Sudarea oțelului inoxidabil

Sudarea oțelului inoxidabil necesită o atenție suplimentară la proprietățile materialului, controlul căldurii și curățenia pentru a evita defecte precum deformarea, fisurarea și sensibilizarea. În timpul sudării, temperaturile oțelului inoxidabil adiacent sudurii ating niveluri la care au loc transformări microstructurale și, prin urmare, sudarea TIG este cea mai comună tehnică datorită preciziei și adecvării sale pentru caracteristicile oțelului inoxidabil.

 

Descriere

 

Oțelul inoxidabil este clasificat în diferite tipuri în funcție de microstructură și compoziție, care îi influențează proprietățile mecanice, rezistența la coroziune și sudarea. Principalele tipuri sunt oțelurile inoxidabile austenitice, feritice, martensitice, duplex și cu întărire prin precipitare-și fiecare tip are considerații specifice de sudare și tehnici de sudare adecvate din cauza diferențelor de conductivitate termică, expansiune termică și susceptibilitate la defecte precum fisurarea sau sensibilizarea.

 

 

Tipuri de oțel inoxidabil și tehnici de sudare

 

Oțelurile inoxidabile sunt aliaje pe bază de fier-conțin 15% sau mai mult crom împreună cu un anumit procent de nichel, care pot oferi proprietăți extraordinare de rezistență-la coroziune. Conținutul de crom poate fi ajustat împreună cu alte elemente de aliere pentru a îndeplini cerințele specifice de utilizare finală sau de fabricație, iar mai jos este o prezentare generală a celor mai comune tipuri de oțel inoxidabil.

 

• √Oțel inoxidabil austenitic

Crom ridicat (16-26%) și nichel (6-22%), adesea cu molibden (de exemplu, 304, 316). Este nemagnetic, are o rezistență excelentă la coroziune și o bună formabilitate și este predispus la sensibilizare (precipitări de carbură) dacă este expus la 450-850 de grade pentru perioade lungi, ceea ce duce la coroziune intergranulară. În plus, are o expansiune termică ridicată și o conductivitate termică scăzută, ceea ce crește riscul de distorsiune. Clasele populare sunt 304, 304L (low carbon), 316, 316L (low carbon), 321 (stabilizate cu titan). Datorită proprietăților lor bune de rezistență la coroziune, acestea sunt utilizate pe scară largă în echipamentele de prelucrare a alimentelor, rezervoare chimice, conducte, construcții, infrastructură, telecomunicații și industriile medicale.

Tehnici de sudare adecvate

1. 1. Sudarea TIG (GTAW) este foarte recomandată pentru secțiuni subțiri și aplicații critice datorită controlului precis al căldurii, minimizând sensibilizarea și distorsiunea. Utilizați gaz de protecție argon sau argon-heliu.
2. 2. Sudarea MIG/MAG (GMAW) este mai potrivită pentru secțiuni mai groase și producție mai rapidă, folosind un tri-gaz de amestec (argon, heliu, CO2) pentru a stabiliza arcul și poate reduce stropii.
3. 3. Sudarea cu stick (SMAW) este utilizată în mod normal pentru reparații pe teren sau aplicații ne-critice cu electrozi cu conținut scăzut de-carbon (de exemplu, E308L pentru 304L).

•  
• √Oțel inoxidabil feritic

Crom ridicat (10,5-30%), nichel scăzut și carbon scăzut (de exemplu, 430), este magnetic, rezistență moderată la coroziune și costuri mai mici decât clasele austenitice. Între timp, este mai puțin predispus la sensibilizare, dar susceptibil la creșterea și fragilizarea boabelor la temperaturi ridicate și are o expansiune termică mai mică decât gradele austenitice, reducând riscul de distorsiune. Clasele comune sunt 409, 430, 439, iar acest tip de metal feritic a fost utilizat pe scară largă pentru sistemele de evacuare auto, aparate de bucătărie și echipamente industriale.

