Questu articulu di Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. spiega ciò chì ci vole à cunsiderà quandu si specificanu i metalli d'apportu per a saldatura di l'acciaiu inox.
E capacità chì rendenu l'acciaiu inox cusì attrattivu - a capacità di adattà e so proprietà meccaniche è a resistenza à a currusione è à l'ossidazione - aumentanu ancu a cumplessità di a selezzione di un metallu d'apportu adattatu per a saldatura. Per ogni data cumminazione di materiale di basa, unu di parechji tipi d'elettrodi pò esse adattatu, secondu i prublemi di costu, e cundizioni di serviziu, e proprietà meccaniche desiderate è una quantità di prublemi ligati à a saldatura.
Questu articulu furnisce u sfondate tecnicu necessariu per dà à u lettore una apprezzazione di a cumplessità di u tema è dopu risponde à alcune di e dumande più cumuni fatte à i fornitori di metalli d'apportu. Stabilisce linee guida generali per a selezzione di metalli d'apportu in acciaio inox adatti - è dopu spiega tutte l'eccezioni à queste linee guida! L'articulu ùn copre micca e procedure di saldatura, postu chì questu hè un tema per un altru articulu.
Quattru gradi, numerosi elementi di lega
Ci sò quattru categurie principali di acciaio inox:
austeniticu
martensiticu
ferriticu
Duplex
I nomi sò derivati da a struttura cristallina di l'acciaiu chì si trova nurmalmente à temperatura ambiente. Quandu l'acciaiu à bassu carbone hè riscaldatu sopra i 912 gradi C, l'atomi di l'acciaiu sò riorganizzati da a struttura chjamata ferrite à temperatura ambiente à a struttura cristallina chjamata austenite. À u raffreddamentu, l'atomi tornanu à a so struttura originale, ferrite. A struttura à alta temperatura, austenite, hè non magnetica, plastica è hà una resistenza inferiore è una duttilità maggiore cà a forma di ferrite à temperatura ambiente.
Quandu più di 16% di cromu hè aghjuntu à l'acciaiu, a struttura cristallina à temperatura ambiente, a ferrite, hè stabilizzata è l'acciaiu ferma in cundizione ferritica à tutte e temperature. Da quì u nome acciaio inox ferriticu hè applicatu à sta basa di lega. Quandu più di 17% di cromu è 7% di nichelu sò aghjuntu à l'acciaiu, a struttura cristallina à alta temperatura di l'acciaiu, l'austenite, hè stabilizzata in modu chì persiste à tutte e temperature da a più bassa à quasi fusione.
L'acciaiu inox austeniticu hè cumunamente chjamatu tipu "cromu-nichelu", è l'acciaii martensitichi è ferritichi sò cumunamente chjamati tipi "cromu drittu". Certi elementi di lega utilizati in l'acciaii inox è i metalli saldati si cumportanu cum'è stabilizzatori di austenite è altri cum'è stabilizzatori di ferrite. I stabilizzatori di austenite più impurtanti sò u nichelu, u carbone, u manganese è l'azotu. I stabilizzatori di ferrite sò u cromu, u siliciu, u molibdenu è u niobiu. L'equilibriu di l'elementi di lega cuntrolla a quantità di ferrite in u metallu saldatu.
I gradi austenitici sò saldati più facilmente è in modu soddisfacente chè quelli chì cuntenenu menu di u 5% di nichelu. I giunti di saldatura prudutti in acciai inossidabili austenitici sò forti, duttili è tenaci in u so statu appena saldati. Di solitu ùn necessitanu micca preriscaldamentu o trattamentu termicu post-saldatura. I gradi austenitici rapprisentanu circa l'80% di l'acciaiu inossidabile saldatu, è questu articulu introduttivu si concentra assai nantu à elli.
