2025-04-26
Эта статья от ООО Вэньчжоу Тяньюй Электроник объясняет, что следует учитывать при указании наполнителей для сварки нержавеющей стали.
Возможности, которые делают нержавеющую сталь такой привлекательной – способность адаптировать ее механические свойства и устойчивость к коррозии и окислению – также увеличивают сложность выбора подходящего наполнителя для сварки. Для любой данной комбинации базовых материалов любой из нескольких типов электродов может быть подходящим в зависимости от вопросов стоимости, условий эксплуатации, желаемых механических свойств и множества проблем, связанных со сваркой.
Эта статья предоставляет необходимую техническую информацию, чтобы дать читателю оценку сложности темы, а затем отвечает на некоторые из наиболее распространенных вопросов, задаваемых поставщикам наполнителей. он устанавливает общие рекомендации по выбору подходящих наполнителей из нержавеющей стали, а затем объясняет все исключения из этих рекомендаций! статья не охватывает процедуры сварки, поскольку это тема другой статьи.
Четыре класса, многочисленные легирующие элементы
Существует четыре основных категории нержавеющей стали:
1.Аустенитный
2.Мартенситный
3.Ферритный
4.Дуплексный
Названия получены от кристаллической структуры стали, обычно встречающейся при комнатной температуре. Когда низкоуглеродная сталь нагревается выше 912 дегс, атомы стали переставляются от структуры, называемой ферритом, при комнатной температуре, к кристаллической структуре, называемой аустенитом. при охлаждении атомы возвращаются к своей первоначальной структуре, ферриту. высокотемпературная структура аустенит является немагнитной, пластичной и имеет более низкую прочность и большую пластичность, чем феррит при комнатной температуре.
При добавлении более 16% хрома к стали, кристаллическая структура комнатной температуры, феррит, стабилизируется, и сталь остается в ферритном состоянии при всех температурах. отсюда к этой сплавной основе применяется название ферритная нержавеющая сталь. при добавлении в сталь более 17% хрома и 7% никеля высокотемпературная кристаллическая структура стали, аустенит, стабилизируется таким образом, что она сохраняется при всех температурах от самых низких до почти плавления.
Аустенитную нержавеющую сталь обычно называют типом «хром-никел», а мартенситные и ферритные стали обычно называют типами «прямых хром». некоторые легирующие элементы, используемые в нержавеющей стали и сварных металлах, действуют как аустенитные стабилизаторы, а другие — как ферритные стабилизаторы. наиболее важными аустенитными стабилизаторами являются никель, углерод, марганец и азот. ферритными стабилизаторами являются хром, кремний, молибден и ниобий. балансировка легирующих элементов контролирует количество феррита в металле сварного шва.
Аустенитные сорта более легко и удовлетворительно сварены, чем те, которые содержат никель менее 5%. сварные соединения, изготовленные из аустенитной нержавеющей стали, прочные, пластичные и прочные в своем сварном состоянии. обычно они не требуют предварительной или послесварной термической обработки. Аустенитные сорта составляют примерно 80% сварной нержавеющей стали, и эта вводная статья в основном посвящена им.
Таблица 1: типы нержавеющей стали и содержание их хрома и никеля.
Тstart {c, 80%}
Головка {тип% хром% никелтипы}
Тdata {austenitic16-30% 8-40% 200,300}
Тdata {martensitic11-18% 0-5% 403, 410, 416, 420}
Тdata {ferritic11-30% 0-4% 405, 409, 430, 422, 446}
Тdata {duplex 18-28% 4-8% 2205}
Склонность {}
Как выбрать правильный нержавеющий наполнитель
Если основной материал на обеих пластинах одинаков, первоначальный руководящий принцип раньше заключался в том, что «начните с сопоставления основного материала». это работает хорошо в некоторых случаях; Для подключения типа 310 или 316 выберите соответствующий тип наполнителя.
Чтобы соединить разные материалы, следуйте этому руководящему принципу: «выберите наполнитель, соответствующий более высоколегированному материалам». Чтобы соединить 304-316, выберите наполнитель 316.
К сожалению, в «правиле совпадения» так много исключений, что лучший принцип заключается в том, чтобы ознакомиться с таблицей выбора наполнителя. например, тип 304 является наиболее распространенным основным материалом из нержавеющей стали, но никто не предлагает электрод типа 304.
Как сварить 304 нержавеющее без электрода 304 типа
Для сварки нержавеющей части типа 304 используйте наполнитель типа 308, поскольку дополнительные легирующие элементы типа 308 лучше стабилизируют область сварки.
