1. Įvadas
Nerūdijančio plieno suvirinimas pramonėje yra įprastas dalykas, bet kaip reikalais: kiekviena nerūdijančio plieno grupė (Austenitinis, feritas, Duplex, martensitic, kritulių grūdinimas, ir didelio lydinio markės) suteikia skirtingą metalurginį elgesį, kuris lemia proceso pasirinkimą, užpildo lydinys, Šilumos įvestis, prieš/po gydymo, ir tikrinimo režimus.
Tinkamai parinkus procesą ir valdant – apsauginės dujos, Šilumos įvestis, užpildo atitikmuo, tarplaidų temperatūra ir tinkamas valymas po suvirinimo – daugumą rūšių galima suvirinti, kad būtų užtikrintas patikimas stiprumas ir atsparumas korozijai.
Neteisingai taikoma praktika, Tačiau, sukelti karštą įtrūkimą, jautrumas, trapumas arba nepriimtinos korozijos savybės.
2. Kodėl nerūdijančio plieno suvirinamumas yra svarbus
Nerūdijantis plienasJo vertė slypi unikaliame dvigubame pažade: atsparumas korozijai (iš chromo turtingo oksido sluoksnio) ir konstrukcijos patikimumas (dėl pritaikytų mechaninių savybių).
Tokiose pramonės šakose kaip nafta & dujos, energijos generavimas, Cheminis apdorojimas, statyba, ir maisto įranga, daugumą nerūdijančio plieno komponentų gamybos metu reikia suvirinti, įrengimas, arba remontuoti.
Suvirinamumas nėra tik „gamybos patogumas“ – tai atšaka, užtikrinanti, kad šis pažadas pasitvirtintų suvirintuose komponentuose.
Prastas suvirinamumas kenkia pagrindinėms nerūdijančio plieno funkcijoms, priveda prie katastrofiškų nesėkmių, pernelyg didelės išlaidos, ir pramonės standartų nesilaikymas.
3. Pagrindiniai nerūdijančio plieno suvirinimo metalurginiai pagrindai
Nerūdijančio plieno suvirinamumas iš esmės yra kontroliuojamas jų Cheminė sudėtis ir kristalų struktūra.
Legiravimo elementai ne tik apibrėžia atsparumą korozijai, bet ir valdo, kaip nerūdijantis plienas elgiasi esant terminiams suvirinimo ciklams.
Legiruojamųjų elementų įtaka
| Legiravimo elementas | Vaidmuo netauriajame metale | Poveikis suvirinamumui |
| Chromas (Kr, 10.5–30%) | Sudaro pasyvią Cr₂O3 plėvelę, kuri užtikrina atsparumą korozijai. | Aukštas Cr padidina karšto įtrūkimo riziką; Cr karbidas (Cr₂3C₆) krituliai sukelia jautrumą, jei C > 0.03%. |
| Nikelis (Į, 0– 25 proc.) | Stabilizuoja austenite (pagerina lankstumą, Tvirtumas). | Aukštas Ni (>20%, Pvz., 310S) padidina karšto įtrūkimo riziką; mažas Ni kiekis ferite sumažina HAZ plastiškumą. |
| Molibdenas (MO, 0-6%) | Padidina atsparumą įdubimams (kelia PREN reikšmes). | Nėra tiesioginių suvirinimo problemų; išlaiko atsparumą korozijai, jei kontroliuojamas šilumos patekimas. |
| Anglies (C, 0.01–1,2 proc.) | Stiprina martensitinį plieną; veikia sensibilizaciją. | >0.03% austenitinio → karbido nusodinimo ir tarpkristalinės korozijos metu; >0.1% esant martenzitinio → šaltojo įtrūkimo rizikai. |
| Titanas (Iš) / Niobium (NB) | Sudaro stabilų TiC/NbC vietoj Cr₂3C₆, užkertant kelią įsijautrinimui. | Pagerina stabilizuotų sluoksnių suvirinamumą (Pvz., 321, 347); sumažina HAZ degradaciją. |
| Azotas (N, 0.01–0,25 proc.) | Stiprina austenito ir duplekso fazes; padidina atsparumą įdubimams. | Padeda kontroliuoti ferito balansą dvipusio suvirinimo siūlėse; perteklius N (>0.25%) gali sukelti poringumą. |
Kristalų struktūros ir jų įtaka
- Austenitai (FCC): Didelis kietumas, geras lankstumas, ir puikus suvirinamumas. Tačiau, visiškai austenitinės kompozicijos yra linkusios į karštas įtrūkimas dėl mažo jų kietėjimo diapazono.
