Šiame „Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd.“ straipsnyje paaiškinama, į ką reikia atsižvelgti renkantis nerūdijančio plieno suvirinimo užpildus.
Nerūdijančio plieno patrauklumą lemiančios savybės – galimybė pritaikyti jo mechanines savybes ir atsparumą korozijai bei oksidacijai – taip pat apsunkina tinkamo suvirinimo užpildo metalo parinkimą. Bet kokiam pagrindinės medžiagos deriniui gali tikti bet kuris iš kelių elektrodų tipų, priklausomai nuo kainos, eksploatavimo sąlygų, pageidaujamų mechaninių savybių ir daugybės suvirinimu susijusių klausimų.
Šiame straipsnyje pateikiama reikalinga techninė informacija, padedanti skaitytojui suprasti temos sudėtingumą, ir atsakoma į kai kuriuos dažniausiai užpildomųjų metalų tiekėjams užduodamus klausimus. Jame nustatomos bendrosios tinkamų nerūdijančio plieno užpildomųjų metalų pasirinkimo gairės ir paaiškinamos visos šių gairių išimtys! Straipsnyje neaptariamos suvirinimo procedūros, nes tai yra kito straipsnio tema.
Keturios rūšys, daugybė legiruojančių elementų
Yra keturios pagrindinės nerūdijančio plieno kategorijos:
austenitinis
martensitinis
feritinis
Dvipusis
Pavadinimai kilę iš kambario temperatūroje paprastai randamo plieno kristalinės struktūros. Kai mažai anglies turintis plienas kaitinamas virš 912 °C, plieno atomai pertvarkomi iš kambario temperatūroje vadinamos feritu į kristalinę struktūrą, vadinamą austenitu. Atvėsus atomai grįžta į pradinę struktūrą – feritą. Aukštos temperatūros struktūra, austenitas, yra nemagnetinė, plastiška ir pasižymi mažesniu stiprumu bei didesniu plastiškumu nei kambario temperatūros feritas.
Kai į plieną pridedama daugiau nei 16 % chromo, kambario temperatūros kristalinė struktūra, feritas, stabilizuojasi ir plienas išlieka feritinės būsenos visose temperatūrose. Todėl šis lydinio pagrindas vadinamas feritiniu nerūdijančiu plienu. Kai į plieną pridedama daugiau nei 17 % chromo ir 7 % nikelio, aukštai temperatūrai atspari plieno kristalinė struktūra, austenitas, stabilizuojasi taip, kad išsilaiko visose temperatūrose – nuo pačios žemiausios iki beveik lydymosi temperatūros.
Austenitinis nerūdijantis plienas dažniausiai vadinamas „chromo-nikelio“ tipu, o martensitinis ir feritinis plienas – „tiesiojo chromo“ tipu. Kai kurie legiruojantys elementai, naudojami nerūdijančiame pliene ir suvirinimo metaluose, veikia kaip austenito stabilizatoriai, o kiti – kaip ferito stabilizatoriai. Svarbiausi austenito stabilizatoriai yra nikelis, anglis, manganas ir azotas. Ferito stabilizatoriai yra chromas, silicis, molibdenas ir niobis. Legiruojančių elementų balansas kontroliuoja ferito kiekį suvirinimo metale.
Austenitinės rūšys suvirinamos lengviau ir geriau nei tos, kuriose nikelio yra mažiau nei 5 %. Iš austenitinio nerūdijančiojo plieno pagamintos suvirinimo jungtys yra tvirtos, kalios ir patvarios suvirinimo būsenoje. Paprastai joms nereikia išankstinio pašildymo ar terminio apdorojimo po suvirinimo. Austenitinės rūšys sudaro apie 80 % suvirinamo nerūdijančio plieno, ir šiame įvadiniame straipsnyje joms skiriamas didelis dėmesys.
