Þessi grein frá Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. útskýrir hvað þarf að hafa í huga þegar fylliefni eru tilgreind fyrir suðu á ryðfríu stáli.
Eiginleikarnir sem gera ryðfrítt stál svo aðlaðandi - hæfni til að sníða vélræna eiginleika þess og viðnám gegn tæringu og oxun - auka einnig flækjustig þess að velja viðeigandi fylliefni til suðu. Fyrir hvaða grunnefnissamsetningu sem er getur einhver af nokkrum gerðum rafskauta verið viðeigandi, allt eftir kostnaðarþáttum, notkunarskilyrðum, æskilegum vélrænum eiginleikum og fjölda suðutengdra atriða.
Þessi grein veitir nauðsynlegan tæknilegan bakgrunn til að gefa lesandanum skilning á flækjustigi efnisins og svarar síðan nokkrum af algengustu spurningum sem birgjar fylliefna eru spurðir. Hún setur fram almennar leiðbeiningar um val á viðeigandi fylliefnum úr ryðfríu stáli - og útskýrir síðan allar undantekningar frá þessum leiðbeiningum! Greinin fjallar ekki um suðuaðferðir, þar sem það er efni í aðra grein.
Fjórar tegundir, fjölmörg málmblönduefni
Það eru fjórir meginflokkar af ryðfríu stáli:
austenítísk
martensítísk
ferrítísk
Tvíhliða
Nöfnin eru dregin af kristöllunarbyggingu stálsins sem venjulega finnst við stofuhita. Þegar lágkolefnisstál er hitað yfir 912°C, raðast atóm stálsins upp úr byggingu sem kallast ferrít við stofuhita í kristöllunarbyggingu sem kallast austenít. Við kælingu snúa atómin aftur til upprunalegrar byggingar sinnar, ferríts. Háhitabyggingin, austenít, er ósegulmögnuð, plastísk og hefur minni styrk og meiri teygjanleika en ferrít sem finnst við stofuhita.
Þegar meira en 16% krómi er bætt við stálið, verður kristölluð uppbygging stálsins, sem er við stofuhita, ferrít, stöðug og það helst í ferrítísku ástandi við öll hitastig. Þess vegna er þessi málmblanda látin heita ferrítískt ryðfrítt stál. Þegar meira en 17% krómi og 7% nikkel eru bætt við stálið, verður kristölluð uppbygging stálsins, sem er við háan hita, austeníti, stöðug þannig að hún helst við öll hitastig, frá lægsta hitastigi upp í næstum bráðnun.
Austenítískt ryðfrítt stál er almennt kallað „króm-nikkel“ gerðin og martensítískt og ferrítískt stál eru almennt kölluð „bein króm“ gerðirnar. Ákveðin málmblönduefni sem notuð eru í ryðfríu stáli og suðumálmum virka sem austenítstöðugleikar og önnur sem ferrítstöðugleikar. Mikilvægustu austenítstöðugleikararnir eru nikkel, kolefni, mangan og köfnunarefni. Ferrítstöðugleikararnir eru króm, kísill, mólýbden og níóbíum. Jafnvægi á málmblönduefnin stýrir magni ferríts í suðumálminum.
Austenítísk stál er auðveldara og á viðunandi hátt að suða en þau sem innihalda minna en 5% nikkel. Suðusamskeyti úr austenítískum ryðfríu stáli eru sterk, teygjanleg og hörð í ósuðu ástandi. Þau þurfa venjulega ekki forhitun eða eftirsuðuhitameðferð. Austenítísk stál er um það bil 80% af öllu ryðfríu stáli sem er soðið og þessi inngangsgrein fjallar mikið um þau.
