να προκύψουν προβλήματα εάν το μέταλλο συγκόλλησης έχει πάρα πολύ φερρίτη (η θερμότητα από το τόξο κάνει τα άτομα να διατάσσονται σε μια μήτρα φερρίτη).Για να αντισταθμιστεί, τα μέταλλα πλήρωσης πρέπει να προάγουν την ωστενιτική δομή με υψηλότερη περιεκτικότητα σε κράμα, συνήθως 2 έως 4% περισσότερο νικέλιο από ότι στο βασικό μέταλλο.Για παράδειγμα, το σύρμα με πυρήνα ροής για τη συγκόλληση Τύπου 2205 μπορεί να έχει 8,85% νικέλιο.
Η επιθυμητή περιεκτικότητα σε φερρίτη μπορεί να κυμαίνεται από 25 έως 55% μετά τη συγκόλληση (αλλά μπορεί να είναι μεγαλύτερη).Σημειώστε ότι ο ρυθμός ψύξης πρέπει να είναι αρκετά αργός για να επιτρέψει στον ωστενίτη να αναμορφωθεί, αλλά όχι τόσο αργός ώστε να δημιουργήσει διαμεταλλικές φάσεις, ούτε πολύ γρήγορος ώστε να δημιουργήσει περίσσεια φερρίτη στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα.Ακολουθήστε τις συνιστώμενες διαδικασίες του κατασκευαστή για τη διαδικασία συγκόλλησης και το μέταλλο πλήρωσης που έχετε επιλέξει.
Ρύθμιση παραμέτρων κατά τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα
Για τους κατασκευαστές που προσαρμόζουν συνεχώς παραμέτρους (τάση, ένταση, μήκος τόξου, αυτεπαγωγή, πλάτος παλμού, κ.λπ.) κατά τη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα, ο τυπικός ένοχος είναι η ασυνεπής σύνθεση μετάλλου πλήρωσης.Δεδομένης της σημασίας των στοιχείων κράματος, οι παραλλαγές από παρτίδα σε παρτίδα στη χημική σύνθεση μπορεί να έχουν αξιοσημείωτη επίδραση στην απόδοση της συγκόλλησης, όπως κακή διαβροχή ή δύσκολη απελευθέρωση σκωρίας.Οι διακυμάνσεις στη διάμετρο του ηλεκτροδίου, την καθαρότητα της επιφάνειας, το χυτό και την έλικα επηρεάζουν επίσης την απόδοση σε εφαρμογές GMAW και FCAW.
Έλεγχος της κατακρήμνισης καρβιδίου σε ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα
Σε θερμοκρασίες στην περιοχή από 426-871 βαθμούς Κελσίου, η περιεκτικότητα σε άνθρακα άνω του 0,02% μεταναστεύει στα όρια των κόκκων της ωστενιτικής δομής, όπου αντιδρά με το χρώμιο για να σχηματίσει καρβίδιο του χρωμίου.Εάν το χρώμιο είναι συνδεδεμένο με τον άνθρακα, δεν είναι διαθέσιμο για αντοχή στη διάβρωση.Όταν εκτίθεται σε διαβρωτικό περιβάλλον, προκύπτει διακοκκώδης διάβρωση, επιτρέποντας την απομάκρυνση των ορίων των κόκκων.
Για να ελέγξετε την καθίζηση καρβιδίου, διατηρήστε την περιεκτικότητα σε άνθρακα όσο το δυνατόν χαμηλότερα (0,04% μέγιστο) με συγκόλληση με ηλεκτρόδια χαμηλών εκπομπών άνθρακα.Ο άνθρακας μπορεί επίσης να συνδεθεί με νιόβιο (πρώην κολόμβιο) και τιτάνιο, τα οποία έχουν ισχυρότερη συγγένεια με τον άνθρακα από το χρώμιο.Για το σκοπό αυτό κατασκευάζονται ηλεκτρόδια τύπου 347.
Πώς να προετοιμαστείτε για μια συζήτηση σχετικά με την επιλογή μετάλλων πλήρωσης
Τουλάχιστον, συλλέξτε πληροφορίες για την τελική χρήση του συγκολλημένου εξαρτήματος, συμπεριλαμβανομένου του περιβάλλοντος σέρβις (ειδικά θερμοκρασίες λειτουργίας, έκθεση σε διαβρωτικά στοιχεία και βαθμός αναμενόμενης αντοχής στη διάβρωση) και την επιθυμητή διάρκεια ζωής.Οι πληροφορίες σχετικά με τις απαιτούμενες μηχανικές ιδιότητες σε συνθήκες λειτουργίας βοηθούν πολύ, συμπεριλαμβανομένης της αντοχής, της σκληρότητας, της ολκιμότητας και της κόπωσης.
Οι περισσότεροι από τους κορυφαίους κατασκευαστές ηλεκτροδίων παρέχουν οδηγούς για την επιλογή μετάλλων πλήρωσης και οι συγγραφείς δεν μπορούν να τονίσουν υπερβολικά αυτό το σημείο: συμβουλευτείτε έναν οδηγό εφαρμογών μετάλλων πλήρωσης ή επικοινωνήστε με τους τεχνικούς εμπειρογνώμονες του κατασκευαστή.Είναι εκεί για να βοηθήσουν στην επιλογή του σωστού ηλεκτροδίου από ανοξείδωτο χάλυβα.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα μέταλλα πλήρωσης από ανοξείδωτο χάλυβα της TYUE και για να επικοινωνήσετε με τους ειδικούς της εταιρείας για συμβουλές, μεταβείτε στη διεύθυνση www.tyuelec.com.
Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-23-2022