Zavarivanje nerđajućeg čelika

Zavarivanje nehrđajućeg čelika zahtijeva dodatnu pažnju na svojstva materijala, kontrolu topline i čistoću kako bi se izbjegli defekti poput izobličenja, pucanja i osjetljivosti. Tokom zavarivanja, temperature nerđajućeg čelika u blizini šava dostižu nivoe na kojima dolazi do mikrostrukturnih transformacija, pa je stoga TIG zavarivanje najčešća tehnika zbog svoje preciznosti i pogodnosti za karakteristike nerđajućeg čelika.

 

Opis

 

Nerđajući čelik je kategorisan u različite vrste na osnovu svoje mikrostrukture i sastava, koji utiču na njegova mehanička svojstva, otpornost na koroziju i zavarljivost. Glavni tipovi su austenitni, feritni, martenzitni, dupleksni i nehrđajući čelici-stvrdnjavajući prema precipitaciji, a svaki tip ima specifična razmatranja zavarivanja i odgovarajuće tehnike zavarivanja zbog razlika u toplinskoj provodljivosti, toplinskoj ekspanziji i podložnosti defektima kao što su pucanje ili senzibilizacija.

 

 

Vrste nerđajućeg čelika i tehnike zavarivanja

 

Nerđajući čelici su legure na bazi gvožđa{0}}koje sadrže 15% ili više hroma zajedno sa određenim postotkom nikla, što može pružiti izvanredna svojstva otpornosti na koroziju{2}}. Sadržaj hroma može se prilagoditi zajedno s drugim legirajućim elementima kako bi se zadovoljili specifični zahtjevi krajnje upotrebe ili proizvodnje, a ispod je pregled najčešćih vrsta nehrđajućeg čelika.

 

• √Austenitni nerđajući čelik

Visok sadržaj hroma (16-26%) i nikla (6-22%), često sa molibdenom (npr. 304, 316). Nemagnetna je, odlična je otpornost na koroziju i dobra sposobnost oblikovanja, i sklona je senzibilizaciji (taloženju karbida) ako je izložena na 450-850 stepeni tokom dužeg perioda, što dovodi do intergranularne korozije. Osim toga, ima visoku toplinsku ekspanziju i nisku toplinsku provodljivost, što povećava rizik od izobličenja. Popularne klase su 304, 304L (niskougljični), 316, 316L (niskougljični), 321 (stabiliziran titanijumom). Zbog svoje dobre otpornosti na koroziju, široko se koriste u opremi za preradu hrane, hemijskim rezervoarima, cjevovodima, građevinarstvu, infrastrukturi, telekomunikacijama i medicinskoj industriji.

Odgovarajuće tehnike zavarivanja

1. 1. TIG zavarivanje (GTAW) se veoma preporučuje za tanke preseke i kritične primene zbog precizne kontrole toplote, minimiziranja osetljivosti i izobličenja. Koristite argon ili argon-helijum zaštitni gas.
2. 2. MIG/MAG zavarivanje (GMAW) je pogodnije za deblje presjeke i bržu proizvodnju, koristeći tri-miješani gas (argon, helijum, CO2) za stabilizaciju luka i može smanjiti prskanje.
3. 3. Zavarivanje štapom (SMAW) se obično koristi za popravke na terenu ili za ne-nekritične primjene sa niskim-ugljičnim elektrodama (npr. E308L za 304L).

•  
• √Feritni nerđajući čelik

Visok sadržaj hroma (10,5-30%), malo nikla i malo ugljenika (npr. 430), ima umerenu otpornost na koroziju i nižu cenu od austenitnih klasa. U međuvremenu je manje sklon senzibilizaciji, ali je podložan rastu zrna i krhkosti na visokim temperaturama, a ima niže termičko širenje od austenitnih razreda, smanjujući rizik od izobličenja. Uobičajene klase su 409, 430, 439, a ova vrsta feritnog metala se široko koristi za automobilske izduvne sisteme, kuhinjske uređaje i industrijsku opremu.

