Zváranie nehrdzavejúcej ocele

Zváranie nehrdzavejúcej ocele vyžaduje zvýšenú pozornosť na vlastnosti materiálu, kontrolu tepla a čistotu, aby sa predišlo chybám, ako je deformácia, praskanie a senzibilizácia. Počas zvárania dosahujú teploty nehrdzavejúcej ocele susediace so zvarom úrovne, pri ktorých dochádza k mikroštrukturálnym transformáciám, a preto je zváranie TIG najbežnejšou technikou kvôli svojej presnosti a vhodnosti pre charakteristiky nehrdzavejúcej ocele.

 

Popis

 

Nerezová oceľ je kategorizovaná do rôznych typov na základe jej mikroštruktúry a zloženia, ktoré ovplyvňujú jej mechanické vlastnosti, odolnosť proti korózii a zvárateľnosť. Hlavnými typmi sú austenitické, feritické, martenzitické, duplexné a precipitačné{1}}nehrdzavejúce ocele a každý typ má špecifické požiadavky na zváranie a vhodné zváracie techniky z dôvodu rozdielov v tepelnej vodivosti, tepelnej rozťažnosti a náchylnosti na chyby, ako je praskanie alebo senzibilizácia.

 

 

Typy nehrdzavejúcej ocele a zváracie techniky

 

Nehrdzavejúce ocele sú zliatiny na báze železa- obsahujúce 15 % alebo viac chrómu spolu s určitým percentom niklu, ktoré môžu poskytnúť mimoriadne-odolné vlastnosti voči korózii. Obsah chrómu je možné upraviť spolu s ďalšími legovacími prvkami tak, aby vyhovovali špecifickým požiadavkám konečného použitia alebo výroby, a nižšie je prehľad najbežnejších typov nehrdzavejúcej ocele.

 

• √Austenitická nehrdzavejúca oceľ

Vysoký obsah chrómu (16-26 %) a niklu (6-22 %), často s molybdénom (napr. 304, 316). Je nemagnetický, má vynikajúcu odolnosť proti korózii a má dobrú tvarovateľnosť a je náchylný na senzibilizáciu (zrážanie karbidu), ak je vystavený 450-850 stupňom po dlhšiu dobu, čo vedie k medzikryštalickej korózii. Navyše má vysokú tepelnú rozťažnosť a nízku tepelnú vodivosť, čo zvyšuje riziko skreslenia. Populárne triedy sú 304, 304L (nízky uhlík), 316, 316L (nízky uhlík), 321 (stabilizovaný titánom). Vďaka svojej dobrej odolnosti voči korózii sú široko používané v zariadeniach na spracovanie potravín, chemických nádržiach, potrubí, stavebníctve, infraštruktúre, telekomunikáciách a medicínskom priemysle.

Vhodné zváracie techniky

1. 1. TIG Welding (GTAW) sa dôrazne odporúča pre tenké rezy a kritické aplikácie kvôli presnej regulácii tepla, minimalizácii senzibilizácie a skreslenia. Použite argón alebo argón-héliový ochranný plyn.
2. 2. Zváranie MIG/MAG (GMAW) je vhodnejšie pre hrubšie časti a rýchlejšiu výrobu, pričom používa tri-zmiešaný plyn (argón, hélium, CO2) na stabilizáciu oblúka a môže znížiť rozstrekovanie.
3. 3. Zváranie tyčou (SMAW) sa bežne používa na opravy v teréne alebo na -nekritické aplikácie s nízkouhlíkovými{2}} elektródami (napr. E308L pre 304L).

•  
• √Feritická nehrdzavejúca oceľ

Vysoký obsah chrómu (10,5-30%), nízky obsah niklu a nízky obsah uhlíka (napr. 430), je magnetický, má strednú odolnosť proti korózii a má nižšiu cenu ako austenitické druhy. Medzitým je menej náchylný na senzibilizáciu, ale je náchylný na rast zŕn a krehnutie pri vysokých teplotách a má nižšiu tepelnú rozťažnosť ako austenitické druhy, čím sa znižuje riziko deformácie. Bežné triedy sú 409, 430, 439 a tento typ feritického kovu sa široko používa pre automobilové výfukové systémy, kuchynské spotrebiče a priemyselné zariadenia.