Tehnici de sudare adecvate:

1. 1. Sudarea TIG (GTAW) este potrivită pentru secțiuni subțiri și suduri de-înaltă calitate, care pot oferi un control bun asupra aportului de căldură pentru a preveni creșterea boabelor.
2. 2. Sudarea MIG/MAG (GMAW) eficientă pentru materiale mai groase și sudare mai rapidă. Utilizați gaz de protecție pe bază de argon-cu CO2 scăzut pentru a evita oxidarea excesivă.
3. 3. Sudura cu stick (SMAW) acceptabilă pentru aplicații ne-critice cu electrozi corespunzători (de exemplu, E430).

 

• √Oțel inoxidabil martensitic

Crom ridicat (11,5-18%), carbon moderat și nichel scăzut (de exemplu, 410) și are magnetic, rezistență ridicată și duritate, dar rezistență la coroziune mai mică în comparație cu alte tipuri. Prin urmare, este susceptibil la fisurarea-indusă de hidrogen și necesită preîncălzire și tratament termic după sudare pentru a evita fragilitatea. Are conductivitate termică ridicată și dilatare termică mai mică. Clasele comune sunt 410, 420, 440 și sunt utilizate pe scară largă pentru instrumente chirurgicale și palete de turbine.

Tehnici de sudare adecvate:

1. 1. Sudarea TIG (GTAW), potrivită pentru precizie și control asupra aportului de căldură prin utilizarea gazului de protecție argon.
2. 2. Stick Welding (SMAW), utilizat pe scară largă pentru reparații sau secțiuni mai groase cu electrozi potriviți (de exemplu, E410).
3. 3. Sudarea MIG/MAG (GMAW), mai puțin obișnuită, dar poate fi folosită pentru materiale mai groase cu parametri controlați.

 

• √Oțel inoxidabil duplex

Amestecul echilibrat de austenită și ferită cu crom (20-30%), molibden și azot (de exemplu, 2205) și combină rezistență ridicată și rezistență excelentă la coroziune, în special în medii cu clorură. În timp ce, este susceptibil la formarea fazei sigma (intermetalice fragile) dacă este sudat necorespunzător la temperaturi ridicate. Are dilatare termică moderată și conductivitate. Clasele comune sunt 2205, 2507 etc și sunt utilizate pe scară largă în conducte de petrol și gaze, procesare chimică, medii marine.

Tehnici de sudare adecvate:

1. 1. Sudarea TIG (GTAW), ideală pentru suduri de-înaltă calitate cu aport de căldură controlat pentru a evita formarea fazei sigma prin utilizarea gazului de protecție cu argon sau argon-azot.
2. 2. Sudarea MIG/MAG (GMAW), potrivită pentru secțiuni mai groase, cu gaz de protecție adecvat (amestec de argon-heliu cu CO2 scăzut).
3. 3. Stick Welding (SMAW) pentru sudarea pe teren cu electrozi duplex-specifici (de exemplu, E2209).

 

• √Precipitații-Oțel inoxidabil întărit

Conțin elemente de aliere precum aluminiu, cupru sau niobiu pentru întărire prin tratament termic (de exemplu, 17-4 PH) și are o rezistență ridicată și o rezistență moderată la coroziune, ceea ce necesită sudare controlată pentru a evita supra-îmbătrânirea sau pierderea proprietăților mecanice. Clasele populare sunt 17-4 PH, 15-5 PH și sunt utilizate pe scară largă pentru componente aerospațiale, reactoare nucleare, elemente de fixare de înaltă rezistență.

Tehnici de sudare adecvate:

1. 1. Sudarea TIG (GTAW) pentru precizie și aport minim de căldură pentru a păstra proprietățile mecanice.
2. 2. Sudarea MIG/MAG (GMAW), potrivită utilizată pentru secțiuni mai groase cu parametri controlați.