Odgovarajuće tehnike zavarivanja:

1. 1. TIG zavarivanje (GTAW) je pogodno za tanke rezove i visoko{1}}kvalitetne zavare, koji mogu pružiti dobru kontrolu nad unosom topline kako bi se spriječio rast zrna.
2. 2. MIG/MAG zavarivanje (GMAW) efikasno za deblje materijale i brže zavarivanje. Koristite zaštitni plin na bazi argona- sa niskim CO2 kako biste izbjegli pretjeranu oksidaciju.
3. 3. Zavarivanje štapom (SMAW) prihvatljivo za ne-kritične primjene sa odgovarajućim elektrodama (npr. E430).

 

• √Martenzitni nerđajući čelik

Visoka količina hroma (11,5-18%), umjerena količina ugljenika i niska nikla (npr. 410), magnetna je, visoke čvrstoće i tvrdoće, ali niža otpornost na koroziju u poređenju sa drugim tipovima. Zbog toga je podložan pucanju izazvanom vodonikom- i zahtijeva predgrijavanje i termičku obradu nakon zavarivanja kako bi se izbjegla lomljivost. Ima visoku toplotnu provodljivost i niže toplotno širenje. Uobičajeni razredi su 410, 420, 440 i naširoko se koriste za hirurške instrumente i lopatice turbine.

Odgovarajuće tehnike zavarivanja:

1. 1. TIG zavarivanje (GTAW), pogodno za preciznost i kontrolu nad unosom toplote korišćenjem zaštitnog gasa argona.
2. 2. Zavarivanje štapom (SMAW), široko se koristi za popravke ili deblje dijelove sa odgovarajućim elektrodama (npr. E410).
3. 3. MIG/MAG zavarivanje (GMAW), manje uobičajeno, ali se može koristiti za deblje materijale sa kontrolisanim parametrima.

 

• √Duplex nerđajući čelik

Uravnotežena mešavina austenita i ferita sa visokim sadržajem hroma (20-30%), molibdena i azota (npr. 2205), i kombinuje visoku čvrstoću i odličnu otpornost na koroziju, posebno u hloridnim sredinama. Iako je podložan stvaranju sigma faze (krhki intermetalni) ako je nepravilno zavaren na visokim temperaturama. Ima umjerenu toplinsku ekspanziju i provodljivost. Uobičajene klase su 2205, 2507 itd., i široko se koriste u naftovodima i gasovodima, hemijskoj preradi, morskom okruženju.

Odgovarajuće tehnike zavarivanja:

1. 1. TIG zavarivanje (GTAW), idealno za-kvalitetne zavare sa kontroliranim unosom topline kako bi se izbjeglo stvaranje sigma faze korištenjem argona ili argona-azotnog zaštitnog plina.
2. 2. MIG/MAG zavarivanje (GMAW), pogodno za deblje preseke sa odgovarajućim zaštitnim gasom (argon-mešavina helijuma sa niskim CO2).
3. 3. Zavarivanje štapom (SMAW) za zavarivanje na terenu sa dupleks-specifičnim elektrodama (npr. E2209).

 

• √Precipitation{0}}Nerđajući čelik za otvrdnjavanje

Sadrži legirajuće elemente kao što su aluminijum, bakar ili niobij za ojačanje kroz termičku obradu (npr. 17-4 PH), i ima visoku čvrstoću i umjerenu otpornost na koroziju, što zahtijeva kontrolirano zavarivanje kako bi se izbjeglo prekomjerno-starenje ili gubitak mehaničkih svojstava. Popularne klase su 17-4 PH, 15-5 PH, a naširoko se koriste za avio komponente, nuklearne reaktore, pričvrsne elemente visoke čvrstoće.

Odgovarajuće tehnike zavarivanja:

1. 1. TIG zavarivanje (GTAW) za preciznost i minimalni unos toplote radi očuvanja mehaničkih svojstava.
2. 2. MIG/MAG zavarivanje (GMAW), pogodno za deblje preseke sa kontrolisanim parametrima.