Tafla 1: Tegundir ryðfríu stáls og króm- og nikkelinnihald þeirra.
byrjun{c,80%}
þráður{Tegund|% Króm|% Nikkel|Tegundir}
tdata{Austenítísk|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Martensítísk|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Ferrítísk|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Tvíhliða|18 - 28%|4 - 8%|2205}
hafa tilhneigingu til
Hvernig á að velja rétta ryðfría fylliefnið
Ef grunnefnið í báðum plötunum er það sama, þá var upphaflega leiðarljósið: „Byrjið á að para grunnefnið saman.“ Það virkar vel í sumum tilfellum; til að sameina gerð 310 eða 316, veljið samsvarandi fyllingargerð.
Til að sameina ólík efni skal fylgja þessari leiðarljósi: „veldu fylliefni sem passar við efnið með meira málmblönduðu efni.“ Til að sameina 304 við 316 skal velja 316 fylliefni.
Því miður eru svo margar undantekningar frá „samsvörunarreglunni“ að betri meginregla er að skoða töflu yfir val á fylliefni. Til dæmis er gerð 304 algengasta grunnefnið fyrir ryðfrítt stál, en enginn býður upp á rafskaut af gerð 304.
Hvernig á að suða ryðfrítt stál af gerð 304 án rafskauts af gerð 304
Til að suða ryðfrítt efni af gerð 304 skal nota fylliefni af gerð 308, þar sem viðbótarblönduefnin í gerð 308 munu gera suðusvæðið betur stöðugt.
Hins vegar er 308L einnig ásættanlegt fylliefni. 'L' merkingin á eftir hvaða gerð sem er gefur til kynna lágt kolefnisinnihald. Ryðfrítt stál af gerð 3XXL hefur kolefnisinnihald upp á 0,03% eða minna, en venjulegt ryðfrítt stál af gerð 3XXL getur haft hámarks kolefnisinnihald upp á 0,08%.
Þar sem fylliefni af gerð L fellur undir sama flokk og önnur vara, geta framleiðendur, og ættu að íhuga eindregið, að nota fylliefni af gerð L þar sem lægra kolefnisinnihald dregur úr hættu á tæringu milli korna. Reyndar halda höfundarnir því fram að fylliefni af gerð L yrði notað meira ef framleiðendur einfaldlega uppfærðu verklagsreglur sínar.
Framleiðendur sem nota GMAW-ferlið gætu einnig viljað íhuga að nota fylliefni af gerðinni 3XXSi, þar sem viðbót kísils bætir vætu. Í aðstæðum þar sem suða er með háa eða grófa krónu, eða þar sem suðupollur tengist ekki vel við tána á köflum eða yfirlappssamskeyti, getur notkun Si-gerð GMAW rafskauts sléttað suðuperluna og stuðlað að betri samræðingu.
Ef útfelling karbíðs er áhyggjuefni skaltu íhuga fylliefni af gerð 347, sem inniheldur lítið magn af níóbíum.
Hvernig á að suða ryðfrítt stál við kolefnisstál
Þessi staða kemur upp í notkun þar sem einn hluti burðarvirkis krefst tæringarþolins ytra byrðis sem er tengt við burðarvirki úr kolefnisstáli til að lækka kostnað. Þegar grunnefni án álfelgjuþátta er tengt við grunnefni með álfelgjuþáttum skal nota ofurálfelgað fylliefni þannig að þynningin í suðumálminum jafnist út eða sé meira álfelguð en ryðfría grunnmálmurinn.
Til að sameina kolefnisstál við gerð 304 eða 316, sem og til að sameina ólík ryðfrítt stál, er gott að íhuga rafskaut af gerð 309L fyrir flesta notkunarmöguleika. Ef hærra Cr-innihald er óskað, er gott að íhuga gerð 312.
Sem viðvörun má nefna að austenítískt ryðfrítt stál sýnir um 50 prósent meiri þensluhraða en kolefnisstál. Þegar það er sameinað getur mismunandi þensluhraði valdið sprungum vegna innri spennu nema rétt rafskaut og suðuaðferð sé notuð.