 

 

Considerații pentru sudarea oțelului inoxidabil

 

Oțelul inoxidabil are o conductivitate termică ridicată și o dilatare termică scăzută, ceea ce duce la un risc mai mare de deformare și deformare în timpul sudării. În plus, este predispus la sensibilizare (pierderea rezistenței la coroziune) dacă este expus la temperaturi ridicate pentru prea mult timp, în special în clasele austenitice precum 304 și 316. Pentru a evita aceste defecte de sudare, sudorul trebuie să nu ia în considerare următoarele aspecte:

 

• √Pre-curățare

Curățați îmbinarea de sudură de contaminanți precum vopsele, ulei, grăsime, grunduri, compuși de tăiere și alte hidrocarburi. Astfel de contaminanți pot introduce carbon în sudură, pot afecta rezistența la coroziune și pot slăbi îmbinarea. O notă importantă este că sudorul trebuie să folosească o perie specială din oțel inoxidabil pentru a curăța îmbinarea și să se asigure că nu folosește o perie, folosită anterior pe oțel carbon, deoarece aceasta ar putea contamina piesa de prelucrat din oțel inoxidabil.

• √Selectarea umpluturii

Alegerea materialului de umplutură adecvat în funcție de scopul lucrării și acesta se va potrivi cu calitatea oțelului inoxidabil, obținând aproape aceleași proprietăți.

• √Proiectarea îmbinării sudate

Designul îmbinării sudate completează structura sudurii, tehnica de sudare și materialul și este unul dintre principalii factori care vor determina rezistența și calitatea sudurilor. Prin urmare, este esențial să înțelegem forțele aplicate sudurilor, iar integrarea acestora în proiectarea îmbinării va preveni defecțiunile structurale.

• √Selectarea gradului

Selectarea gradului, diferitele clase (de exemplu, austenitic, feritic, martensitic, duplex) se comportă diferit, gradele cu emisii scăzute de carbon (de exemplu, 304L, 316L) pot minimiza riscul de precipitare a carburilor și de coroziune intergranulară.

• √Controlul intrării de căldură

Controlul aportului de căldură, căldura excesivă poate provoca creșterea granulelor, deformarea și pierderea rezistenței la coroziune și este înțelept să utilizați un aport scăzut de căldură și să evitați expunerea prelungită la temperaturi ridicate. În general, curentul de sudare ar trebui să fie cu aproximativ 20% mai mic decât pentru oțelul carbon pentru a preveni coroziunea.

• √Gaz de protecție

Shielding Gas, alegerea gazului de protecție în procese precum sudarea MIG și TIG este crucială în protejarea bazinului de sudură de contaminare. Compoziția corectă a gazului de protecție va reduce riscul defectelor de sudură și va îmbunătăți rezultatul general al sudurii.

 

Prin urmare, pentru a realiza sudarea sunetă, un sudor cu experiență trebuie să ia în considerare un parametru cuprinzător, inclusiv calitatea oțelului inoxidabil, tehnica de sudare, aportul de căldură, gazul de protecție, alimentarea cu energie, unghiul pistolului, viteza de deplasare și rata de depunere. Numai folosind eficient acești parametri de sudare, sudorul poate realiza suduri de înaltă și consistentă calitate.

 

Defecte și Prevenții

 

Cele mai frecvente defecte de sudare în oțel inoxidabil includ fisuri, porozitate, incluziuni de zgură, lipsă de fuziune, pătrundere incompletă, subtăieri, stropire și deformare, împreună cu contaminarea din particule de fier, nuanțe de căldură și degradarea sudurii. Aceste defecte reduc proprietățile mecanice ale sudurii și rezistența la coroziune și pot rezulta din curățarea necorespunzătoare, setările incorecte ale electrodului/gazului, aportul excesiv de căldură sau conductivitatea termică scăzută.

 

• √Colmatare

Oțelul inoxidabil are o conductivitate termică scăzută și o expansiune termică ridicată, făcându-l susceptibil la deformare. Aportul excesiv de căldură în timpul sudării sau o schimbare rapidă a temperaturii pune metalul sub presiune, ducând la distorsiuni pe măsură ce se răcește. Cea mai comună soluție este reducerea aportului de căldură evitând în același timp calitatea slabă a sudurii din cauza fuziunii incomplete între piesele de prelucrat, iar o altă soluție este crearea unui radiator prin strângerea cuprului sau alama în spatele sau lângă cusătura de sudură, absorbind căldura inutilă.