Tavula 1: Tipi d'acciaiu inox è u so cuntenutu di cromu è nichelu.
tstart{c,80%}
thead{Tipu|% Cromu|% Nichelu|Tipi}
tdata{Austeniticu|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Martensiticu|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Ferriticu|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Duplex|18 - 28%|4 - 8%|2205}
tende
Cumu sceglie u metallu di riempimentu inox currettu
Sè u materiale di basa in e duie piastre hè u listessu, u principiu guida originale era "Cuminciate per abbinà u materiale di basa". Questu funziona bè in certi casi; per unisce u Tipu 310 o 316, sceglite u Tipu di riempimentu currispundente.
Per unisce materiali dissimili, seguitate stu principiu guida: "sceglite un riempitivu chì currisponde à u materiale più alliatu". Per unisce 304 à 316, sceglite un riempitivu 316.
Sfurtunatamente, a "regula di currispundenza" hà tante eccezioni chì un principiu megliu hè di cunsultà una tavula di selezzione di metalli d'apportu. Per esempiu, u Tipu 304 hè u materiale di basa d'acciaiu inox più cumunu, ma nimu ùn offre un elettrodu di Tipu 304.
Cumu saldà l'acciaio inox di tipu 304 senza un elettrodu di tipu 304
Per saldà l'acciaio inox di u tipu 304, aduprate u riempitivu di u tipu 308, postu chì l'elementi di lega supplementari in u tipu 308 stabilizzeranu megliu a zona di saldatura.
Tuttavia, 308L hè ancu un riempitore accettabile. A designazione "L" dopu à qualsiasi Tipu indica un bassu cuntenutu di carbone. Un inox di Tipu 3XXL hà un cuntenutu di carbone di 0,03% o menu, mentre chì l'inox di Tipu 3XX standard pò avè un cuntenutu massimu di carbone di 0,08%.
Siccomu un riempitivu di Tipu L rientra in a listessa classificazione chè u pruduttu non-L, i fabricatori ponu, è devenu cunsiderà seriamente, l'usu di un riempitivu di Tipu L perchè un cuntenutu di carbone più bassu riduce u risicu di prublemi di corrosione intergranulare. In fatti, l'autori sustenenu chì u riempitivu di Tipu L saria più largamente utilizatu se i fabricatori aghjurnessinu simpliciamente e so procedure.
I fabricatori chì utilizanu u prucessu GMAW ponu ancu vulè cunsiderà l'usu di un riempitore di Tipu 3XXSi, postu chì l'aghjunta di silicone migliora a bagnatura. In situazioni induve a saldatura hà una corona alta o ruvida, o induve u bassu di saldatura ùn si lega micca bè à i pedi di un filetto o di un giuntu di sovrapposizione, l'usu di un elettrodu GMAW di Tipu Si pò liscià u cordone di saldatura è prumove una megliu fusione.
Sè a precipitazione di carburi hè una preoccupazione, cunsiderate un riempitore di Tipu 347, chì cuntene una piccula quantità di niobiu.
Cumu saldà l'acciaiu inox à l'acciaiu à u carbone
Sta situazione si verifica in applicazioni induve una parte di una struttura richiede una faccia esterna resistente à a currusione unita à un elementu strutturale in acciaio à u carbone per riduce u costu. Quandu si unisce un materiale di basa senza elementi di lega à un materiale di basa cù elementi di lega, aduprate un riempitivu sovraligatu in modu chì a diluzione in u metallu di saldatura si equilibra o sia più altamente legata chè u metallu di basa inossidabile.
Per unisce l'acciaiu à u carbone à u Tipu 304 o 316, è ancu per unisce acciai inossidabili dissimili, cunsiderate un elettrodu di Tipu 309L per a maiò parte di l'applicazioni. Sè si desidera un cuntenutu di Cr più altu, cunsiderate u Tipu 312.
Cum'è una nota di prudenza, l'acciai inossidabili austenitici mostranu una velocità di espansione chì hè circa 50 per centu più grande di quella di l'acciaiu à u carbone. Quandu sò uniti, e diverse velocità di espansione ponu causà crepe per via di tensioni interne, à menu chì ùn si utilizzi l'elettrodu è a prucedura di saldatura adatti.
