כיצד לבחור מתכות מילוי לריתוך נירוסטה

מאמר זה מבית Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. מסביר מה יש לקחת בחשבון בעת ​​ציון מתכות מילוי לריתוך נירוסטה.

היכולות שהופכות את הנירוסטה לאטרקטיבית כל כך - היכולת להתאים את תכונותיה המכניות ועמידותה בפני קורוזיה וחמצון - גם הן מגבירות את המורכבות של בחירת מתכת מילוי מתאימה לריתוך.עבור כל שילוב חומר בסיס נתון, כל אחד מכמה סוגים של אלקטרודות עשוי להתאים, בהתאם לבעיות עלות, תנאי שירות, תכונות מכניות רצויות ושלל בעיות הקשורות לריתוך.

מאמר זה מספק את הרקע הטכני הדרוש כדי לתת לקורא הערכה למורכבות הנושא ולאחר מכן עונה על כמה מהשאלות הנפוצות ביותר שנשאלות מספקי מתכת מילוי.הוא קובע הנחיות כלליות לבחירת מתכות מילוי מתאימות מנירוסטה - ולאחר מכן מסביר את כל החריגים להנחיות אלו!המאמר אינו מכסה הליכי ריתוך, מכיוון שזה נושא למאמר אחר.

ארבע דרגות, אלמנטים סגסוגים רבים

ישנן ארבע קטגוריות עיקריות של פלדות אל חלד:

אוסטניטי
מרטנסיטית
פריטי
דופלקס

השמות נגזרים מהמבנה הגבישי של הפלדה שנמצאת בדרך כלל בטמפרטורת החדר.כאשר פלדה דלת פחמן מחוממת מעל 912 מעלות צלזיוס, אטומי הפלדה מסודרים מחדש מהמבנה הנקרא פריט בטמפרטורת החדר למבנה הגבישי הנקרא אוסטניט.בקירור, האטומים חוזרים למבנה המקורי שלהם, פריט.מבנה הטמפרטורות הגבוהות, אוסטניט, אינו מגנטי, פלסטי ובעל חוזק נמוך יותר וגמישות גדולה יותר מאשר הצורה של פריט בטמפרטורת החדר.

כאשר מוסיפים לפלדה יותר מ-16% כרום, המבנה הגבישי בטמפרטורת החדר, פריט, מתייצב והפלדה נשארת במצב פריטי בכל הטמפרטורות.מכאן שמוחל על בסיס סגסוגת זה השם נירוסטה פריטית.כאשר מוסיפים לפלדה יותר מ-17% כרום ו-7% ניקל, המבנה הגבישי של הפלדה בטמפרטורה גבוהה, אוסטניט, מתייצב כך שהוא נמשך בכל הטמפרטורות מהנמוכות ביותר ועד כמעט נמס.

פלדת אל-חלד אוסטינית מכונה בדרך כלל סוג 'כרום-ניקל', והפלדות המרטנסיביות והפריטיות נקראות בדרך כלל 'סוג כרום ישר'.אלמנטים סגסוגים מסוימים המשמשים בפלדות אל חלד ומתכות ריתוך מתנהגים כייצבי אוסטניט ואחרים כייצבי פריט.מייצבי האוסטניט החשובים ביותר הם ניקל, פחמן, מנגן וחנקן.מייצבי הפריט הם כרום, סיליקון, מוליבדן וניוביום.איזון מרכיבי הסגסוגת שולט בכמות הפריט במתכת הריתוך.

ציונים אוסטניטיים מרותכים בקלות ובאופן משביע רצון מאלה המכילים פחות מ-5% ניקל.חיבורי ריתוך המיוצרים מפלדות אל חלד אוסטניטיות הם חזקים, רקיעים וקשיחים במצבם כשהם מרותכים.הם בדרך כלל אינם דורשים חימום מוקדם או טיפול בחום לאחר ריתוך.דרגות אוסטניטיות מהוות כ-80% מכמות הנירוסטה המרותכת, ומאמר מבוא זה מתמקד בהן רבות.

