See Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. artikkel selgitab, mida tuleb arvestada roostevaba terase keevitamiseks kasutatavate täitemetallide määramisel.
Võimalused, mis muudavad roostevaba terase nii atraktiivseks – võime kohandada selle mehaanilisi omadusi ning vastupidavust korrosioonile ja oksüdatsioonile – muudavad ka keevitamiseks sobiva täitemetalli valimise keerukamaks.Iga alusmaterjali kombinatsiooni jaoks võib sobida ükskõik milline mitut tüüpi elektroodid, olenevalt kuluprobleemidest, teenindustingimustest, soovitud mehaanilistest omadustest ja paljudest keevitamisega seotud probleemidest.
See artikkel pakub vajalikku tehnilist tausta, et anda lugejale hinnang teema keerukuse kohta, ja seejärel vastused mõnele täitemetalli tarnijatele kõige sagedamini esitatavale küsimusele.See kehtestab üldised juhised sobivate roostevabast terasest täitemetallide valimiseks ja seejärel selgitab kõiki nende juhiste erandeid!Artikkel ei käsitle keevitusprotseduure, kuna see on teise artikli teema.
Neli klassi, arvukalt legeerivaid elemente
Roostevabast terasest on neli peamist kategooriat:
austeniitne
martensiitne
ferriitne
Dupleks
Nimetused on tuletatud terase kristallilisest struktuurist, mida tavaliselt leidub toatemperatuuril.Kui madala süsinikusisaldusega terast kuumutatakse üle 912°C, paigutatakse terase aatomid toatemperatuuril ümber struktuurist, mida nimetatakse ferriidiks, kristallstruktuuriks, mida nimetatakse austeniidiks.Jahtumisel taastuvad aatomid oma esialgse struktuuri, ferriidi juurde.Kõrge temperatuuriga struktuur, austeniit, on mittemagnetiline, plastiline ning madalama tugevuse ja suurema elastsusega kui toatemperatuuril ferriidil.
Kui terasele lisatakse rohkem kui 16% kroomi, stabiliseerub toatemperatuuril olev kristalne struktuur ferriit ja teras jääb ferriitsesse olekusse kõigil temperatuuridel.Sellest tulenevalt kasutatakse selle sulami alusele nimetust ferriitne roostevaba teras.Kui terasele lisatakse rohkem kui 17% kroomi ja 7% niklit, stabiliseerub terase kõrgtemperatuuriline kristalliline struktuur austeniit nii, et see püsib kõigil temperatuuridel madalaimast kuni peaaegu sulamiseni.
Austeniitset roostevaba terast nimetatakse tavaliselt "kroom-nikli" tüübiks ning martensiitset ja ferriitterast nimetatakse "sirgeks kroomiks".Teatud roostevabas terases ja keevismetallides kasutatavad legeerivad elemendid käituvad austeniidi stabilisaatoritena ja teised ferriidi stabilisaatoritena.Olulisemad austeniidi stabilisaatorid on nikkel, süsinik, mangaan ja lämmastik.Ferriidi stabilisaatorid on kroom, räni, molübdeen ja nioobium.Legeerelementide tasakaalustamine kontrollib ferriidi kogust keevismetallis.
Austeniitklassid keevitatakse kergemini ja rahuldavamalt kui need, mis sisaldavad alla 5% niklit.Austeniitsetest roostevabast terasest valmistatud keevisliited on keevitatud olekus tugevad, plastilised ja sitked.Tavaliselt ei vaja need eelkuumutamist ega keevitusjärgset kuumtöötlust.Austeniitklassid moodustavad ligikaudu 80% keevitatud roostevabast terasest ja see sissejuhatav artikkel keskendub neile suuresti.