Aduprate e procedure di pulizia di preparazione di saldatura currette
Cum'è cù l'altri metalli, prima caccià l'oliu, u grassu, i marchi è a sporcizia cù un solvente micca cloruratu. Dopu à quessa, a regula primaria di a preparazione di a saldatura in acciaio inox hè "Evità a contaminazione da l'acciaio à u carbone per impedisce a corrosione". Alcune cumpagnie utilizanu edifici separati per u so "officina in acciaio inox" è u so "officina à u carbone" per impedisce a contaminazione incrociata.
Designate e mole abrasive è e spazzole in acciaio inox cum'è "solu in acciaio inox" quandu preparate i bordi per a saldatura. Alcune procedure richiedenu a pulizia à dui pollici da a giunzione. A preparazione di a giunzione hè ancu più critica, postu chì cumpensà l'incongruenze cù a manipulazione di l'elettrodi hè più difficiule chè cù l'acciaio al carboniu.
Aduprate a prucedura curretta di pulizia dopu a saldatura per prevene a ruggine
Per principià, ricordate ciò chì rende un acciaio inox inox: a reazione di u cromu cù l'ossigenu per furmà un stratu protettivu d'ossidu di cromu nantu à a superficia di u materiale. L'acciaio inox arrugginisce per via di a precipitazione di carburi (vede quì sottu) è perchè u prucessu di saldatura riscalda u metallu saldatu à u puntu induve l'ossidu ferriticu pò furmà si nantu à a superficia di a saldatura. Lasciata in a cundizione cum'è saldata, una saldatura perfettamente sana puderia mustrà "tracce di vagone di ruggine" à i cunfini di a zona affettata da u calore in menu di 24 ore.
Per chì un novu stratu d'ossidu di cromu puru possi rifurmà si currettamente, l'acciaiu inox richiede una pulizia dopu a saldatura per lucidatura, decapaggio, smerigliatura o spazzolatura. Ancu una volta, aduprate smerigliatrici è spazzole dedicate à u compitu.
Perchè u filu di saldatura in acciaio inox hè magneticu?
L'acciaiu inox cumpletamente austeniticu ùn hè micca magneticu. Tuttavia, e temperature di saldatura creanu un granu relativamente grande in a microstruttura, ciò chì face chì a saldatura sia sensibile à e crepe. Per mitigà a sensibilità à e crepe à caldu, i pruduttori di elettrodi aghjunghjenu elementi di lega, cumprese a ferrite. A fase di ferrite face chì i grani austenitici sianu assai più fini, cusì a saldatura diventa più resistente à e crepe.
Un magnetu ùn si appiccicarà micca à una bobina di riempitivu in acciaio inox austeniticu, ma una persona chì tene un magnetu puderia sente una ligera tirata per via di a ferrite ritenuta. Sfurtunatamente, questu face chì certi utilizatori pensinu chì u so pruduttu hè statu mal etichettatu o chì stanu aduprendu u metallu di riempitivu sbagliatu (in particulare s'elli anu strappatu l'etichetta da u cestinu di filu).
A quantità curretta di ferrite in un elettrodu dipende da a temperatura di serviziu di l'applicazione. Per esempiu, troppu ferrite face chì a saldatura perda a so tenacità à basse temperature. Cusì, u riempitivu di Tipu 308 per una applicazione di tubazioni GNL hà un numeru di ferrite trà 3 è 6, paragunatu à un numeru di ferrite di 8 per u riempitivu standard di Tipu 308. In breve, i metalli di riempitivu ponu sembrà simili à prima vista, ma e piccule differenze di cumpusizione sò impurtanti.
Ci hè un modu faciule per saldà l'acciai inox duplex?
Tipicamente, l'acciai inossidabili duplex anu una microstruttura cumposta da circa 50% di ferrite è 50% di austenite. In termini simplici, a ferrite furnisce una alta resistenza è una certa resistenza à a frattura per corrosione sottu stress, mentre chì l'austenite furnisce una bona tenacità. E duie fasi in cumbinazione danu à l'acciai duplex e so proprietà attraenti. Una larga gamma d'acciai inossidabili duplex hè dispunibule, u più cumunu essendu u Tipu 2205; questu cuntene 22% di cromu, 5% di nichelu, 3% di molibdenu è 0,15% d'azotu.