Notið réttar aðferðir við undirbúning suðuhreinsunar
Eins og með aðra málma skal fyrst fjarlægja olíu, fitu, merki og óhreinindi með leysiefni án klórs. Eftir það er aðalreglan við undirbúning suðu á ryðfríu stáli: „Forðist mengun frá kolefnisstáli til að koma í veg fyrir tæringu.“ Sum fyrirtæki nota aðskildar byggingar fyrir „ryðfría stálverkstæðið“ og „kolefnisverkstæðið“ til að koma í veg fyrir krossmengun.
Tilgreindu slípihjól og bursta úr ryðfríu stáli sem „eingöngu ryðfrítt stál“ þegar brúnir eru undirbúnar fyrir suðu. Sumar aðferðir krefjast þess að hreinsa tvo tommur frá samskeytinu. Undirbúningur samskeyta er einnig mikilvægari, þar sem það er erfiðara að bæta upp fyrir ósamræmi með rafskautsmeðhöndlun en með kolefnisstáli.
Notið rétta aðferð til að þrífa eftir suðu til að koma í veg fyrir ryð.
Til að byrja með, munið hvað gerir ryðfrítt stál að ryðfríu stáli: viðbrögð króms við súrefni til að mynda verndandi lag af krómoxíði á yfirborði efnisins. Ryðfrítt stál ryðgar vegna útfellingar karbíðs (sjá hér að neðan) og vegna þess að suðuferlið hitar suðumálminn upp að því marki að ferrítoxíð getur myndast á yfirborði suðunnar. Ef suðan er óskemmd gæti hún sýnt „ryðspor“ á mörkum hitaáhrifasvæðisins á innan við sólarhring.
Til þess að nýtt lag af hreinu krómoxíði geti myndast rétt þarf að hreinsa ryðfrítt stál eftir suðu með fægingu, súrsun, slípun eða burstun. Notið einnig slípivélar og bursta sem eru sérstaklega ætlaðar fyrir verkefnið.
Af hverju er suðuvír úr ryðfríu stáli segulmagnaður?
Fullkomlega austenítískt ryðfrítt stál er ekki segulmagnað. Hins vegar skapar suðuhitastig tiltölulega stór korn í örbyggingunni, sem veldur því að suðan verður sprungunæm. Til að draga úr næmi fyrir heitum sprungum bæta rafskautaframleiðendur við málmblönduðum þáttum, þar á meðal ferríti. Ferrítfasinn veldur því að austenítkornin verða mun fínni, þannig að suðan verður sprunguþolnari.
Segul festist ekki við spólu af austenítískum ryðfríu fylliefni, en sá sem heldur á segli gæti fundið fyrir smá togi vegna ferrítsins sem er eftir. Því miður veldur þetta því að sumir notendur halda að varan þeirra hafi verið rangmerkt eða að þeir séu að nota rangt fylliefni (sérstaklega ef þeir rifu merkimiðann af vírkörfunni).
Rétt magn ferríts í rafskauti fer eftir hitastigi notkunarinnar. Til dæmis veldur of mikið ferrít því að suðan missir seiglu sína við lágt hitastig. Þannig hefur fylliefni af gerð 308 fyrir fljótandi jarðgasleiðslur ferríttölu á milli 3 og 6, samanborið við ferríttölu upp á 8 fyrir hefðbundið fylliefni af gerð 308. Í stuttu máli geta fylliefni virst svipuð í fyrstu, en lítill munur á samsetningu er mikilvægur.
Er til einföld leið til að suða tvíhliða ryðfrítt stál?
Venjulega hefur tvíþætt ryðfrítt stál örbyggingu sem samanstendur af um það bil 50% ferríti og 50% austeníti. Einfaldlega sagt veitir ferrítið mikinn styrk og einhverja mótstöðu gegn sprungum vegna spennutæringar en austenítið veitir góða seiglu. Þessir tveir fasar í samsetningu gefa tvíþættu stálinu aðlaðandi eiginleika sína. Fjölbreytt úrval af tvíþættu ryðfríu stáli er í boði, þar sem algengasta er gerð 2205; hún inniheldur 22% króm, 5% nikkel, 3% mólýbden og 0,15% köfnunarefni.
