Stal nierdzewna niekoniecznie jest trudna w obróbce, ale wymaga szczególnej dbałości o szczegóły podczas spawania.Nie rozprasza ciepła jak stal miękka czy aluminium i traci część swojej odporności na korozję, jeśli zrobi się zbyt gorąco.Najlepsze praktyki pomagają zachować odporność na korozję.Zdjęcie: Miller Electric
Odporność na korozję stali nierdzewnej sprawia, że jest to atrakcyjny wybór do wielu ważnych zastosowań w rurociągach, w tym do żywności i napojów o wysokiej czystości, produktów farmaceutycznych, zbiorników ciśnieniowych i produktów petrochemicznych.Jednakże materiał ten nie rozprasza ciepła jak stal miękka czy aluminium, a niewłaściwe techniki spawania mogą zmniejszyć jego odporność na korozję.Zastosowanie zbyt dużej ilości ciepła i użycie niewłaściwego spoiwa to dwie przyczyny.
Przestrzeganie najlepszych praktyk spawania stali nierdzewnej może pomóc poprawić wyniki i zapewnić utrzymanie odporności metalu na korozję.Ponadto unowocześnienie procesów spawania może zwiększyć produktywność bez utraty jakości.
Podczas spawania stali nierdzewnej wybór spoiwa ma kluczowe znaczenie dla kontrolowania zawartości węgla.Metal wypełniający używany do spawania rur ze stali nierdzewnej musi poprawiać wydajność spawania i spełniać wymagania wydajnościowe.
Szukaj spoiw o oznaczeniu „L”, takich jak ER308L, ponieważ zapewniają one niższą maksymalną zawartość węgla, co pomaga utrzymać odporność na korozję w stopach stali nierdzewnej o niskiej zawartości węgla.Spawanie materiałów o niskiej zawartości węgla ze standardowymi spoiwami zwiększa zawartość węgla w spoinie, a tym samym zwiększa ryzyko korozji.Unikaj spoiw typu „H”, ponieważ mają one wyższą zawartość węgla i są przeznaczone do zastosowań wymagających wyższej wytrzymałości w podwyższonych temperaturach.
Podczas spawania stali nierdzewnej ważny jest również wybór spoiwa o niskiej zawartości pierwiastków śladowych (tzw. śmieci).Są to pierwiastki pozostałościowe z surowców stosowanych do produkcji metali wypełniających i obejmują antymon, arsen, fosfor i siarkę.Mogą znacząco wpływać na odporność korozyjną materiału.
Ponieważ stal nierdzewna jest bardzo wrażliwa na dopływ ciepła, przygotowanie połączeń i właściwy montaż odgrywają kluczową rolę w zarządzaniu ciepłem w celu utrzymania właściwości materiału.Szczeliny między częściami lub nierówne dopasowanie wymagają dłuższego pozostawienia palnika w jednym miejscu, a do wypełnienia tych szczelin potrzebna jest większa ilość spoiwa.Powoduje to gromadzenie się ciepła w dotkniętym obszarze, powodując przegrzanie elementu.Nieprawidłowy montaż może również utrudnić zamknięcie szczelin i uzyskanie wymaganej penetracji spoiny.Zadbaliśmy o to, aby części były jak najbardziej zbliżone do stali nierdzewnej.
Bardzo ważna jest także czystość tego materiału.Nawet najmniejsza ilość zanieczyszczeń lub brudu w spoinie może prowadzić do defektów, które zmniejszają wytrzymałość i odporność na korozję produktu końcowego.Aby oczyścić metal nieszlachetny przed spawaniem, należy użyć specjalnej szczotki do stali nierdzewnej, która nie była używana do stali węglowej lub aluminium.
W przypadku stali nierdzewnych uczulenie jest główną przyczyną utraty odporności na korozję.Dzieje się tak, gdy temperatura spawania i szybkość chłodzenia ulegają zbyt dużym wahaniom, co powoduje zmianę mikrostruktury materiału.
Ta zewnętrzna spoina na rurze ze stali nierdzewnej została zespawana metodą GMAW i kontrolowanym natryskiem metalu (RMD), a spoina graniowa nie była płukana wstecznie i miała podobny wygląd i jakość do spawania wstecznego metodą GTAW.
Kluczowym elementem odporności na korozję stali nierdzewnej jest tlenek chromu.Jeśli jednak zawartość węgla w spoinie jest zbyt wysoka, tworzą się węgliki chromu.Wiążą chrom i zapobiegają tworzeniu się niezbędnego tlenku chromu, dzięki czemu stal nierdzewna jest odporna na korozję.Bez wystarczającej ilości tlenku chromu materiał nie będzie miał pożądanych właściwości i nastąpi korozja.
Zapobieganie uczuleniom sprowadza się do doboru metalu wypełniającego i kontroli dopływu ciepła.Jak wspomniano wcześniej, podczas spawania stali nierdzewnej ważny jest wybór spoiwa o niskiej zawartości węgla.Jednak czasami węgiel jest wymagany, aby zapewnić wytrzymałość w niektórych zastosowaniach.Kontrola ciepła jest szczególnie ważna, gdy nie są odpowiednie metale wypełniające o niskiej zawartości węgla.
Zminimalizuj czas, w którym spoina i HAZ znajdują się w wysokich temperaturach, zwykle od 950 do 1500 stopni Fahrenheita (500 do 800 stopni Celsjusza).Im mniej czasu spędzisz na lutowaniu w tym zakresie, tym mniej ciepła wygenerujesz.Zawsze sprawdzaj i przestrzegaj temperatury międzyściegowej podczas stosowanej procedury spawania.