Однако 308 л также является приемлемым наполнителем. Назначение «L» после любого типа указывает на низкое содержание углерода. Нержавеющая типа 3xxl имеет содержание углерода 0,03% или менее, в то время как стандартная нержавеющая типа 3xx может иметь максимальное содержание углерода 0,08%.
Поскольку наполнитель типа l относится к той же классификации, что и продукт, не являющийся продуктом l, производители могут и должны решительно рассмотреть возможность использования наполнителя типа l, поскольку более низкое содержание углерода снижает риск возникновения проблем с межгранулярной коррозией. на самом деле, авторы утверждают, что наполнитель типа l будет более широко использоваться, если изготовители просто обновят свои процедуры.
Производители, использующие процесс gmaw, также могут захотеть рассмотреть возможность использования наполнителя типа 3xxsi, поскольку добавление кремния улучшает влажность. в ситуациях, когда сварный шв имеет высокую или грубую коронку или когда лужа сварного шва плохо зацепляется на ногах углового или коленчатого соединения, использование электрода gmaw типа si может сгладить шарик и способствовать лучшему сливанию.
если вызывает беспокойство осаждение карбида, рассмотрите наполнитель типа 347, который содержит небольшое количество ниобия.
Как сварить нержавеющую сталь с углеродистой сталью
Такая ситуация возникает в применениях, где для снижения стоимости для одной части конструкции требуется коррозионно-стойкая внешняя поверхность, соединенная с конструкционным элементом из углеродистой стали. при соединении основного материала, не содержащего легирующих элементов, с основным материалом, содержащим легирующие элементы, используйте чрезмерно легированную наполнку, чтобы разбавление в металле сварного шва сбалансировало или было более высоколегированным, чем нержавеющий основной металл.
Для соединения углеродистой стали с типом 304 или 316, а также для соединения разных нержавеющих сталей, рассмотрите электрод типа 309l для большинства применений. если требуется более высокое содержание cr, рассмотрите тип 312.
В качестве предостережения, аустенитные нержавеющие стали демонстрируют скорость расширения, которая примерно на 50 процентов больше, чем у углеродистой стали. при соединении различные скорости расширения могут вызвать трещины из-за внутренних напряжений, если не используются правильные процедуры электрода и сварки.
Используйте правильные процедуры подготовки и очистки сварного шва
Как и в случае с другими металлами, сначала удалите масло, смазку, маркировки и грязь нехлорированным растворителем. После этого основным правилом приготовления нержавеющих сварных швов является «избегать загрязнения углеродистой стали для предотвращения коррозии». некоторые компании используют отдельные здания для своих «нержавеющих магазинов» и «углеродных магазинов», чтобы предотвратить перекрестное загрязнение.
При подготовке кромки для сварки обозначите шлифовальные круги и нержавеющие щетки как «только нержавеющие». некоторые процедуры требуют очистки в двух дюймах назад от сустава. подготовка соединений также более критична, поскольку компенсация несоответствий с манипулированием электродами сложнее, чем с углеродистой сталью.
Используйте правильную процедуру очистки после сварки, чтобы предотвратить ржавчину
Для начала помните, что делает нержавеющую сталь нержавеющей: реакция хрома с кислородом образует защитный слой оксида хрома на поверхности материала. нержавеющая ржавчина из-за осаждения карбида (см. ниже) и из-за того, что процесс сварки нагревает металл сварного шва до такой степени, что на поверхности сварного шва может образоваться оксид феррита. Оставшись в приваренном состоянии, идеально здоровый сварный шв может показать «следы ржавчины вагона» на границах зоны, пострадавшей от тепла, менее чем за 24 часа.
Для того чтобы новый слой чистого оксида хрома мог правильно измениться, нержавеющая сталь требует очистки после сварки путем полировки, маринования, шлифовки или чистки. снова используйте шлифовальные машины и щетки, предназначенные для выполнения задачи.
почему сварочная проволока из нержавеющей стали магнитна?
Полностью аустенитная нержавеющая сталь не является магнитной. однако температура сварки создает относительно большую зерну в микроструктуре, что приводит к тому, что сварный шв чувствителен к трещинам. Для снижения чувствительности к горячему растрескиванию производители электродов добавляют легирующие элементы, включая феррит. ферритная фаза приводит к тому, что аустенитные зерна становятся гораздо тонче, поэтому сварный шв становится более устойчивым к трещинам.