- Feritas (BCC): Geras atsparumas karštam įtrūkimui, tačiau ribotas plastiškumas ir kietumas karščio paveiktoje zonoje (Haz). Suvirinimo metu augantys grūdeliai gali sutrupinti feritinį plieną.
- Martensitas (BCT): Labai kietas ir trapus, ypač jei yra daug anglies. Suvirinant susidaro įtrūkimai, nebent taikomas išankstinis pašildymas ir terminis apdorojimas po suvirinimo.
- Duplex (mišrus FCC + BCC): Ferito ir austenito derinys pasižymi stiprumu ir atsparumu korozijai, bet tikslus šilumos tiekimo valdymas yra labai svarbus norint išlaikyti ~ 50/50 fazių balansą.
4. Austenitinio nerūdijančio plieno suvirinamumas (300 Serija)
Austenitinis nerūdijantis plienas, ypač 300 serija (304, 304L, 316, 316L, 321, 347)– yra plačiausiai naudojamas nerūdijantis plienas dėl savo Puikus atsparumas korozijai, ausmingumas, ir kietumas.
Paprastai jie yra labiausiai suvirinama nerūdijančio plieno šeima, paaiškinant jų platų naudojimą Maisto apdorojimas, Cheminiai augalai, aliejus & dujos, Jūrų, ir kriogeninės programos.
Tačiau, jų visiškai austenitinė kristalų struktūra ir didelis šiluminis plėtimasis sukelti specifinių suvirinimo problemų, kurias reikia atidžiai kontroliuoti.
Pagrindiniai suvirinimo iššūkiai
| Iššūkis | Paaiškinimas | Švelninimo strategijos |
| Karštas krekingas | Visiškai austenitinis kietėjimas (A režimas) sukuria jautrumą suvirinimo metalo kietėjimo įtrūkimams. | Naudokite užpildus, kuriuose yra nedidelis ferito kiekis (ER308L, ER316L); kontroliuoti suvirinimo baseino kietėjimo greitį. |
| Jautrinimas (Karbido krituliai) | Cr₂3C₆ susidaro grūdelių ribose tarp 450–850 °C, jei anglis >0.03%, mažinant atsparumą korozijai. | Naudokite mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančias klases (304L, 316L) arba stabilizuoti pažymiai (321, 347); ribinė tarplaidinė temperatūra ≤150–200 °C. |
| Iškraipymas & Liekamasis stresas | Austenitiniai plienai plečiasi ~50% daugiau nei anglinis plienas; mažas šilumos laidumas koncentruoja šilumą. | Subalansuotos suvirinimo sekos, tinkamas tvirtinimas, mažas šilumos įvadas. |
| Poringumas | Dėl azoto absorbcijos arba užteršimo suvirinimo baseine gali susidaryti dujų kišenės. | Aukšto grynumo apsauginės dujos (Ar, Ar + O₂); užkirsti kelią N₂ užteršimui. |
Suvirinimo medžiagos & Užpildo pasirinkimas
- Įprasti užpildai metalai: ER308L (už 304/304L), ER316L (už 316/316L), ER347 (už 321/347).
- Ferito balansas: Idealus FN (ferito skaičius) suvirintame metale: 3–10, kad sumažėtų karštas įtrūkimas.
- Apsauginės dujos: Argonas, arba Ar + 1-2% O₂; Ar + Jo mišiniai pagerina įsiskverbimą į storesnes dalis.
Suvirinimo proceso tinkamumas
| Procesas | Tinkamumas | Pastabos |
| GTAW (Tig) | Puiku | Tikslus valdymas; idealiai tinka plonoms sienoms arba kritinėms jungtims. |
| Gauna (Aš) | Labai gerai | Didesnis produktyvumas; reikalauja gero ekranavimo valdymo. |
| SMAW (Priklijuoti) | Gerai | Universalus; naudoti mažai vandenilio turinčius elektrodus. |
| FCAW | Gerai | Produktyvus storoms sekcijoms; reikalauja kruopštaus šlako pašalinimo. |
| Lazeris/EB | Puiku | Mažas iškraipymas, didelio tikslumo; naudojamas pažangiose pramonės šakose. |
5. Feritinio nerūdijančio plieno suvirinamumas (400 Serija)
Feritinis nerūdijantis plienas, pirmiausia 400 serijos pažymiai tokių kaip 409, 430, ir 446, pasižymi a į kūną orientuotas kubinis (BCC) kristalų struktūra.