טבלה 1: סוגי נירוסטה ותכולת הכרום והניקל שלהם.

tstart{c,80%}

thead{Type|% Chromium|% Nickel|Types}

tdata{Austenitic|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}

tdata{Martensitic|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}

tdata{Ferritic|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}

tdata{Duplex|18 - 28%|4 - 8%|2205}

נוטה{}

כיצד לבחור את מתכת המילוי הנכונה אל חלד

אם חומר הבסיס בשתי הלוחות זהה, העיקרון המנחה המקורי היה פעם 'התחל בהתאמת חומר הבסיס'.זה עובד טוב במקרים מסוימים;כדי להצטרף לסוג 310 או 316, בחר את סוג המילוי המתאים.

כדי להצטרף לחומרים לא דומים, פעל לפי העיקרון המנחה הזה: 'בחר חומר מילוי שיתאים לחומר בעל סגסוגת גבוהה יותר.'כדי להצטרף ל-304 עד 316, בחר חומר מילוי 316.

למרבה הצער, ל'כלל ההתאמה' יש כל כך הרבה יוצאי דופן עד שעיקרון טוב יותר הוא, התייעצו עם טבלת בחירת מתכת מילוי.לדוגמה, סוג 304 הוא חומר הבסיס הנפוץ ביותר מנירוסטה, אבל אף אחד לא מציע אלקטרודה מסוג 304.

כיצד לרתך נירוסטה מסוג 304 ללא אלקטרודה מסוג 304

כדי לרתך אל חלד מסוג 304, השתמשו בחומר מילוי מסוג 308, שכן אלמנטי הסגסוג הנוספים בסוג 308 ייצבו טוב יותר את אזור הריתוך.

עם זאת, 308L הוא גם חומר מילוי מקובל.הסימן 'L' אחרי כל סוג מציין תכולת פחמן נמוכה.לנירוסטה מסוג 3XXL יש תכולת פחמן של 0.03% או פחות, בעוד שלנירוסטה רגילה מסוג 3XX יכולה להיות תכולת פחמן מקסימלית של 0.08%.

מכיוון שחומר מילוי מסוג L נופל באותו סיווג כמו המוצר שאינו מסוג L, המפיקים יכולים, וצריכים לשקול בחום, להשתמש בחומר מילוי מסוג L מכיוון שתכולת פחמן נמוכה יותר מפחיתה את הסיכון לבעיות קורוזיה בין-גרגירית.למעשה, המחברים טוענים שחומר מילוי מסוג L יהיה בשימוש נרחב יותר אם המפיקים פשוט יעדכנו את הנהלים שלהם.

יצרנים המשתמשים בתהליך GMAW עשויים לרצות לשקול שימוש בחומר מילוי מסוג 3XXSi, מכיוון שהוספת סיליקון משפרת את הרטיבות החוצה.במצבים שבהם לריתוך כתר גבוה או מחוספס, או שבהם שלולית הריתוך אינה מתחברת היטב באצבעות הרגליים של פילה או מפרק חיק, שימוש באלקטרודת GMAW מסוג Si יכול להחליק את חרוז הריתוך ולקדם איחוי טוב יותר.

אם משקעי קרביד מעוררים דאגה, שקול חומר מילוי מסוג 347, המכיל כמות קטנה של ניוביום.

כיצד לרתך פלדת אל חלד לפלדת פחמן

מצב זה מתרחש ביישומים שבהם חלק אחד של המבנה דורש פנים חיצוני עמיד בפני קורוזיה המחובר לאלמנט מבני מפלדת פחמן כדי להוזיל את העלות.כאשר מחברים חומר בסיס ללא אלמנטים מתגזרים לחומר בסיס עם אלמנטים מתגסוגים, השתמשו בחומר מילוי בעל סגסוגת יתר כך שהדילול בתוך מתכת הריתוך יתאזן או יהיה סגסוג גבוה יותר מהמתכת הבסיסית הנירוסטה.

לחיבור פלדת פחמן לסוג 304 או 316, כמו גם לחיבור פלדות אל חלד שונות, שקול אלקטרודה מסוג 309L עבור רוב היישומים.אם רוצים תוכן Cr גבוה יותר, שקול את סוג 312.

כהערת אזהרה, פלדות אל-חלד אוסטניטיות מציגות קצב התפשטות הגבוה בכ-50% מזה של פלדת פחמן.בחיבור, קצבי ההתפשטות השונים עלולים לגרום לסדקים עקב מתחים פנימיים אלא אם כן נעשה שימוש באלקטרודה ובפרוצדורה המתאימה.