Þegar suðuefni úr tvíþættu ryðfríu stáli er notað geta komið upp vandamál ef suðumálmurinn inniheldur of mikið ferrít (hitinn frá boganum veldur því að atómin raða sér í ferrítgrunn). Til að bæta upp fyrir það þurfa fylliefni að stuðla að austenítbyggingu með hærra málmblönduinnihaldi, yfirleitt 2 til 4% meira nikkel en í grunnmálminum. Til dæmis getur flúxkjarnavír fyrir suðu af gerð 2205 innihaldið 8,85% nikkel.
Æskilegt ferrítinnihald getur verið á bilinu 25 til 55% eftir suðu (en getur verið hærra). Athugið að kælingarhraðinn verður að vera nógu hægur til að austenítið geti myndast aftur, en ekki svo hægur að myndist millimálmfasar, né of hraður að umfram ferrít myndist á hitasvæðinu. Fylgið ráðleggingum framleiðanda fyrir suðuferlið og valið fyllingarefni.
Stilling á breytum við suðu á ryðfríu stáli
Fyrir smíðamenn sem stöðugt stilla breytur (spennu, straumstyrk, bogalengd, spanstuðul, púlsbreidd o.s.frv.) við suðu á ryðfríu stáli er algengasta sökudólgurinn ósamræmi í samsetningu fylliefnisins. Miðað við mikilvægi álfelgura geta breytingar á efnasamsetningu milli lota haft umtalsverð áhrif á suðuafköst, svo sem lélega vætu eða erfiða losun gjalls. Breytileiki í þvermál rafskautsins, yfirborðshreinleika, steypu og helix hafa einnig áhrif á afköst í GMAW og FCAW forritum.
Stjórnun á útfellingu karbíðs í austenítískum ryðfríu stáli
Við hitastig á bilinu 426-871°C flyst kolefnisinnihald umfram 0,02% að kornamörkum austenítbyggingarinnar, þar sem það hvarfast við króm og myndar krómkarbíð. Ef krómið er bundið kolefninu er það ekki tiltækt til tæringarþols. Þegar það verður fyrir tærandi umhverfi myndast millikorna tæring, sem gerir það að verkum að kornamörkin étast burt.
Til að stjórna karbíðútfellingu skal halda kolefnisinnihaldinu eins lágu og mögulegt er (hámark 0,04%) með því að suða með lágkolefnis rafskautum. Kolefni getur einnig verið bundið við níóbíum (áður kólumbíum) og títan, sem hafa sterkari sækni í kolefni en króm. Rafskaut af gerð 347 eru gerð í þessum tilgangi.
Hvernig á að undirbúa sig fyrir umræðu um val á fylliefni
Að lágmarki skal safna upplýsingum um notkun suðuhlutarins, þar á meðal um notkunarumhverfi (sérstaklega rekstrarhitastig, útsetningu fyrir tærandi þáttum og væntanlegt tæringarþol) og æskilegan endingartíma. Upplýsingar um nauðsynlega vélræna eiginleika við rekstrarskilyrði hjálpa mjög, þar á meðal styrk, seiglu, teygjanleika og þreytu.
Flestir leiðandi framleiðendur rafskauta bjóða upp á leiðbeiningar um val á fylliefni og höfundarnir geta ekki ofmetið þetta atriði: ráðfærðu þig við leiðbeiningar um notkun fylliefnis eða hafðu samband við tæknisérfræðinga framleiðandans. Þeir eru til staðar til að aðstoða við val á réttu rafskauti úr ryðfríu stáli.
Frekari upplýsingar um fylliefni úr ryðfríu stáli frá TYUE og til að hafa samband við sérfræðinga fyrirtækisins er að finna á www.tyuelec.com.
Birtingartími: 23. des. 2022