1 lentelė: Nerūdijančio plieno rūšys ir jų chromo bei nikelio kiekis.
tstart{c,80%}
thead{Tipas|% Chromo|% Nikelio|Tipai}
tdata{Austenitinis|16–30 %|8–40 %|200, 300}
tdata{Martensitinis|11–18 %|0–5 %|403, 410, 416, 420}
tdata{Feritinis|11–30 %|0–4 %|405, 409, 430, 422, 446}
tduomenys{Dvipusis|18–28 %|4–8 %|2205}
linkę {}
Kaip pasirinkti tinkamą nerūdijančio plieno užpildą
Jei abiejų plokščių pagrindinė medžiaga yra ta pati, iš pradžių buvo vadovaujamasi principu „Pradėkite nuo pagrindinės medžiagos suderinimo“. Kai kuriais atvejais tai gerai veikia; norint sujungti 310 arba 316 tipą, pasirinkite atitinkamą užpildo tipą.
Norėdami sujungti skirtingas medžiagas, vadovaukitės šiuo pagrindiniu principu: „pasirinkite užpildą, kuris atitiktų labiau legiruotą medžiagą“. Norėdami sujungti 304 su 316, pasirinkite 316 užpildą.
Deja, „atitikimo taisyklė“ turi tiek daug išimčių, kad geresnis principas yra pasikonsultuoti su užpildo metalo pasirinkimo lentele. Pavyzdžiui, 304 tipas yra labiausiai paplitusi nerūdijančio plieno pagrindinė medžiaga, tačiau niekas nesiūlo 304 tipo elektrodo.
Kaip suvirinti 304 tipo nerūdijantį plieną be 304 tipo elektrodo
Norėdami suvirinti 304 tipo nerūdijantį plieną, naudokite 308 tipo užpildą, nes papildomi 308 tipo legiruojantys elementai geriau stabilizuos suvirinimo vietą.
Tačiau 308L taip pat yra priimtinas užpildas. „L“ raidė po bet kurio tipo žymi mažą anglies kiekį. 3XXL tipo nerūdijančio plieno anglies kiekis yra 0,03 % arba mažiau, o standartinio 3XX tipo nerūdijančio plieno maksimalus anglies kiekis gali siekti 0,08 %.
Kadangi L tipo užpildas patenka į tą pačią klasifikaciją kaip ir ne L tipo produktas, gamintojai gali ir turėtų rimtai apsvarstyti L tipo užpildo naudojimą, nes mažesnis anglies kiekis sumažina tarpkristalinės korozijos problemų riziką. Iš tiesų, autoriai teigia, kad L tipo užpildas būtų plačiau naudojamas, jei gamintojai tiesiog atnaujintų savo procedūras.
Gamintojai, naudojantys GMAW procesą, taip pat gali apsvarstyti galimybę naudoti 3XXSi tipo užpildą, nes silikono priedas pagerina suvirinimo kokybę. Tais atvejais, kai suvirinimo siūlė turi aukštą arba šiurkštų vainikėlį arba kai suvirinimo siūlė gerai nesujungiama su užlaidos ar persidengimo jungties kraštuose, Si tipo GMAW elektrodas gali išlyginti suvirinimo siūlę ir paskatinti geresnį suvirinimą.
Jei susirūpinimą kelia karbido nusodinimas, apsvarstykite 347 tipo užpildą, kuriame yra nedidelis kiekis niobio.
Kaip suvirinti nerūdijantį plieną su angliniu plienu
Taip nutinka tais atvejais, kai vienai konstrukcijos daliai reikalingas korozijai atsparus išorinis paviršius, sujungtas su anglinio plieno konstrukciniu elementu, siekiant sumažinti sąnaudas. Jungiant pagrindinę medžiagą be legiruojančių elementų su pagrindine medžiaga su legiruojančiais elementais, naudojamas perlegiruotas užpildas, kad suvirinimo metalo praskiedimas būtų subalansuotas arba labiau legiruotas nei nerūdijančio plieno.
Anglinio plieno jungimui su 304 arba 316 tipu, taip pat skirtingų nerūdijančiųjų plienų jungimui, daugumai atvejų rekomenduojama naudoti 309L tipo elektrodą. Jei pageidaujamas didesnis Cr kiekis, rekomenduojama naudoti 312 tipą.
Įspėjimas: austenitinio nerūdijančio plieno plėtimosi greitis yra maždaug 50 procentų didesnis nei anglinio plieno. Sujungus skirtingas plėtimosi greitis gali sukelti įtrūkimus dėl vidinių įtempių, nebent naudojamas tinkamas elektrodas ir suvirinimo procedūra.