Vhodné zváracie techniky:

1. 1. TIG Welding (GTAW) je vhodný pre tenké rezy a vysokokvalitné zvary, ktoré môžu poskytnúť dobrú kontrolu nad prívodom tepla, aby sa zabránilo rastu zŕn.
2. 2. MIG/MAG Welding (GMAW) efektívne pre hrubšie materiály a rýchlejšie zváranie. Používajte ochranný plyn na báze argónu- s nízkym obsahom CO2, aby ste predišli nadmernej oxidácii.
3. 3. Stick Welding (SMAW) prijateľné pre ne-kritické aplikácie s vhodnými elektródami (napr. E430).

 

• √Martenzitická nehrdzavejúca oceľ

Vysoký obsah chrómu (11,5{5}}18 %), mierny obsah uhlíka a nízky obsah niklu (napr. 410) je magnetický, má vysokú pevnosť a tvrdosť, no v porovnaní s inými typmi má nižšiu odolnosť proti korózii. Preto je náchylný na praskanie spôsobené vodíkom- a vyžaduje predhriatie a tepelné spracovanie po zváraní, aby sa zabránilo krehkosti. Má vysokú tepelnú vodivosť a nižšiu tepelnú rozťažnosť. Bežné triedy sú 410, 420, 440 a sú široko používané pre chirurgické nástroje a lopatky turbín.

Vhodné zváracie techniky:

1. 1. TIG Welding (GTAW), vhodné pre presnosť a kontrolu nad tepelným príkonom pomocou argónového ochranného plynu.
2. 2. Stick Welding (SMAW), široko používaný na opravy alebo hrubšie časti so zodpovedajúcimi elektródami (napr. E410).
3. 3. Zváranie MIG/MAG (GMAW), menej bežné, ale možno ho použiť pre hrubšie materiály s kontrolovanými parametrami.

 

• √Duplexná nehrdzavejúca oceľ

Vyvážená zmes austenitu a feritu s vysokým obsahom chrómu (20-30%), molybdénu a dusíka (napr. 2205) a kombinuje vysokú pevnosť a vynikajúcu odolnosť proti korózii, najmä v chloridovom prostredí. Aj keď je náchylný na tvorbu sigma fázy (krehký intermetalický), ak je nesprávne zváraný pri vysokých teplotách. Má miernu tepelnú rozťažnosť a vodivosť. Bežné triedy sú 2205, 2507 atď. a sú široko používané v ropovode a plynovodoch, chemickom spracovaní, morskom prostredí.

Vhodné zváracie techniky:

1. 1. Zváranie TIG (GTAW), ideálne pre vysokokvalitné zvary{1}} s riadeným prívodom tepla, aby sa zabránilo vytváraniu sigma fázy pomocou argónu alebo argónového-dusíka.
2. 2. Zváranie MIG/MAG (GMAW), vhodné pre hrubšie profily s vhodným ochranným plynom (argón-héliová zmes s nízkym obsahom CO2).
3. 3. Stick Welding (SMAW) na zváranie v teréne s duplexnými{1}}špecifickými elektródami (napr. E2209).

 

• √Precipitation-Kalenie nehrdzavejúcej ocele

Obsahuje legujúce prvky ako hliník, meď alebo niób na spevnenie tepelným spracovaním (napr. 17-4 PH) a má vysokú pevnosť a strednú odolnosť proti korózii, čo si vyžaduje kontrolované zváranie, aby sa predišlo nadmernému-starnutiu alebo strate mechanických vlastností. Populárne triedy sú 17-4 PH, 15-5 PH a sú široko používané pre letecké komponenty, jadrové reaktory, vysokopevnostné spojovacie prvky.

Vhodné zváracie techniky:

1. 1. TIG Welding (GTAW) pre presnosť a minimálny prívod tepla na zachovanie mechanických vlastností.
2. 2. Zváranie MIG/MAG (GMAW), vhodné pre hrubšie profily s kontrolovanými parametrami.