השתמש בהליכי הניקוי הנכונים של הכנת הריתוך

בדומה למתכות אחרות, הסר תחילה שמן, שומן, סימנים ולכלוך בעזרת ממס ללא כלור.לאחר מכן, הכלל העיקרי של הכנת ריתוך אל חלד הוא 'הימנע מזיהום מפלדת פחמן כדי למנוע קורוזיה'.חברות מסוימות משתמשות בבניינים נפרדים עבור 'חנות הנירוסטה' ו'חנות הפחמן' שלהן כדי למנוע זיהום צולב.

הגדר גלגלי השחזה ומברשות אל חלד כ'אל חלד בלבד' בעת הכנת קצוות לריתוך.נהלים מסוימים דורשים ניקוי שני סנטימטרים אחורה מהמפרק.הכנת המפרק היא גם קריטית יותר, שכן פיצוי על חוסר עקביות עם מניפולציה של אלקטרודות קשה יותר מאשר עם פלדת פחמן.

השתמש בהליך הניקוי הנכון לאחר הריתוך כדי למנוע חלודה

כדי להתחיל, זכור מה עושה נירוסטה אל חלד: התגובה של כרום עם חמצן ליצירת שכבת הגנה של תחמוצת כרום על פני החומר.הנירוסטה מחלידה בגלל משקעי קרביד (ראה להלן) ובגלל שתהליך הריתוך מחמם את מתכת הריתוך עד לנקודה שבה תחמוצת פריטי יכולה להיווצר על פני הריתוך.בהשארה במצב מרותך, ריתוך תקין לחלוטין עשוי להראות 'עקבות עגלה של חלודה' בגבולות האזור המושפע מחום תוך פחות מ-24 שעות.

כדי ששכבה חדשה של תחמוצת כרום טהורה תוכל לתקן כראוי, נירוסטה דורשת ניקוי לאחר ריתוך על ידי ליטוש, כבישה, שחיקה או הברשה.שוב, השתמש במטחנות ובמברשות המוקדשים למשימה.

מדוע חוט ריתוך נירוסטה הוא מגנטי?

נירוסטה אוסטניטית לחלוטין אינה מגנטית.עם זאת, טמפרטורות הריתוך יוצרות גרגר גדול יחסית במבנה המיקרו, מה שגורם לכך שהריתוך רגיש לסדקים.כדי להפחית את הרגישות לפיצוח חם, יצרני האלקטרודות מוסיפים אלמנטים מתגזרים, כולל פריט.שלב הפריט גורם לגרגרים האוסטניטיים להיות הרבה יותר עדינים, ולכן הריתוך הופך עמיד יותר לסדקים.

מגנט לא יידבק לסליל של חומר מילוי אל-חלד אוסטניטי, אבל אדם המחזיק במגנט עשוי להרגיש משיכה קלה בגלל הפריט שנשמר.למרבה הצער, זה גורם למשתמשים מסוימים לחשוב שהמוצר שלהם סומן לא נכון או שהם משתמשים במתכת מילוי שגויה (במיוחד אם הם קרעו את התווית מסלסלת התיל).

הכמות הנכונה של פריט באלקטרודה תלויה בטמפרטורת השירות של היישום.לדוגמה, יותר מדי פריט גורם לריתוך לאבד את הקשיחות שלו בטמפרטורות נמוכות.לפיכך, למילוי מסוג 308 עבור יישום צנרת LNG יש מספר פריט בין 3 ל-6, לעומת מספר פריט של 8 עבור מילוי סטנדרטי מסוג 308.בקיצור, מתכות מילוי עשויות להיראות דומות בהתחלה, אבל הבדלים קטנים בהרכב חשובים.

האם יש דרך קלה לרתך פלדות אל חלד דופלקס?

בדרך כלל, לפלדות אל-חלד דופלקס יש מבנה מיקרו המורכב מכ-50% פריט ו-50% אוסטניט.במילים פשוטות, הפריט מספק חוזק גבוה ועמידות מסוימת בפני פיצוח קורוזיה בעוד שהאוסטניט מספק קשיחות טובה.שני השלבים בשילוב מעניקים לפלדות הדופלקס את התכונות האטרקטיביות שלהן.מגוון רחב של פלדות אל חלד דופלקס זמין, כאשר הנפוצה ביותר היא סוג 2205;זה מכיל 22% כרום, 5% ניקל, 3% מוליבדן ו-0.15% חנקן.

