Неръждаемата стомана е вид стомана, която съдържа хром, което й придава силна устойчивост на ръжда. Въз основа на структурата си неръждаемата стомана се класифицира в четири основни типа: аустенитна, феритна, мартензитна идуплекс от неръждаема стомана. Всеки тип има уникални характеристики и специфични изисквания за заваряване.
Неръждаемата стомана се произвежда чрез добавяне на хром към стоманата, създавайки пасивирано състояние, което прави материала устойчив на ръжда. За да бъде ефективно това свойство, съдържанието на хром трябва да бъде поне 12%. За допълнително повишаване на устойчивостта на корозия често се добавят елементи като никел и молибден за укрепване на пасивиращия слой.
Като цяло „неръждаема стомана“ в общи линии включва както неръждаема, така и устойчива на киселина стомана. Докато неръждаемата стомана не винаги е устойчива на киселини, киселинноустойчивата стомана обикновено предлага превъзходна устойчивост на ръжда поради подобрения си химически състав.
Аустенитна неръждаема стомана и нейните заваръчни характеристики
Аустенитната неръждаема стомана съдържа голям процент хром и никел, като обикновено образува напълно аустенитна структура при стайна температура. Тази стомана предлага отлична пластичност, издръжливост и устойчивост на корозия. По време на заваряването обаче това представлява няколко предизвикателства:
Междукристална корозия:
Когато аустенитната неръждаема стомана остане в температурния диапазон от 450 градуса до 850 градуса за продължителен период от време, карбидите Cr23C6 могат да се утаят по границите на зърната, създавайки зони с изчерпване на хром и причинявайки междукристална корозия. Превантивните мерки включват използване на ултраниско съдържание на въглерод или стабилизирани заваръчни материали с елементи като титан или ниобий, прилагане на техники за заваряване с ниска топлина и извършване на обработка с разтвор след заваряване.
Горещи пукнатини:
Благодарение на високия си коефициент на топлинно разширение, аустенитната неръждаема стомана изпитва значително напрежение при свиване по време на охлаждане, което я прави податлива на горещо напукване. За да се предотврати това, съставът на заваръчния метал може да се регулира, за да образува дуплексна структура, като съдържанието на ферит се контролира между 3% и 5%. Освен това изборът на подходящо покритие на електрода може да намали рисковете от напукване.
Корозионно напукване под напрежение:
Заварените съединения в аустенитна неръждаема стомана могат да получат забавено напукване при напрежение на опън в специфични корозивни среди. Превантивните стратегии включват избор на съвместими материали за заваряване, осигуряване на правилно съвпадение между заваръчния шев и основния метал, използване на подходящи процеси на заваряване и прилагане на обработка за облекчаване на напрежението след заваряване.
Лошо образуване на заваръчен шев:
Поради високото съдържание на сплав и ниската течливост на разтопената вана, аустенитната неръждаема стомана може да доведе до лошо качество на заваръчната повърхност. За да се подобри формирането на заваръчния шев, могат да се използват техники като заваряване с волфрамов инертен газ (TIG) за коренови проходи, контролиране на температурния диапазон на чувствителност на засегнатата от топлина зона и прилагане на технология с тесен заваръчен шев.
Феритна неръждаема стомана и нейните заваръчни характеристики
Феритната неръждаема стомана съдържа 10,5% до 30% хром и има центрирана в тялото кубична решетъчна структура. Обикновено липсва никел, но може да включва малки количества молибден, титан или ниобий за подобрени свойства. Тази стомана има висока топлопроводимост, ниско термично разширение и отлична устойчивост на окисление и корозия под напрежение. Неговите заваръчни характеристики включват:
Заваряемост:
Поради ниския си коефициент на термично разширение, феритната неръждаема стомана е склонна да развива напрежения при заваряване, което може да причини напукване. Предварителното загряване преди заваряване и бавното охлаждане след това са от съществено значение за минимизиране на напрежението и избягване на напукване.
Междукристална корозия:
Феритната неръждаема стомана е склонна към междукристална корозия, особено когато съдържанието на въглерод е високо. За да се намали този риск, се препоръчва използването на нисковъглеродни или стабилизирани заваръчни материали.
Устойчивост на корозия:
Феритната неръждаема стомана предлага по-добра устойчивост на корозия от аустенитната316 неръждаема стомана, особено в среда с високо съдържание на хлор. Това го прави подходящ за агресивни корозивни условия.
Механични свойства:
Феритната неръждаема стомана има малко по-високо провлачване и якост на опън от нисковъглеродната стомана, но по-ниска пластичност. Трябва да се обърне специално внимание на поддържането на пластичността и якостта на заваръчния шев по време на заваряване.
Чупливост:
Феритната неръждаема стомана може да стане крехка при стайна температура, особено класовете с високо съдържание на хром. Контролирането на скоростта на охлаждане по време на заваряване и прилагането на подходяща термична обработка след заваряване може да смекчи този проблем.
Високотемпературна крехкост:
При повишени температури феритната неръждаема стомана може да стане крехка поради утаяване на карбид. Този риск може да бъде сведен до минимум чрез контролиране на съдържанието на въглерод и азот в стоманата.
Мартензитна неръждаема стомана и нейните заваръчни характеристики
Мартензитната неръждаема стомана е високовъглеродна неръждаема стомана с кубична решетъчна структура, центрирана в тялото. Постига висока якост и твърдост чрез термична обработка, но има относително ниска пластичност и издръжливост. Основните характеристики на заваряване включват:
Тенденция на втвърдяване:
Мартензитната неръждаема стомана има тенденция да образува твърда и крехка мартензитна структура при охлаждане след заваряване, което увеличава риска от чупливост и напукване в заварените съединения.
Предварително загряване и последваща топлинна обработка:
За да се намали напрежението при заваряване и да се предотврати напукване, предварителното загряване преди заваряване и термичната обработка след заваряване са от съществено значение. Тези мерки спомагат за възстановяване на здравината на заварената зона.
Заваръчни пукнатини:
Поради своята закаляемост и напрежение при заваряване, мартензитната неръждаема стомана е склонна към студено напукване, особено ако предварителното загряване и последващата топлинна обработка не са извършени правилно.
Избор на заваръчен материал:
Изборът на подходящи материали за заваряване е от решаващо значение. Електроди с ниско съдържание на водород или заваръчни телове, съответстващи на химическия състав на основния материал, обикновено се използват за намаляване на рисковете от напукване.
Процес на заваряване:
Изборът на правилния процес на заваряване, като електродъгово заваряване или заваряване с волфрамов инертен газ (TIG), и контролирането на параметрите на заваряване са от решаващо значение за постигане на висококачествени заварки.
Скорост на охлаждане:
Скоростта на охлаждане след заваряване значително влияе върху качеството на заварката. Бързото охлаждане увеличава риска от втвърдяване и напукване, докато бавното охлаждане може да намали якостта в заварената зона.
Така че осигуряването на високо качество и производителност на заваряване включва избор на подходящи материали за заваряване, контролиране на заваръчните параметри и извършване на подходящи обработки след заваряване. Задълбоченото разбиране на заваръчните характеристики на неръждаемата стомана е от решаващо значение за проектирането и производството на издръжливи машини.