 

 

Úvahy o zváraní nehrdzavejúcej ocele

 

Nerezová oceľ má vysokú tepelnú vodivosť a nízku tepelnú rozťažnosť, čo vedie k vyššiemu riziku deformácie a deformácie počas zvárania. Navyše je náchylný na senzibilizáciu (stratu odolnosti proti korózii), ak je príliš dlho vystavený vysokým teplotám, najmä pri austenitických triedach ako 304 a 316. Aby sa predišlo týmto chybám zvárania, zvárač nemusí brať do úvahy nasledujúce aspekty:

 

• √Pred{0}}čistenie

Vyčistite zvarový spoj od nečistôt, ako sú farby, olej, mastnota, základné nátery, rezné hmoty a iné uhľovodíky. Takéto nečistoty môžu zaviesť uhlík do zvaru, zhoršiť odolnosť proti korózii a oslabiť spoj. Veľmi dôležitá poznámka je, že zvárač potrebuje na čistenie spoja použiť špeciálnu kefu z nehrdzavejúcej ocele a uistite sa, že nepoužíva kefu, ktorá sa predtým používala na uhlíkovú oceľ, pretože by mohla kontaminovať obrobok z nehrdzavejúcej ocele.

• √Výber plniva

Výber vhodného výplňového materiálu v závislosti od rozsahu práce a musí zodpovedať kvalite nehrdzavejúcej ocele, čím sa dosiahne takmer rovnakých vlastností.

• √Návrh zvarového spoja

Dizajn zvarového spoja dopĺňa štruktúru zvaru, techniku ​​zvárania a materiál a je jedným z hlavných faktorov, ktoré rozhodujú o pevnosti a kvalite zvarov. Preto je dôležité porozumieť silám pôsobiacim na zvary a ich integrácia do konštrukcie spoja zabráni zlyhaniu konštrukcie.

• √Výber ročníka

Výber triedy, rôzne triedy (napr. austenitické, feritické, martenzitické, duplexné) sa správajú odlišne, nízko{2}}uhlíkové triedy (napr. 304L, 316L) môžu minimalizovať riziko zrážania karbidov a medzikryštalickej korózie.

• √Regulácia tepelného príkonu

Regulácia tepelného príkonu, nadmerné teplo môže spôsobiť rast zŕn, deformáciu a stratu odolnosti proti korózii, a preto je rozumné používať nízky prívod tepla a vyhýbať sa dlhodobému vystaveniu vysokým teplotám. Vo všeobecnosti by mal byť zvárací prúd asi o 20 % menší ako pri uhlíkovej oceli, aby sa zabránilo korózii.

• √Ochranný plyn

Ochranný plyn, výber ochranného plynu v procesoch, ako je zváranie MIG a TIG, je rozhodujúci pri ochrane zvarového kúpeľa pred kontamináciou. Správne zloženie ochranného plynu zníži riziko defektov zvaru a zlepší celkový výsledok zvaru.

 

Preto, aby bolo zváranie spoľahlivé, skúsený zvárač musí vziať do úvahy komplexný parameter vrátane triedy nehrdzavejúcej ocele, zváracej techniky, tepelného príkonu, ochranného plynu, napájania, uhla horáka, rýchlosti pohybu a rýchlosti odtavovania. Len efektívnym využitím týchto parametrov zvárania môže zvárač dosiahnuť vysokú a konzistentnú kvalitu zvarov.

 

Chyby a prevencia

 

Medzi najčastejšie chyby zvárania nehrdzavejúcej ocele patria praskliny, pórovitosť, troskové inklúzie, nedostatok tavenia, neúplný prienik, podrezanie, rozstrekovanie a deformácia, spolu s kontamináciou železnými časticami, tepelnými odtieňmi a rozpadom zvaru. Tieto chyby znižujú mechanické vlastnosti zvaru a odolnosť proti korózii a môžu pochádzať z nesprávneho čistenia, nesprávneho nastavenia elektródy/plynu, nadmerného tepelného príkonu alebo nízkej tepelnej vodivosti.

 

• √Deformovanie

Nerezová oceľ má nízku tepelnú vodivosť a vysokú tepelnú rozťažnosť, vďaka čomu je náchylná na deformáciu. Nadmerný prívod tepla počas zvárania alebo rýchla zmena teploty vystavuje kov namáhaniu, čo má za následok deformáciu pri ochladzovaní. Najbežnejším riešením je znížiť vnesené teplo a zároveň sa vyhnúť zlej kvalite zvaru v dôsledku neúplného spojenia medzi obrobkami a ďalším riešením je vytvorenie chladiča upnutím medi alebo mosadze za alebo vedľa zvarového švu, ktorý absorbuje zbytočné teplo.