בעת ריתוך פלדת אל-חלד דופלקסית, יכולות להיווצר בעיות אם במתכת הריתוך יש יותר מדי פריט (החום מהקשת גורם לאטומים להתארגן במטריצת פריט).כדי לפצות, מתכות מילוי צריכות לקדם את המבנה האוסטניטי עם תכולת סגסוגת גבוהה יותר, בדרך כלל 2 עד 4% יותר ניקל מאשר במתכת הבסיס.לדוגמה, חוט עם ליבות שטף עבור ריתוך מסוג 2205 עשוי להיות בעל 8.85% ניקל.

תכולת הפריט הרצויה יכולה לנוע בין 25 ל-55% לאחר הריתוך (אך יכולה להיות גבוהה יותר).שים לב שקצב הקירור חייב להיות איטי מספיק כדי לאפשר לאוסטניט להתחדש, אך לא איטי עד כדי יצירת פאזות בין-מתכתיות, ולא מהיר מדי כדי ליצור פריט עודף באזור מושפע החום.פעל לפי הנהלים המומלצים של היצרן לתהליך הריתוך ולמתכת המילוי שנבחרה.

התאמת פרמטרים בעת ריתוך נירוסטה

עבור יצרנים שמכוונים כל הזמן פרמטרים (מתח, זרם, אורך קשת, השראות, רוחב דופק וכו') בעת ריתוך נירוסטה, האשם הטיפוסי הוא הרכב מתכת מילוי לא עקבי.בהתחשב בחשיבותם של אלמנטים סגסוגים, וריאציות של הרבה לחלק בהרכב הכימי עלולות להשפיע באופן ניכר על ביצועי הריתוך, כגון הרטבה לקויה או שחרור סיגים קשה.שינויים בקוטר האלקטרודות, ניקיון פני השטח, היציקה והסליל משפיעים גם על הביצועים ביישומי GMAW ו-FCAW.

בקרת משקעי קרביד בקרה בנירוסטה אוסטניטית

בטמפרטורות בטווח של 426-871 מעלות צלזיוס, תכולת פחמן העולה על 0.02% נודדת לגבולות התבואה של המבנה האוסטניטי, שם הוא מגיב עם כרום ליצירת כרום קרביד.אם הכרום קשור לפחמן, הוא אינו זמין לעמידות בפני קורוזיה.כאשר נחשפים לסביבה קורוזיבית, נוצרת קורוזיה בין-גרגירית, המאפשרת את אכילת גבולות התבואה.

כדי לשלוט על משקעי קרביד, שמרו על תכולת הפחמן נמוכה ככל האפשר (0.04% מקסימום) על ידי ריתוך עם אלקטרודות דלת פחמן.ניתן לקשור פחמן גם על ידי ניוביום (לשעבר קולומביום) וטיטניום, שיש להם זיקה חזקה יותר לפחמן מאשר לכרום.אלקטרודות מסוג 347 מיוצרות למטרה זו.

כיצד להתכונן לדיון על בחירת מתכת מילוי

לכל הפחות, אסוף מידע על השימוש הסופי של החלק המרותך, כולל סביבת השירות (במיוחד טמפרטורות הפעלה, חשיפה לאלמנטים קורוזיביים ומידת העמידות הצפויה בפני קורוזיה) וחיי השירות הרצויים.מידע על תכונות מכניות נדרשות בתנאי הפעלה עוזר מאוד, כולל חוזק, קשיחות, משיכות ועייפות.

רוב יצרני האלקטרודות המובילים מספקים ספרי הדרכה לבחירת מתכת מילוי, והמחברים אינם יכולים להדגיש נקודה זו יתר על המידה: יש להתייעץ עם מדריך יישומי מתכת מילוי או ליצור קשר עם המומחים הטכניים של היצרן.הם שם כדי לעזור בבחירת אלקטרודת הנירוסטה הנכונה.

למידע נוסף על מתכות מילוי הנירוסטה של ​​TYUE וליצירת קשר עם מומחי החברה לקבלת ייעוץ, היכנסו לאתר www.tyuelec.com.