Jie plačiai naudojami automobilių išmetimo sistemos, dekoratyviniai architektūriniai komponentai, ir pramoninė įranga Dėl jų vidutinio atsparumo korozijai, magnetines savybes, ir mažesnė kaina, palyginti su austenitinėmis rūšimis.
Nors feritinį nerūdijantį plieną galima suvirinti, jų suvirinamumas yra labiau ribotas palyginti su austenitinėmis klasėmis.
The combination of mažas plastiškumas, didelis šiluminis plėtimasis, ir stambių grūdų augimą karščio paveiktoje zonoje (Haz) kelia specifinių iššūkių.
Pagrindiniai suvirinimo iššūkiai
| Iššūkis | Paaiškinimas | Švelninimo strategijos |
| Trapumas / Žemas tvirtumas | Feritinis plienas iš prigimties yra mažiau plastiškas; HAZ gali tapti trapus dėl grūdų augimo. | Apriboti šilumos tiekimą, naudokite plonas dalis arba pertraukiamą suvirinimą; vengti greito aušinimo. |
| Iškraipymas / Šiluminis stresas | Šiluminio plėtimosi koeficientas ~10–12 µm/m·°C; mažesnis nei austenitinis, bet vis tiek reikšmingas. | Iš anksto sulenkti, tinkamas tvirtinimas, ir kontroliuojama suvirinimo seka. |
| Įtrūkimai (Šalta / Su vandeniliu) | Kai kuriuose aukšto C ferito sluoksniuose gali susidaryti į martensitą panašios struktūros; vandenilis iš drėgmės gali sukelti įtrūkimus. | Įkaitinkite (150–200 °C) storesnėms sekcijoms; naudokite sausus elektrodus ir tinkamas apsaugines dujas. |
| Sumažintas atsparumas korozijai HAZ | Grūdelių grubėjimas ir legiravimo elementų išeikvojimas gali lokaliai sumažinti atsparumą korozijai. | Sumažinkite šilumos patekimą ir po suvirinimo venkite jautrumo temperatūros intervalų (450–850 °C). |
Suvirinimo medžiagos & Užpildo pasirinkimas
- Įprasti užpildai metalai: ER409L už 409, ER430L už 430.
- Užpildo pasirinkimas: Suderinkite netauriuosius metalus, kad suvirinimo siūlėse nesusidarytų per daug ferito ar intermetalų.
- Apsauginės dujos: Argonas arba Ar + 2% O₂ dujiniam lankiniam suvirinimui volframu (GTAW) arba dujinis metalo lankinis suvirinimas (Gauna).
Suvirinimo proceso tinkamumas
| Procesas | Tinkamumas | Pastabos |
| GTAW (Tig) | Labai gerai | Tikslus šilumos valdymas, idealiai tinka plonoms dalims. |
| Gauna (Aš) | Gerai | Tinka gamybai; reikalingas apsauginių dujų optimizavimas. |
| SMAW (Priklijuoti) | Vidutinis | Naudokite mažai vandenilio turinčius elektrodus; HAZ trapumo rizika. |
| FCAW / Lazeris | Ribotas | Gali reikėti iš anksto pašildyti; įtrūkimų rizika storesnėse dalyse. |
6. Martensitinio nerūdijančio plieno suvirinamumas (400 Serija)
Martensitiniai nerūdijantys plienai, paprastai 410, 420, 431, yra didelio stiprumo, grūdinami lydiniai būdingas didelis anglies kiekis ir į kūną orientuotas tetragonalas (BCT) martensitinė struktūra.
Šie plienai plačiai naudojami Turbinos ašmenys, siurblio velenai, stalo įrankiai, vožtuvo komponentai, ir kosmoso dalys, kur stiprumas ir atsparumas dilimui yra labai svarbūs.
Martensitiniai nerūdijantys plienai yra laikoma sudėtinga suvirinti Dėl jų polinkis kietai formuotis, trapios mikrostruktūros karščio veikiamoje zonoje (Haz), kuris padidina riziką šaltas įtrūkimas ir sumažėjęs kietumas.
Pagrindiniai suvirinimo iššūkiai
| