Šajā rakstā no Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. ir paskaidrots, kas jāņem vērā, norādot pildvielu metālus nerūsējošā tērauda metināšanai.
Iespējas, kas padara nerūsējošo tēraudu tik pievilcīgu – spēja pielāgot tā mehāniskās īpašības un izturību pret koroziju un oksidāciju – arī sarežģī metināšanai piemērota pildmetāla izvēli.Jebkurai pamatmateriāla kombinācijai var būt piemērots jebkurš no vairākiem elektrodu veidiem atkarībā no izmaksu problēmām, ekspluatācijas apstākļiem, vēlamajām mehāniskajām īpašībām un daudzām ar metināšanu saistītām problēmām.
Šajā rakstā ir sniegts nepieciešamais tehniskais pamatojums, lai lasītājs varētu novērtēt tēmas sarežģītību, un pēc tam sniegtas atbildes uz dažiem visbiežāk uzdotajiem jautājumiem, ko uzdod pildvielu metālu piegādātāji.Tajā ir noteiktas vispārīgas vadlīnijas atbilstošu nerūsējošā tērauda pildvielu metālu izvēlei un pēc tam izskaidroti visi šo vadlīniju izņēmumi!Rakstā nav apskatītas metināšanas procedūras, jo tā ir cita raksta tēma.
Četras kategorijas, daudzi leģējošie elementi
Ir četras galvenās nerūsējošā tērauda kategorijas:
austenīts
martensīts
ferīta
Duplekss
Nosaukumi ir atvasināti no tērauda kristāliskās struktūras, kas parasti sastopama istabas temperatūrā.Kad zema oglekļa satura tērauds tiek uzkarsēts virs 912°C, tērauda atomi tiek pārkārtoti no struktūras, ko sauc par ferītu istabas temperatūrā, uz kristāla struktūru, ko sauc par austenītu.Atdzesējot, atomi atgriežas sākotnējā struktūrā, ferītā.Augstas temperatūras struktūra, austenīts, ir nemagnētiska, plastmasa, un tai ir mazāka izturība un lielāka elastība nekā ferīta formai istabas temperatūrā.
Ja tēraudam pievieno vairāk nekā 16% hroma, istabas temperatūras kristāliskā struktūra ferīts stabilizējas un tērauds paliek ferīta stāvoklī visās temperatūrās.Līdz ar to uz šo sakausējuma pamatni tiek attiecināts nosaukums ferīta nerūsējošais tērauds.Ja tēraudam pievieno vairāk nekā 17% hroma un 7% niķeļa, tērauda augstas temperatūras kristāliskā struktūra, austenīts, tiek stabilizēta tā, ka tā saglabājas visās temperatūrās no pašas zemākās līdz gandrīz kušanai.
Austenīta nerūsējošais tērauds parasti tiek saukts par “hroma-niķeļa” tipu, un martensīta un ferīta tēraudu parasti sauc par “taisnā hroma” tipiem.Daži leģējošie elementi, ko izmanto nerūsējošajos tēraudos un metinātajos metālos, darbojas kā austenīta stabilizatori, bet citi kā ferīta stabilizatori.Svarīgākie austenīta stabilizatori ir niķelis, ogleklis, mangāns un slāpeklis.Ferīta stabilizatori ir hroms, silīcijs, molibdēns un niobijs.Leģējošu elementu līdzsvarošana kontrolē ferīta daudzumu metinātajā metālā.
Austenīta kategorijas ir vieglāk un apmierinošāk metinātas nekā tās, kas satur mazāk par 5% niķeļa.Metinātie savienojumi, kas izgatavoti no austenīta nerūsējošā tērauda, ir spēcīgi, elastīgi un izturīgi to metināšanas stāvoklī.Parasti tiem nav nepieciešama priekšsildīšana vai termiskā apstrāde pēc metināšanas.Austenīta markas veido aptuveni 80% no metinātā nerūsējošā tērauda, un šajā ievadrakstā liela uzmanība tiek pievērsta tām.