Магнит не прилипает к катушке аустенитного нержавеющего наполнителя, но человек, держащий магнит, может почувствовать небольшое натяжение из-за удержанного феррита. к сожалению, это заставляет некоторых пользователей думать, что их продукт был неправильно маркирован или они используют неправильный наполнитель (особенно если они сорвали этикетку с проволочной корзины).
Правильное количество феррита в электроде зависит от температуры использования применения. например, слишком большое количество феррита приводит к потере вязкости сварного шва при низких температурах. Таким образом, количество ферритов для наполнителя типа 308 для трубопроводов LNG составляет от 3 до 6 по сравнению с числом ферритов 8 для стандартного наполнителя типа 308. короче говоря, наполнители поначалу могут показаться похожими, но небольшие различия в составе важны.
Есть ли простой способ сварить дуплексную нержавеющую сталь?
Обычно дуплексная нержавеющая сталь имеет микроструктуру, состоящую примерно из 50% феррита и 50% аустенита. простыми словами, феррит обеспечивает высокую прочность и некоторую устойчивость к коррозионному растрескиванию при напряжении, а аустенит обеспечивает хорошую вязкость. две фазы в сочетании придают дуплексным сталям привлекательные свойства. доступен широкий ассортимент дуплексной нержавеющей стали, наиболее распространенной из которых является тип 2205; он содержит 22% хрома, 5% никеля, 3% молибдена и 0,15% азота.
При сварке дуплексной нержавеющей стали могут возникнуть проблемы, если сварный металл содержит слишком много феррита (тепло от дуги приводит к тому, что атомы расположены в ферритной матрице). Чтобы компенсировать, наполнители должны способствовать аустенитной структуре с более высоким содержанием сплава, обычно на 2-4% больше никеля, чем в основном металле. например, проволока с жилами для сварки типа 2205 может содержать 8,85% никеля.
Желаемое содержание феррита может варьироваться от 25 до 55% после сварки (но может быть выше). обратите внимание, что скорость охлаждения должна быть достаточно медленной, чтобы позволить аустениту реформироваться, но не настолько медленной, чтобы создать интерметаллические фазы, и не слишком быстрой, чтобы создать избыток феррита в зоне, влияющей на тепло. Следуйте рекомендованным производителем процедурам для процесса сварки и выбранного наполнителя.
Регулировка параметров при сварке нержавеющей стали
Для производителей, которые постоянно регулируют параметры (напряжение, ампера, длина дуги, индуктивность, ширину импульса и т. д.) при сварке нержавеющей стали, типичным виновником является несоответствие состава наполнителя. учитывая важность легирующих элементов, различия в химическом составе от лотов к лотам могут оказывать заметное влияние на характеристики сварных швов, такие как плохое влажное выброс или трудное выброс шлака. Изменения диаметра электрода, чистоты поверхности, литья и спирали также влияют на производительность в приложениях gmaw и fcaw.
Контроль и контроль осаждения карбидов в аустенитной нержавеющей стали
При температуре в диапазоне 426–871 дегс содержание углерода превышает 0,02% мигрирует к границам зерен аустенитной структуры, где оно реагирует с хромом, образуя карбид хрома. если хром связан с углеродом, он не доступен для коррозионной стойкости. при воздействии коррозионной среды межзерневая коррозия приводит к тому, что границы зерен могут быть съедены.
Для контроля осаждения карбидов поддерживайте содержание углерода как можно ниже (максимум 0,04%) путем сварки низкоуглеродными электродами. углерод также может быть связан ниобием (ранее колумбием) и титаном, которые обладают более сильным сродством к углерогу, чем хром. Для этой цели изготовлены электроды типа 347.
Как подготовиться к дискуссии о выборе наполнителя
Как минимум собирать информацию о конечном использовании сварной детали, включая условия эксплуатации (особенно рабочие температуры, воздействие коррозионных элементов и степень ожидаемой коррозионной стойкости) и желаемый срок службы. Информация о необходимых механических свойствах в условиях эксплуатации очень помогает, включая прочность, вязкость, пластичность и усталость.
Большинство ведущих производителей электродов предоставляют руководства по выбору наполнителя, и авторы не могут чрезмерно подчеркивать этот момент: обратитесь к руководству по применению наполнителя или свяжитесь с техническими экспертами производителя. они здесь, чтобы помочь выбрать правильный электрод из нержавеющей стали.
Для получения дополнительной информации о наполнителях из нержавеющей стали и обратиться к экспертам компании за консультацией посетите www.tyuelec.com.