Inną opcją jest użycie metali wypełniających ze składnikami stopowymi, takimi jak tytan i niob, aby zapobiec tworzeniu się węglików chromu.Ponieważ te składniki wpływają również na wytrzymałość i udarność, te spoiwa nie mogą być stosowane we wszystkich zastosowaniach.
Spawanie graniowe metodą spawania łukiem wolframowym w gazie (GTAW) to tradycyjna metoda spawania rur ze stali nierdzewnej.Zwykle wymaga to płukania wstecznego argonem, aby zapobiec utlenianiu spodniej strony spoiny.Jednakże w przypadku rur i rurek ze stali nierdzewnej coraz powszechniejsze staje się stosowanie procesów spawania drutowego.W takich przypadkach ważne jest zrozumienie, w jaki sposób różne gazy osłonowe wpływają na odporność materiału na korozję.
Spawanie łukiem gazowym (GMAW) stali nierdzewnej tradycyjnie wykorzystuje argon i dwutlenek węgla, mieszaninę argonu i tlenu lub mieszaninę trzech gazów (hel, argon i dwutlenek węgla).Zazwyczaj mieszaniny te składają się głównie z argonu lub helu i zawierają mniej niż 5% dwutlenku węgla, ponieważ dwutlenek węgla może wprowadzić węgiel do stopionej kąpieli i zwiększyć ryzyko uczulenia.Czysty argon nie jest zalecany do stali nierdzewnej GMAW.
Drut proszkowy do stali nierdzewnej przeznaczony jest do stosowania z tradycyjną mieszaniną 75% argonu i 25% dwutlenku węgla.Topniki zawierają składniki mające na celu zapobieganie zanieczyszczeniu spoiny węglem z gazu osłonowego.
W miarę ewolucji procesów GMAW ułatwiono spawanie rur i rur ze stali nierdzewnej.Chociaż niektóre zastosowania mogą nadal wymagać procesu GTAW, zaawansowana obróbka drutu może zapewnić podobną jakość i wyższą produktywność w wielu zastosowaniach stali nierdzewnej.
Spoiny ID ze stali nierdzewnej wykonane przy użyciu GMAW RMD mają podobną jakość i wygląd do odpowiednich spoin OD.
Ściegi korzeniowe wykorzystujące zmodyfikowany proces GMAW zwarciowy, taki jak kontrolowane osadzanie metalu Millera (RMD), eliminują płukanie wsteczne w niektórych zastosowaniach austenitycznej stali nierdzewnej.Po warstwie graniowej RMD można wykonać spawanie pulsacyjne metodą GMAW lub spawanie łukowe rdzeniem topnikowym w celu wypełnienia i zamknięcia warstwy, co pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze w porównaniu z metodą GTAW z płukaniem zwrotnym, zwłaszcza w przypadku większych rur.
RMD wykorzystuje precyzyjnie kontrolowane zwarciowe przenoszenie metalu, aby stworzyć cichy, stabilny łuk i jeziorko spawalnicze.Zmniejsza to ryzyko zimnych zakładek lub braku stopienia, zmniejsza rozpryski i poprawia jakość grani rur.Precyzyjnie kontrolowane przenoszenie metalu zapewnia również równomierne osadzanie kropel i łatwiejszą kontrolę jeziorka spawalniczego, kontrolując w ten sposób dopływ ciepła i prędkość spawania.
Nietradycyjne procesy mogą poprawić wydajność spawania.W przypadku korzystania z RMD prędkość spawania można zmieniać w zakresie od 6 do 12 ipm.Ponieważ proces ten poprawia wydajność bez dodatkowego nagrzewania części, pomaga utrzymać wydajność i odporność na korozję stali nierdzewnej.Zmniejszenie ciepła doprowadzonego do procesu pomaga również kontrolować deformację podłoża.
Ten pulsacyjny proces GMAW zapewnia krótsze długości łuku, węższe stożki łuku i mniejsze zużycie ciepła niż konwencjonalny strumień pulsacyjny.Ponieważ proces jest zamknięty, dryf łuku i wahania odległości od końcówki do miejsca pracy są praktycznie wyeliminowane.Ułatwia to kontrolę jeziorka spawalniczego zarówno podczas spawania na miejscu, jak i podczas spawania poza stanowiskiem pracy.Wreszcie, połączenie pulsacyjnego GMAW do wypełniania i zamykania ściegów z RMD do ściegu graniowego umożliwia wykonywanie procesów spawania jednym drutem i jednym gazem, redukując czas zmiany procesu.
Tube & Pipe Journal powstał w 1990 roku jako pierwszy magazyn poświęcony branży rur metalowych.Dziś pozostaje jedyną publikacją branżową w Ameryce Północnej i stała się najbardziej zaufanym źródłem informacji dla profesjonalistów zajmujących się rurami.
Dostępny jest teraz pełny cyfrowy dostęp do FABRICATOR, zapewniający łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Dostępny jest teraz pełny cyfrowy dostęp do The Tube & Pipe Journal, zapewniający łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Ciesz się pełnym cyfrowym dostępem do STAMPING Journal, czasopisma poświęconego rynkowi tłoczenia metali, zawierającego najnowsze osiągnięcia technologiczne, najlepsze praktyki i nowości branżowe.
Dostępny jest teraz pełny dostęp do cyfrowej edycji The Fabricator en Español, zapewniającej łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Instruktor spawania i artysta Sean Flottmann dołączył do podcastu The Fabricator na targach FABTECH 2022 w Atlancie, aby porozmawiać na czacie na żywo…
Czas publikacji: 12 stycznia 2023 r