1. tabula. Nerūsējošā tērauda veidi un to hroma un niķeļa saturs.
tstart{c,80%}
thead{tips|% hroms|% niķelis|veidi}
tdata{austenīts|16–30%|8–40%|200, 300}
tdata{Martensitic|11–18%|0–5%|403, 410, 416, 420}
tdata{ferīts|11–30%|0–4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Dupleksais|18–28%|4–8%|2205}
tendence{}
Kā izvēlēties pareizo nerūsējošā metāla pildvielu
Ja pamatmateriāls abās plāksnēs ir vienāds, sākotnējais vadmotīvs bija “Sāciet ar pamatmateriāla saskaņošanu”.Tas dažos gadījumos darbojas labi;lai pievienotos tipam 310 vai 316, izvēlieties atbilstošo pildvielas veidu.
Lai savienotu dažādus materiālus, ievērojiet šo pamatprincipu: "izvēlieties pildvielu, kas atbilst augstāk leģētajam materiālam."Lai pievienotos 304. līdz 316. gadījumam, izvēlieties 316. aizpildītāju.
Diemžēl 'atbilstības noteikumam' ir tik daudz izņēmumu, ka labāks princips ir: konsultējieties ar pildvielas metāla atlases tabulu.Piemēram, 304. tips ir visizplatītākais nerūsējošā tērauda pamatmateriāls, taču neviens nepiedāvā Type 304 elektrodu.
Kā metināt 304. tipa nerūsējošo materiālu bez 304. tipa elektroda
Lai metinātu 304. tipa nerūsējošo materiālu, izmantojiet 308. tipa pildvielu, jo 308. tipa papildu leģējošie elementi labāk stabilizēs metinājuma laukumu.
Tomēr 308L ir arī pieņemama pildviela.Apzīmējums “L” aiz jebkura tipa norāda zemu oglekļa saturu.3XXL tipa nerūsējošā tērauda oglekļa saturs ir 0,03% vai mazāks, savukārt standarta 3XX nerūsējošā tērauda materiāla maksimālais oglekļa saturs var būt 0,08%.
Tā kā L tipa pildviela ietilpst tajā pašā klasifikācijā kā izstrādājums, kas nav L, ražotāji var un viņiem ļoti jāapsver L tipa pildvielas izmantošana, jo zemāks oglekļa saturs samazina starpkristālu korozijas problēmu risku.Faktiski autori apgalvo, ka L tipa pildviela tiktu izmantota plašāk, ja ražotāji vienkārši atjauninātu savas procedūras.
Izgatavotāji, kuri izmanto GMAW procesu, var arī apsvērt 3XXSi tipa pildvielas izmantošanu, jo silīcija pievienošana uzlabo mitrināšanu.Situācijās, kad metinātajai šuvei ir augsts vai raupjš vainags vai ja metinājuma peļķe labi nesasaistās pie šuves vai klēpja savienojuma pirkstiem, izmantojot Si Type GMAW elektrodu, var nogludināt metinājuma lodītes un veicināt labāku saplūšanu.
Ja karbīda nokrišņi rada bažas, apsveriet 347. tipa pildvielu, kas satur nelielu daudzumu niobija.
Kā metināt nerūsējošo tēraudu ar oglekļa tēraudu
Šāda situācija rodas lietojumos, kur vienai konstrukcijas daļai ir nepieciešama korozijizturīga ārējā virsma, kas savienota ar oglekļa tērauda konstrukcijas elementu, lai samazinātu izmaksas.Savienojot pamatmateriālu bez leģējošiem elementiem ar pamatmateriālu ar leģējošiem elementiem, izmantojiet pārleģētu pildvielu, lai atšķaidījums metinātajā metālā būtu līdzsvarots vai būtu vairāk leģēts nekā nerūsējošais parastais metāls.
Lai savienotu oglekļa tēraudu ar 304. vai 316. tipu, kā arī lai savienotu dažādus nerūsējošos tēraudus, vairumam lietojumu apsveriet 309L tipa elektrodu.Ja nepieciešams lielāks Cr saturs, apsveriet 312. tipu.
Brīdinājumam jāatzīmē, ka austenīta nerūsējošā tērauda izplešanās ātrums ir par aptuveni 50% lielāks nekā oglekļa tēraudam.Savienojot, dažādie izplešanās ātrumi var izraisīt plaisāšanu iekšējo spriegumu dēļ, ja vien netiek izmantots atbilstošs elektrods un metināšanas procedūra.