Tabel 1: Roostevaba terase tüübid ning nende kroomi- ja niklisisaldus.
tstart{c,80%}
thead{Tüüp|% Kroom|% Nikkel|Tüübid}
tandmed{austeniit|16–30%|8–40%|200, 300}
tandmed{Martensitic|11–18%|0–5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Ferritic|11–30%|0–4%|405, 409, 430, 422, 446}
tandmed{Dupleks|18–28%|4–8%|2205}
kalduma{}
Kuidas valida õiget roostevaba täitematerjali
Kui mõlema plaadi alusmaterjal on sama, oli algne juhtpõhimõte "Alustage alusmaterjali sobitamisest".See toimib mõnel juhul hästi;Tüüp 310 või 316 ühendamiseks valige vastav täitetüüp.
Erinevate materjalide ühendamiseks järgige seda juhtpõhimõtet: "valige täiteaine, mis sobib kõige enam legeeritud materjaliga."304-ga 316-ga liitumiseks valige täiteaine 316.
Kahjuks on 'vastumisreeglil' nii palju erandeid, et parem põhimõte on: Tutvu täitematerjali valiku tabeliga.Näiteks tüüp 304 on kõige levinum roostevabast terasest alusmaterjal, kuid keegi ei paku tüüp 304 elektroodi.
Kuidas keevitada Type 304 roostevaba terast ilma Type 304 elektroodita
Tüüp 304 roostevaba terase keevitamiseks kasutage tüüp 308 täiteainet, kuna tüübi 308 täiendavad legeerivad elemendid stabiliseerivad keevispiirkonda paremini.
Kuid 308L on ka vastuvõetav täiteaine.Tähis "L" mis tahes tüübi järel näitab madalat süsinikusisaldust.Tüüp 3XXL roostevaba terase süsinikusisaldus on 0,03% või vähem, samas kui standardse tüüpi 3XX roostevaba terase maksimaalne süsinikusisaldus võib olla 0,08%.
Kuna L-tüüpi täiteaine kuulub samasse klassifikatsiooni kui mitte-L-toode, võivad tootjad kaaluda L-tüüpi täiteaine kasutamist ja peaksid seda tõsiselt kaaluma, kuna madalam süsinikusisaldus vähendab teradevahelise korrosiooniga seotud probleemide ohtu.Tegelikult väidavad autorid, et L-tüüpi täiteainet kasutataks laialdasemalt, kui tootjad lihtsalt värskendaksid oma protseduure.
GMAW-protsessi kasutavad tootjad võivad kaaluda ka 3XXSi tüüpi täiteaine kasutamist, kuna räni lisamine parandab märgamist.Olukordades, kus keevisõmblusel on kõrge või krobeline kroon või kui keevisõmblus ei haaku hästi liite- või vuugikoha varvaste külge, võib Si-tüüpi GMAW-elektroodi kasutamine keevisliidet siluda ja soodustada paremat sulandumist.
Kui karbiidi sademed on muret tekitavad, kaaluge 347 tüüpi täiteainet, mis sisaldab vähesel määral nioobiumi.
Kuidas keevitada roostevaba terast süsinikteraseks
Selline olukord ilmneb rakendustes, kus konstruktsiooni üks osa nõuab korrosioonikindlat välispinda, mis on kulude vähendamiseks ühendatud süsinikterasest konstruktsioonielemendiga.Kui ühendate legeerelementideta alusmaterjali legeerelementidega alusmaterjaliga, kasutage ülelegeeritud täiteainet, et keevismetalli lahjendus tasakaalustaks või oleks roostevabast mitteväärismetallist rohkem legeeritud.
Süsinikterase ühendamiseks tüübiga 304 või 316, samuti erinevate roostevabade teraste ühendamiseks kaaluge enamiku rakenduste jaoks tüüp 309L elektroodi.Kui soovite kõrgemat Cr-sisaldust, kaaluge tüüpi 312.
Hoiatusena tuleb märkida, et austeniitse roostevaba terase paisumiskiirus on umbes 50 protsenti suurem kui süsinikterasel.Ühendamisel võivad erinevad paisumiskiirused põhjustada sisepingetest tulenevaid pragusid, välja arvatud juhul, kui kasutatakse õiget elektroodi ja keevitusprotseduuri.