 

• √Praskanie

Počas zvárania alebo po ňom môže dôjsť k praskaniu a môže byť ovplyvnené vysokým tepelným namáhaním alebo nesprávnou rýchlosťou ochladzovania.

Existujú dva hlavné typy praskania: praskanie za tepla a praskanie za studena. K praskaniu za tepla dochádza počas tuhnutia zváracieho procesu v dôsledku nadmerného množstva nečistôt, ako je síra alebo fosfor vo zvare, čo môže znížiť teplotu topenia určitých oblastí, čo spôsobí tvorbu trhlín, keď kov tuhne. Často sa vyskytuje v-oblastiach zvaru s vysokou teplotou. K praskaniu za studena dochádza po ochladení zvaru po určitú dobu v rozmedzí niekoľkých hodín až dní a často je spôsobené zvyškovým napätím, ktoré zostalo v kove po zváraní, alebo vodíkom, ktorý sa absorbuje do zvaru. Aby ste predišli praskaniu, je rozumné používať správne prídavné materiály a veľmi opatrne kontrolovať rýchlosť chladenia, zatiaľ čo predhriatie základného materiálu môže byť dobrým spôsobom, ako znížiť tepelné namáhanie pred zváraním.

 

• √Pórovitosť

Ide o poruchu, pri ktorej sa vo zvaroch zachytávajú plynové vrecká, čo vedie k malým dutinám alebo dutinám, a je často spôsobená nečistotami, ako sú špina, olej, hrdza, ktoré môžu privádzať plyny do zvárania. Tieto plyny sú potom zachytené v roztavenom zvarovom kúpeli a pri ochladzovaní kovu vytvárajú dutiny. Použitie nevhodného ochranného plynu môže tiež spôsobiť pórovitosť. Vlhkosť a vlhkosť na základnom materiáli alebo plnivách sa môžu počas zvárania vyparovať a vytvárať bubliny plynu vo zvare. Preto je dôležité udržiavať základný materiál a výplňové tyče čisté a suché a používať správny ochranný plyn na udržanie konzistentného prietoku počas celého procesu zvárania.

 

• √Chudák Fusion

K zlému spojeniu dochádza, keď sa zvarový kov správne nespojí so základným materiálom a vytvára slabé miesta v spoji, kde nie sú oba materiály úplne spojené. To môže vážne znížiť celkovú pevnosť zvaru a zvýšiť riziko zlyhania. Táto chyba je často spôsobená nedostatočným teplom, nesprávnym uhlom zvárania, vysokou rýchlosťou pojazdu.

 

• √Zváracie rozstreky

Sú to malé kvapôčky roztaveného kovu, ktoré sa pri zváraní vytláčajú von zo zvarového kúpeľa a zvar skutočne neoslabujú. Ovplyvňujú však vzhľad, čo môže viesť k zbytočnej práci po ošetrení. Rozstreky sú často spôsobené nastavením vysokého prúdu, ktorý môže spôsobiť nadmerné rozstrekovanie, pretože roztavený kov je prudko vymrštený zo zvarového kúpeľa. Nesprávna dĺžka oblúka a nevhodný ochranný plyn môžu tiež spôsobiť rozstrekovanie počas zvárania nehrdzavejúcej ocele. Preto je dôležité znížiť rozstrekovanie, upraviť nastavenia prúdu a udržiavať stabilný oblúk, zatiaľ čo používate správny ochranný plyn s rovnomerným prietokom v celom zvare.

 

 

Pri zváraní nehrdzavejúcej ocele je potrebné venovať pozornosť mnohým parametrom, ako sú vlastnosti materiálu, ochranný plyn, plnivá, tepelný príkon a čistota, aby sa predišlo chybám, ako je deformácia, praskanie a senzibilizácia. Skúsení zvárači spoločnosti Fabmann sa riadia osvedčenými postupmi na nastavenie stroja na správne napätie, prúd a vedia, ako zvárať správnou rýchlosťou pojazdu na základe hrúbky materiálu nehrdzavejúcej ocele a typu nehrdzavejúcej ocele, aby sa dosiahli vysokokvalitné zvary odolné voči korózii-. Fabmann dodáva vysoko kvalitné nerezové konzoly na mieru pre solárny energetický priemysel, časti strojov aventilačné krytypre sektor výstavby domov.