Izmantojiet pareizās metināšanas sagatavošanas tīrīšanas procedūras
Tāpat kā ar citiem metāliem, vispirms noņemiet eļļu, taukus, marķējumus un netīrumus ar nehlorētu šķīdinātāju.Pēc tam galvenais nerūsējošā metinājuma sagatavošanas noteikums ir “Izvairieties no oglekļa tērauda piesārņojuma, lai novērstu koroziju”.Daži uzņēmumi izmanto atsevišķas ēkas savam “nerūsējošā tērauda veikalam” un “oglekļa ceham”, lai novērstu savstarpēju piesārņojumu.
Sagatavojot malas metināšanai, norādiet slīpripas un nerūsējošās birstes kā “tikai nerūsējošas”.Dažas procedūras prasa tīrīšanu divas collas atpakaļ no savienojuma.Savienojumu sagatavošana ir arī kritiskāka, jo kompensēt neatbilstības ar elektrodu manipulācijām ir grūtāk nekā ar oglekļa tēraudu.
Izmantojiet pareizo pēcmetināšanas tīrīšanas procedūru, lai novērstu rūsu
Lai sāktu, atcerieties, kas padara nerūsējošo tēraudu nerūsējošu: hroma reakcija ar skābekli, veidojot hroma oksīda aizsargkārtu uz materiāla virsmas.Nerūsējošā rūsa karbīda nokrišņu dēļ (skatīt zemāk) un tāpēc, ka metināšanas procesā metinātais metāls tiek uzkarsēts līdz vietai, kur uz metinājuma virsmas var veidoties ferīta oksīds.Atstājot metinātā stāvoklī, nevainojami veselā metinātā šuve uz karstuma skartās zonas robežām var parādīties "rūsas vagonu pēdas" mazāk nekā 24 stundu laikā.
Lai jauns tīra hroma oksīda slānis varētu pareizi pārveidoties, nerūsējošajam tēraudam ir nepieciešama tīrīšana pēc metināšanas, pulējot, kodinot, slīpējot vai tīrot ar suku.Atkal izmantojiet šim uzdevumam paredzētās slīpmašīnas un sukas.
Kāpēc nerūsējošā tērauda metināšanas stieple ir magnētiska?
Pilnībā austenīta nerūsējošais tērauds ir nemagnētisks.Tomēr metināšanas temperatūra rada salīdzinoši lielus graudus mikrostruktūrā, kā rezultātā metinātā šuve ir jutīga pret plaisām.Lai mazinātu jutību pret karsto plaisāšanu, elektrodu ražotāji pievieno leģējošus elementus, tostarp ferītu.Ferīta fāze padara austenīta graudus daudz smalkākus, tāpēc metinājuma šuve kļūst izturīgāka pret plaisām.
Magnēts nepieķersies pie austenīta nerūsējošā pildvielas spoles, bet cilvēks, kurš tur magnētu, var sajust nelielu pievilkšanos aizturētā ferīta dēļ.Diemžēl tas dažiem lietotājiem liek domāt, ka viņu produkts ir nepareizi marķēts vai viņi izmanto nepareizu pildvielu (īpaši, ja viņi noplēsa etiķeti no stiepļu groza).
Pareizais ferīta daudzums elektrodā ir atkarīgs no lietošanas temperatūras.Piemēram, pārāk daudz ferīta izraisa metinājuma šuves stingrības zudumu zemā temperatūrā.Tādējādi 308. tipa pildvielai SDG cauruļvadu lietojumam ir ferīta skaitlis no 3 līdz 6, salīdzinot ar ferīta skaitli 8 standarta tipa 308 pildvielai.Īsāk sakot, pildmetāli sākumā var šķist līdzīgi, taču svarīgas ir nelielas sastāva atšķirības.
Vai ir vienkāršs veids, kā metināt dupleksos nerūsējošos tēraudus?
Parasti dupleksajiem nerūsējošajiem tēraudiem ir mikrostruktūra, kas sastāv no aptuveni 50% ferīta un 50% austenīta.Vienkārši izsakoties, ferīts nodrošina augstu izturību un zināmu izturību pret sprieguma korozijas plaisāšanu, savukārt austenīts nodrošina labu stingrību.Abas fāzes kombinācijā piešķir dupleksajiem tēraudiem to pievilcīgās īpašības.Ir pieejams plašs duplekso nerūsējošā tērauda klāsts, no kuriem visizplatītākais ir 2205. tips;tas satur 22% hroma, 5% niķeļa, 3% molibdēna un 0,15% slāpekļa.