Quandu si salda l'acciaiu inox duplex, i prublemi ponu nasce se u metallu di saldatura hà troppu ferrite (u calore di l'arcu face chì l'atomi si disponganu in una matrice di ferrite). Per cumpensà, i metalli d'apportu devenu prumove a struttura austenitica cù un cuntenutu di lega più altu, tipicamente da 2 à 4% in più di nichelu chè in u metallu di basa. Per esempiu, u filu animatu per a saldatura di u Tipu 2205 pò avè 8,85% di nichelu.
U cuntenutu di ferrite desideratu pò varià da 25 à 55% dopu a saldatura (ma pò esse più altu). Nutate bè chì a velocità di raffreddamentu deve esse abbastanza lenta per permette à l'austenite di rifurmà si, ma micca cusì lenta da creà fasi intermetalliche, nè troppu rapida da creà un eccessu di ferrite in a zona affettata da u calore. Seguitate e procedure raccomandate da u fabricatore per u prucessu di saldatura è u metallu d'apportu sceltu.
Ajustamentu di i parametri durante a saldatura di l'acciaiu inox
Per i fabricatori chì aghjustanu constantemente i parametri (tensione, amperaggio, lunghezza di l'arcu, induttanza, larghezza di l'impulsu, ecc.) quandu saldanu l'acciaiu inox, u culpevule tipicu hè una cumpusizione inconsistente di u metallu d'apportu. Data l'impurtanza di l'elementi di lega, e variazioni da lottu à lottu in a cumpusizione chimica ponu avè un effettu notevule nantu à e prestazioni di saldatura, cum'è una scarsa bagnatura o un rilasciu difficiule di scoria. E variazioni in u diametru di l'elettrodu, a pulizia di a superficia, a fusione è l'elica influenzanu ancu e prestazioni in l'applicazioni GMAW è FCAW.
Cuntrollu di a precipitazione di carburi in l'acciaiu inox austeniticu
À temperature trà 426 è 871 °C, un cuntenutu di carbone superiore à 0,02% migra versu i limiti di i grani di a struttura austenitica, induve reagisce cù u cromu per furmà carburu di cromu. Sè u cromu hè ligatu à u carbone, ùn hè micca dispunibule per a resistenza à a corrosione. Quandu hè espostu à un ambiente corrosivu, si verifica una corrosione intergranulare, chì permette di corrode i limiti di i grani.
Per cuntrullà a precipitazione di carburi, mantene u cuntenutu di carbone u più bassu pussibule (0,04% massimu) saldendu cù elettrodi à bassu carbone. U carbone pò ancu esse ligatu da u niobiu (prima columbiu) è u titaniu, chì anu una affinità più forte per u carbone chè u cromu. L'elettrodi di tipu 347 sò fatti per questu scopu.
Cumu preparà una discussione nantu à a selezzione di u metallu di riempimentu
À u minimu, raccoglie infurmazioni nantu à l'usu finale di a parte saldata, cumprese l'ambiente di serviziu (in particulare e temperature di funziunamentu, l'esposizione à elementi currusivi è u gradu di resistenza à a corrosione prevista) è a durata di vita desiderata. L'infurmazioni nantu à e proprietà meccaniche richieste in e cundizioni di funziunamentu aiutanu assai, cumprese a resistenza, a tenacità, a duttilità è a fatica.
A maiò parte di i principali pruduttori d'elettrodi furniscenu guide per a selezzione di u metallu d'apportu, è l'autori ùn ponu micca mette abbastanza l'accentu nantu à questu puntu: cunsultate una guida di l'applicazioni di u metallu d'apportu o cuntattate l'esperti tecnichi di u pruduttore. Sò quì per aiutà à selezziunà l'elettrodu d'acciaiu inox currettu.
Per più infurmazioni nantu à i metalli d'apportu in acciaio inox di TYUE è per cuntattà l'esperti di a cumpagnia per cunsiglii, visitate www.tyuelec.com.
Data di publicazione: 23 dicembre 2022