Naudokite tinkamas suvirinimo siūlių paruošimo valymo procedūras
Kaip ir su kitais metalais, pirmiausia pašalinkite alyvą, riebalus, žymes ir nešvarumus nechloruotu tirpikliu. Po to pagrindinė nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių paruošimo taisyklė yra „Venkite užteršimo angliniu plienu, kad išvengtumėte korozijos“. Kai kurios įmonės savo „nerūdijančio plieno dirbtuvėms“ ir „anglies dirbtuvėms“ naudoja atskirus pastatus, kad išvengtų kryžminės taršos.
Ruošdami kraštus suvirinimui, šlifavimo diskus ir nerūdijančio plieno šepečius pažymėkite kaip „tik nerūdijančio plieno“. Kai kurioms procedūroms reikia valyti dviejų colių atstumu nuo jungties. Siūlės paruošimas taip pat yra svarbesnis, nes kompensuoti neatitikimus manipuliuojant elektrodais yra sunkiau nei su angliniu plienu.
Kad išvengtumėte rūdžių, naudokite tinkamą valymo po suvirinimo procedūrą
Pirmiausia prisiminkite, kas daro nerūdijantį plieną nerūdijančiu: chromo reakcija su deguonimi, kurios metu ant medžiagos paviršiaus susidaro apsauginis chromo oksido sluoksnis. Nerūdijantis plienas rūdija dėl karbido nusodinimo (žr. toliau) ir dėl to, kad suvirinimo proceso metu suvirinimo metalas įkaitinamas iki tokio lygio, kad suvirinimo paviršiuje gali susidaryti feritinis oksidas. Suvirintame, idealiai tvarkingame suvirinimo siūlėje per mažiau nei 24 valandas karščio paveiktos zonos ribose gali atsirasti „vagono tipo rūdžių žymės“.
Kad naujas gryno chromo oksido sluoksnis galėtų tinkamai atsinaujinti, nerūdijantį plieną po suvirinimo reikia valyti poliruojant, marinuojant, šlifuojant arba šepečiu. Vėlgi, naudokite šiam uždaviniui skirtus šlifuoklius ir šepečius.
Kodėl nerūdijančio plieno suvirinimo viela yra magnetinė?
Visiškai austenitinis nerūdijantis plienas yra nemagnetinis. Tačiau suvirinimo temperatūra mikrostruktūroje sukuria gana didelius grūdelius, todėl suvirinimo siūlė tampa jautri įtrūkimams. Siekdami sumažinti jautrumą karštiems įtrūkimams, elektrodų gamintojai prideda legiruojančių elementų, įskaitant feritą. Ferito fazė austenitinio grūdelio dydį padidina, todėl suvirinimo siūlė tampa atsparesnė įtrūkimams.
Magnetas neprilips prie austenitinio nerūdijančio plieno ritės, tačiau žmogus, laikantis magnetą, gali jausti nedidelį tempimą dėl likusio ferito. Deja, dėl to kai kurie vartotojai mano, kad jų produktas buvo neteisingai paženklintas arba jie naudoja netinkamą užpildą (ypač jei jie nuplėšė etiketę nuo vielos krepšelio).
Tinkamas ferito kiekis elektrode priklauso nuo naudojimo temperatūros. Pavyzdžiui, per didelis ferito kiekis sumažina suvirinimo siūlės tvirtumą esant žemai temperatūrai. Taigi, 308 tipo užpildo, skirto SGD vamzdynams, ferito skaičius yra nuo 3 iki 6, palyginti su standartinio 308 tipo užpildo ferito skaičiumi 8. Trumpai tariant, iš pradžių užpildo metalai gali atrodyti panašūs, tačiau nedideli sudėties skirtumai yra svarbūs.
Ar yra paprastas būdas suvirinti dvipusį nerūdijantį plieną?
Paprastai dupleksinio nerūdijančio plieno mikrostruktūra sudaryta iš maždaug 50 % ferito ir 50 % austenito. Paprastai tariant, feritas suteikia didelį stiprumą ir tam tikrą atsparumą įtempių korozijai, o austenitas – gerą tvirtumą. Dviejų fazių derinys suteikia dupleksiniam plienui patrauklių savybių. Galimas platus dupleksinio nerūdijančio plieno asortimentas, iš kurių labiausiai paplitęs yra 2205 tipas; jame yra 22 % chromo, 5 % nikelio, 3 % molibdeno ir 0,15 % azoto.