Metinot duplekso nerūsējošo tēraudu, problēmas var rasties, ja metinātajā metālā ir pārāk daudz ferīta (loka siltums liek atomiem sakārtoties ferīta matricā).Lai to kompensētu, pildvielas metāliem ir jāveicina austenīta struktūra ar lielāku sakausējuma saturu, parasti par 2 līdz 4% vairāk niķeļa nekā parastajā metālā.Piemēram, 2205. tipa metināšanas stieplē ar kušņu serdi var būt 8,85% niķeļa.
Vēlamais ferīta saturs pēc metināšanas var būt no 25 līdz 55% (bet var būt lielāks).Ņemiet vērā, ka dzesēšanas ātrumam jābūt pietiekami lēnam, lai ļautu austenītam reformēties, bet ne tik lēnam, lai radītu intermetāliskas fāzes, ne arī pārāk ātram, lai siltuma ietekmētajā zonā radītu lieko ferītu.Ievērojiet ražotāja ieteiktās procedūras attiecībā uz metināšanas procesu un izvēlēto pildvielu.
Parametru pielāgošana nerūsējošā tērauda metināšanas laikā
Ražotājiem, kuri, metinot nerūsējošo tēraudu, pastāvīgi pielāgo parametrus (spriegumu, strāvas stiprumu, loka garumu, induktivitāti, impulsa platumu utt.), tipisks vaininieks ir nekonsekvents pildvielas metāla sastāvs.Ņemot vērā sakausējuma elementu nozīmi, ķīmiskā sastāva atšķirības dažādās partijās var ievērojami ietekmēt metināšanas veiktspēju, piemēram, vāja saslapināšana vai apgrūtināta izdedžu izdalīšanās.Elektrodu diametra, virsmas tīrības, liešanas un spirāles atšķirības ietekmē arī veiktspēju GMAW un FCAW lietojumprogrammās.
Kontroles karbīda nokrišņu kontrole austenīta nerūsējošajā tēraudā
Temperatūras diapazonā no 426 līdz 871°C oglekļa saturs, kas pārsniedz 0,02%, migrē uz austenīta struktūras graudu robežām, kur tas reaģē ar hromu, veidojot hroma karbīdu.Ja hroms ir saistīts ar oglekli, tas nav pieejams izturībai pret koroziju.Ja tiek pakļauta korozīvās vides iedarbībai, rodas starpgraudu korozija, kas ļauj graudaugu robežas apēst.
Lai kontrolētu karbīda nokrišņus, saglabājiet oglekļa saturu pēc iespējas zemāku (maksimums 0,04%), metinot ar zema oglekļa satura elektrodiem.Oglekli var saistīt arī niobijs (agrāk kolumbijs) un titāns, kuriem ir spēcīgāka afinitāte pret oglekli nekā hromam.Šim nolūkam tiek izgatavoti 347. tipa elektrodi.
Kā sagatavoties diskusijai par pildmetāla izvēli
Apkopojiet vismaz informāciju par metinātās daļas gala lietojumu, tostarp par ekspluatācijas vidi (īpaši darba temperatūru, korozīvo elementu iedarbību un paredzamās izturības pret koroziju pakāpi) un vēlamo kalpošanas laiku.Informācija par nepieciešamajām mehāniskajām īpašībām darbības apstākļos ļoti palīdz, ieskaitot izturību, stingrību, elastību un nogurumu.
Lielākā daļa vadošo elektrodu ražotāju piedāvā rokasgrāmatas pildvielu metāla izvēlei, un autori nevar pārāk uzsvērt šo punktu: skatiet pildvielu metāla pielietošanas rokasgrāmatu vai sazinieties ar ražotāja tehniskajiem ekspertiem.Viņi ir gatavi palīdzēt izvēlēties pareizo nerūsējošā tērauda elektrodu.
Lai iegūtu papildinformāciju par TYUE nerūsējošā tērauda pildvielām un sazinātos ar uzņēmuma ekspertiem, lai saņemtu padomu, apmeklējiet vietni www.tyuelec.com.
Publicēšanas laiks: 23. decembris 2022