Kasutage õigeid keevisõmbluse ettevalmistamise puhastusprotseduure
Nagu teistegi metallide puhul, eemaldage esmalt õli, rasv, märgised ja mustus kloorimata lahustiga.Pärast seda on roostevaba keevisõmbluse ettevalmistamise põhireegel "Korrosiooni vältimiseks vältige süsinikterasest saastumist".Mõned ettevõtted kasutavad ristsaastumise vältimiseks oma roostevaba terase kaupluse ja süsiniku kaupluse jaoks eraldi hooneid.
Servade keevitamiseks ette valmistades märkige lihvkettad ja roostevabast terasest harjad kui "ainult roostevabad".Mõned protseduurid nõuavad puhastamist liigesest kaks tolli tagasi.Vuukide ettevalmistamine on ka kriitilisem, kuna elektroodidega manipuleerimisega on ebakõlade kompenseerimine raskem kui süsinikterasest.
Rooste vältimiseks kasutage õiget keevitusjärgset puhastusprotseduuri
Alustuseks pidage meeles, mis muudab roostevaba terase roostevabaks: kroomi reaktsioon hapnikuga, et moodustada materjali pinnale kroomoksiidi kaitsekiht.Roostevaba rooste karbiidisademete tõttu (vt allpool) ja keevitusprotsess kuumeneb keevismetalli nii palju, et keevisõmbluse pinnale võib tekkida ferriitoksiid.Keevitatud olekusse jäetud täiesti terve keevisõmblus võib kuumusest mõjutatud tsooni piiridel ilmuda vähem kui 24 tunni jooksul roostevagunile.
Et uus puhta kroomoksiidi kiht saaks korralikult uueneda, vajab roostevaba teras keevitusjärgset puhastamist poleerimise, peitsimise, lihvimise või harjamise teel.Jällegi kasutage ülesandele pühendatud veskid ja harjad.
Miks on roostevabast terasest keevitustraat magnetiline?
Täielikult austeniitne roostevaba teras on mittemagnetiline.Kuid keevitustemperatuurid tekitavad mikrostruktuuris suhteliselt suure tera, mille tulemusena on keevisõmblus pragude suhtes tundlik.Kuumpragunemise tundlikkuse leevendamiseks lisavad elektroodide tootjad legeerelemente, sealhulgas ferriiti.Ferriidifaas muudab austeniidi terad palju peenemaks, mistõttu keevisõmblus muutub pragunemiskindlamaks.
Magnet ei kleepu austeniitse roostevaba täiteaine pooli külge, kuid magnetit hoidev inimene võib tunda jäetud ferriidi tõttu kerget tõmmet.Kahjuks paneb see mõned kasutajad arvama, et nende toode on valesti märgistatud või kasutab valet täitematerjali (eriti kui nad rebisid sildi traadikorvi küljest lahti).
Ferriidi õige kogus elektroodis sõltub rakenduse töötemperatuurist.Näiteks liiga palju ferriiti kaotab keevisõmblus madalatel temperatuuridel oma sitkuse.Seega on veeldatud maagaasi torustike jaoks mõeldud 308. tüüpi täiteaine ferriidiarv vahemikus 3 kuni 6, võrreldes standardse tüüpi 308 täiteaine ferriidi arvuga 8.Ühesõnaga, täitemetallid võivad alguses tunduda sarnased, kuid väikesed erinevused koostises on olulised.
Kas on olemas lihtne viis roostevaba dupleksteraste keevitamiseks?
Tavaliselt on dupleksroostevaba terase mikrostruktuur, mis koosneb ligikaudu 50% ferriidist ja 50% austeniidist.Lihtsamalt öeldes tagab ferriit suure tugevuse ja teatud vastupidavuse pingekorrosioonipragunemisele, samas kui austeniit tagab hea sitkuse.Kaks faasi koos annavad dupleksterastele nende atraktiivsed omadused.Saadaval on lai valik roostevaba dupleksteraseid, millest levinuim on tüüp 2205;see sisaldab 22% kroomi, 5% niklit, 3% molübdeeni ja 0,15% lämmastikku.