Suvirinant dupleksinį nerūdijantį plieną, gali kilti problemų, jei suvirinimo metale yra per daug ferito (lanko šiluma sukelia atomų išsidėstymą ferito matricoje). Kad tai kompensuotų, užpildo metalai turi skatinti austenitinę struktūrą su didesniu lydinio kiekiu, paprastai 2–4 % daugiau nikelio nei pagrindiniame metale. Pavyzdžiui, 2205 tipo suvirinimo viela su fliuso užpildu gali turėti 8,85 % nikelio.
Pageidaujamas ferito kiekis po suvirinimo gali svyruoti nuo 25 iki 55 % (tačiau gali būti ir didesnis). Atkreipkite dėmesį, kad aušinimo greitis turi būti pakankamai lėtas, kad austenitas galėtų reformuotis, bet ne toks lėtas, kad susidarytų tarpmetalinės fazės, ir ne per greitas, kad karščio paveiktoje zonoje nesusidarytų ferito perteklius. Laikykitės gamintojo rekomenduojamų procedūrų, atsižvelgdami į suvirinimo procesą ir pasirinktą užpildo metalą.
Nerūdijančio plieno suvirinimo parametrų reguliavimas
Gamintojams, kurie nuolat koreguoja nerūdijančio plieno suvirinimo parametrus (įtampą, srovės stiprumą, lanko ilgį, induktyvumą, impulso plotį ir kt.), dažniausiai kaltininkas yra nepastovi pridėtinio metalo sudėtis. Atsižvelgiant į legiruojančių elementų svarbą, cheminės sudėties skirtumai tarp partijų gali turėti pastebimos įtakos suvirinimo našumui, pavyzdžiui, prastas suvirinimas arba sunkus šlako atskyrimas. Elektrodo skersmens, paviršiaus švarumo, liejimo ir spiralės skirtumai taip pat turi įtakos GMAW ir FCAW suvirinimo našumui.
Karbido kritulių kontrolė austenitiniame nerūdijančiame pliene
426–871 °C temperatūroje anglies kiekis, viršijantis 0,02 %, migruoja į austenitinės struktūros grūdelių ribas, kur reaguoja su chromu ir sudaro chromo karbidą. Jei chromas susijungia su anglimi, jis tampa neatsparus korozijai. Veikiamas korozinės aplinkos, atsiranda tarpkristalinė korozija, dėl kurios suyra grūdelių ribos.
Norint kontroliuoti karbidų iškritimą, anglies kiekis turi būti kuo mažesnis (daugiausia 0,04 %), suvirinant mažai anglies turinčiais elektrodais. Anglį taip pat gali surišti niobis (anksčiau kolumbis) ir titanas, kurie turi stipresnį afinitetą anglimi nei chromas. Tam naudojami 347 tipo elektrodai.
Kaip pasiruošti diskusijai apie užpildo metalo pasirinkimą
Bent jau surinkite informaciją apie suvirintos detalės galutinį panaudojimą, įskaitant eksploatavimo aplinką (ypač darbinę temperatūrą, korozinių elementų poveikį ir numatomą atsparumo korozijai laipsnį) ir pageidaujamą eksploatavimo laiką. Labai naudinga informacija apie reikiamas mechanines savybes eksploatavimo sąlygomis, įskaitant stiprumą, tvirtumą, tąsumą ir atsparumą nuovargiui.
Dauguma pirmaujančių elektrodų gamintojų pateikia vadovus, kaip pasirinkti užpildomą metalą, ir autoriai negali pervertinti šio punkto: peržiūrėkite užpildo metalo taikymo vadovą arba susisiekite su gamintojo techniniais ekspertais. Jie yra tam, kad padėtų jums pasirinkti tinkamą nerūdijančio plieno elektrodą.
Daugiau informacijos apie TYUE nerūdijančio plieno užpildus ir norėdami susisiekti su įmonės ekspertais, apsilankykite www.tyuelec.com.
Įrašo laikas: 2022 m. gruodžio 23 d.