 

• √Cracare

Fisurile pot apărea în timpul sau după sudare și pot fi influențate de stres termic ridicat sau viteze de răcire necorespunzătoare.

Există două tipuri principale de fisurare: fisurarea la cald și fisurarea la rece. Fisurarea la cald are loc în timpul solidificării procesului de sudare din cauza cantității excesive de impurități, cum ar fi sulful sau fosforul din sudare, care poate scădea punctul de topire al anumitor zone, provocând formarea de fisuri pe măsură ce metalul se solidifică. Apare adesea în zonele-de temperatură ridicată ale sudurii. Fisurarea la rece are loc după ce sudarea s-a răcit pentru o perioadă de timp, de la câteva ore până la câteva zile, și este adesea cauzată de stresul rezidual rămas în metal după sudare sau de hidrogenul care este absorbit în sudare. Pentru a preveni fisurarea, este înțelept să folosiți materialele de umplutură potrivite și să controlați cu mare atenție viteza de răcire, în timp ce preîncălzirea materialului de bază ar putea fi o modalitate bună de a reduce stresul termic înainte de sudare.

 

• √Porozitate

Este un defect în care buzunarele de gaz sunt prinse în suduri, ducând la mici goluri sau cavități și este adesea cauzată de contaminanți precum murdăria, uleiul, rugina, care pot introduce gaze în sudare. Aceste gaze sunt apoi prinse în bazinul de sudură topit, formând goluri pe măsură ce metalul se răcește. Folosirea necorespunzătoare a gazului de protecție poate provoca, de asemenea, porozitate. Umiditatea și umezeala de pe materialul de bază sau materialele de umplutură se pot vaporiza în timpul sudării, creând bule de gaz în sudare. Prin urmare, este important să păstrați materialul de bază și tijele de umplutură curate și uscate și să utilizați gazul de protecție corect pentru a menține un flux constant pe tot parcursul procesului de sudare.

 

• √Săraca Fusion

Fuziunea slabă are loc atunci când metalul de sudură nu fuzionează corect cu materialul de bază și creează puncte slabe în îmbinare în care cele două materiale nu sunt complet îmbinate. Acest lucru poate reduce serios rezistența totală a sudurii și crește riscul de eșec. Acest defect este adesea cauzat de căldură insuficientă, unghi incorect de sudare, viteza mare de deplasare.

 

• √Stropi de sudură

Sunt mici picături de metal topit care sunt împinse din bazinul de sudură în timpul sudării și nu slăbesc cu adevărat sudura. Cu toate acestea, ele afectează aspectul, ceea ce poate duce la lucrări inutile după tratament. Stropirile sunt adesea cauzate de setarile de curent ridicat care pot produce stropii excesive, deoarece metalul topit este aruncat violent din bazinul de sudura. Lungimea incorectă a arcului și gazul de protecție necorespunzător pot cauza, de asemenea, stropire în timpul sudării oțelului inoxidabil. Prin urmare, este important să reduceți stropii, să ajustați setările curente și să mențineți un arc stabil între timp folosind gazul de protecție corect, cu un flux constant în toată sudarea.

 

 

Sudarea oțelului inoxidabil necesită atenție la mulți parametri, cum ar fi proprietățile materialului, gazul de protecție, materialele de umplere, aportul de căldură și curățenia, pentru a evita defecte precum deformarea, fisurarea și sensibilizarea. Sudorii cu experiență de la Fabmann urmează cele mai bune practici pentru a seta mașina cu tensiunea, amperajul corect și știu cum să sudeze cu viteza de deplasare corectă pe baza grosimii materialului din oțel inoxidabil și a tipului de oțel inoxidabil pentru a obține suduri de înaltă calitate rezistente la coroziune-. Fabmann furnizează suporturi personalizate din oțel inoxidabil de înaltă calitate pentru industria energiei solare, piese de mașini șicapace de aerisirepentru sectorul constructiilor de case.