 

 

Razmatranja za zavarivanje nerđajućeg čelika

 

Nerđajući čelik ima visoku toplotnu provodljivost i nisko toplotno širenje, što dovodi do većeg rizika od izobličenja i savijanja tokom zavarivanja. Osim toga, podložan je senzibilizaciji (gubitak otpornosti na koroziju) ako je predugo izložen visokim temperaturama, posebno u austenitnim klasama kao što su 304 i 316. Da bi se izbjegle ovi defekti zavarivanja, zavarivač ne mora uzeti u obzir sljedeće aspekte:

 

• √Pred{0}}Čišćenje

Očistite spoj za zavarivanje od zagađivača kao što su boje, ulje, mast, prajmeri, smjese za rezanje i drugi ugljikovodici. Takvi zagađivači mogu unijeti ugljik u zavar, smanjiti otpornost na koroziju i oslabiti spoj. Vrlo važna napomena je da zavarivač treba koristiti namjensku četku od nehrđajućeg čelika za čišćenje spoja, i pazite da ne koristite četku, prethodno korištenu na ugljičnom čeliku jer bi to moglo kontaminirati radni komad od nehrđajućeg čelika.

• √Odabir punila

Odabir odgovarajućeg materijala za punjenje zavisi od obima posla, a on će odgovarati klasi nerđajućeg čelika, postižući skoro ista svojstva.

• √Dizajn zavarenog spoja

Dizajn zavarenog spoja nadopunjuje strukturu zavara, tehniku ​​zavarivanja i materijal i jedan je od glavnih faktora koji će odrediti čvrstoću i kvalitet zavarenih spojeva. Stoga je od ključne važnosti razumjeti sile koje se primjenjuju na zavarene šavove, a integriranje toga u dizajn spoja spriječit će strukturalni kvar.

• √Odabir razreda

Odabir razreda, različite vrste (npr. austenitni, feritni, martenzitni, dupleks) ponašaju se različito, niske-ugljične klase (npr. 304L, 316L) mogu minimizirati rizik od taloženja karbida i intergranularne korozije.

• √Kontrola ulaza toplote

Kontrola unosa topline, prekomjerna toplina može uzrokovati rast zrna, izobličenje i gubitak otpornosti na koroziju, pa je mudro koristiti mali unos topline i izbjegavati produženo izlaganje visokim temperaturama. Općenito, struja zavarivanja bi trebala biti oko 20% manja nego za ugljični čelik kako bi se spriječila korozija.

• √Zaštitni gas

Zaštitni gas, izbor zaštitnog gasa u procesima kao što su MIG i TIG zavarivanje je ključan u zaštiti zavarenog bazena od kontaminacije. Ispravan sastav zaštitnog plina će smanjiti rizik od oštećenja zavara i poboljšati ukupni rezultat zavara.

 

Stoga, da bi napravio zvučno zavarivanje, iskusni zavarivač mora uzeti u obzir sveobuhvatne parametre uključujući kvalitetu nehrđajućeg čelika, tehniku ​​zavarivanja, unos topline, zaštitni plin, napajanje, ugao plamenika, brzinu kretanja i brzinu taloženja. Samo efikasno korišćenjem ovih parametara zavarivanja, zavarivač može da postigne visok i dosledan kvalitet zavara.

 

Defekti i prevencije

 

Najčešći defekti zavarivanja nehrđajućeg čelika uključuju pukotine, poroznost, inkluzije šljake, nedostatak fuzije, nepotpuno prodiranje, podrezivanje, prskanje i izobličenje, zajedno sa kontaminacijom česticama željeza, toplinskim nijansama i propadanjem šava. Ovi defekti smanjuju mehanička svojstva zavara i otpornost na koroziju i mogu proizaći iz nepravilnog čišćenja, pogrešnih postavki elektrode/gasa, prekomjernog unosa topline ili niske toplinske provodljivosti.

 

• √Warping

Nerđajući čelik ima nisku toplotnu provodljivost i visoku toplotnu ekspanziju, što ga čini podložnim savijanju. Prevelik unos toplote tokom zavarivanja ili brza promena temperature stavlja metal pod stres, što dovodi do izobličenja dok se hladi. Najčešće rješenje je smanjenje unosa topline uz izbjegavanje loše kvalitete zavara zbog nepotpunog spajanja između radnih komada, a drugo rješenje je stvaranje hladnjaka stezanjem bakra ili mesinga iza ili pored zavarenog šava, apsorbirajući nepotrebnu toplinu.