Roostevaba dupleksterase keevitamisel võib probleeme tekkida siis, kui keevismetallis on liiga palju ferriiti (kaarest tulenev soojus paneb aatomid paigutama ferriitmaatriksisse).Kompenseerimiseks peavad täitemetallid soodustama suurema sulamisisaldusega austeniitset struktuuri, tavaliselt 2–4% rohkem niklit kui mitteväärismetallis.Näiteks 2205 tüüpi keevitamiseks mõeldud räbustiga traat võib sisaldada 8,85% niklit.
Soovitud ferriidisisaldus võib pärast keevitamist olla vahemikus 25–55% (aga võib olla suurem).Pange tähele, et jahutuskiirus peab olema piisavalt aeglane, et võimaldada austeniidi reformimist, kuid mitte nii aeglane, et tekiks intermetallilised faasid, ega liiga kiire, et tekitada kuumusest mõjutatud tsoonis liigset ferriiti.Järgige tootja soovitatud protseduure keevitusprotsessi ja täitematerjali valimisel.
Parameetrite reguleerimine roostevaba terase keevitamisel
Valmistajate jaoks, kes kohandavad roostevaba terase keevitamisel pidevalt parameetreid (pinge, voolutugevus, kaare pikkus, induktiivsus, impulsi laius jne), on tüüpiline süüdlane täitematerjali ebaühtlane koostis.Arvestades legeerivate elementide olulisust, võivad keemilise koostise erinevused partiide lõikes oluliselt mõjutada keevisõmbluse jõudlust, näiteks halb läbiniiskumine või raske räbu vabanemine.Elektroodi läbimõõdu, pinna puhtuse, valu ja heeliksi erinevused mõjutavad ka GMAW- ja FCAW-rakenduste jõudlust.
Austeniitsest roostevabast terasest karbiidisademete juhtimine
Temperatuurivahemikus 426-871°C migreerub süsinikusisaldus üle 0,02% austeniitse struktuuri terapiiridele, kus see reageerib kroomiga, moodustades kroomkarbiidi.Kui kroom on süsinikuga seotud, pole see korrosioonikindluse jaoks saadaval.Söövitava keskkonnaga kokkupuutel tekib teradevaheline korrosioon, mis võimaldab tera piirid ära süüa.
Karbiidisademete ohjamiseks hoidke süsinikusisaldus võimalikult madalal (maksimaalselt 0,04%), keevitades vähese süsinikusisaldusega elektroodidega.Süsinikku võivad siduda ka nioobium (endine kolumbium) ja titaan, millel on suurem afiinsus süsiniku suhtes kui kroomil.Selleks valmistatakse tüüp 347 elektroodid.
Kuidas valmistuda aruteluks täitematerjali valiku üle
Koguge vähemalt teavet keevitatud osa lõppkasutuse kohta, sealhulgas kasutuskeskkond (eriti töötemperatuurid, kokkupuude söövitavate elementidega ja eeldatav korrosioonikindlus) ja soovitud kasutusiga.Teave nõutavate mehaaniliste omaduste kohta töötingimustes aitab oluliselt kaasa, sealhulgas tugevus, sitkus, elastsus ja väsimus.
Enamik juhtivaid elektrooditootjaid pakub täitemetallide valiku juhendeid ja autorid ei saa seda punkti üle rõhutada: vaadake täitematerjalide kasutamise juhendit või võtke ühendust tootja tehniliste ekspertidega.Nad aitavad valida õige roostevabast terasest elektroodi.
TYUE roostevabast terasest täitemetallide kohta lisateabe saamiseks ja ettevõtte ekspertidega nõu saamiseks külastage veebisaiti www.tyuelec.com.
Postitusaeg: 23. detsember 2022