 

• √Pucanje

Pukotine se mogu pojaviti tokom ili nakon zavarivanja i mogu biti pod utjecajem visokog termičkog naprezanja ili nepravilne brzine hlađenja.

Postoje dvije glavne vrste pucanja: vruće pucanje i hladno pucanje. Vruće pukotine se dešavaju tokom skrućivanja procesa zavarivanja zbog prevelike količine nečistoća kao što su sumpor ili fosfor u zavaru, što može sniziti tačku topljenja određenih područja, uzrokujući stvaranje pukotina kako se metal stvrdnjava. Često se javlja u zonama visoke{2}temperature šava. Hladno pucanje nastaje nakon što se zavar ohladi neko vrijeme u rasponu od nekoliko sati do nekoliko dana, a često je uzrokovano zaostalim naprezanjem u metalu nakon zavarivanja ili vodonikom koji se apsorbira u zavar. Da biste spriječili pucanje, pametno je koristiti prave materijale za punjenje i vrlo pažljivo kontrolirati brzinu hlađenja, dok bi prethodno zagrijavanje osnovnog materijala moglo biti dobar način za smanjenje toplinskog stresa prije zavarivanja.

 

• √Poroznost

To je kvar gdje su džepovi plina zarobljeni u zavarenim spojevima, što dovodi do malih šupljina ili šupljina, a često je uzrokovan zagađivačima kao što su prljavština, ulje, rđa, koji mogu uvesti plinove u zavarivanje. Ovi gasovi se zatim zarobljavaju u rastopljenom zavarenom bazenu, formirajući praznine kako se metal hladi. Upotreba neodgovarajućeg zaštitnog plina također može uzrokovati poroznost. Vlaga i vlaga na osnovnom materijalu ili punilima mogu ispariti tokom zavarivanja, stvarajući mjehuriće plina u zavaru. Stoga je važno održavati osnovni materijal i šipke za punjenje čistima i suhima, te koristiti ispravan zaštitni plin za održavanje dosljednog protoka tijekom cijelog procesa zavarivanja.

 

• √Poor Fusion

Loša fuzija se dešava kada se metal šava ne stapa pravilno sa osnovnim materijalom i stvara slabe tačke u spoju gde dva materijala nisu u potpunosti spojena. Ovo može ozbiljno smanjiti ukupnu čvrstoću zavara i povećati rizik od kvara. Ovaj kvar je često uzrokovan nedovoljnom toplinom, nepravilnim kutom zavarivanja, velikom brzinom putovanja.

 

• √Weld Sptters

To su male kapljice rastopljenog metala koje se istiskuju iz zavarenog bazena tokom zavarivanja i one zapravo ne slabe zavar. Međutim, oni utiču na izgled, što može dovesti do nepotrebnog rada nakon tretmana. Prskanja su često uzrokovana visokim postavkama struje koje mogu proizvesti pretjerano prskanje jer se rastopljeni metal nasilno izbacuje iz zavarenog bazena. Nepravilna dužina luka i neodgovarajući zaštitni plin mogu također uzrokovati prskanje tijekom zavarivanja nehrđajućeg čelika. Stoga je važno smanjiti prskanje, prilagoditi trenutne postavke i održavati stabilan luk u međuvremenu koristeći ispravan zaštitni plin sa stabilnim protokom kroz cijeli zavar.

 

 

Zavarivanje nehrđajućeg čelika zahtijeva pažnju na mnoge parametre kao što su svojstva materijala, zaštitni plin, punila, unos topline i čistoća kako bi se izbjegli defekti poput izobličenja, pucanja i osjetljivosti. Fabmannovi iskusni zavarivači slijede najbolju praksu za postavljanje mašine na ispravan napon, amperažu i znaju kako zavariti ispravnom brzinom kretanja na osnovu debljine materijala od nehrđajućeg čelika i vrste nehrđajućeg čelika kako bi se postigli visokokvalitetni zavari-otporni na koroziju. Fabmann isporučuje visokokvalitetne prilagođene nosače od nehrđajućeg čelika za industriju solarne energije, dijelove strojeva ipoklopci za ventilacijuza sektor izgradnje kuća.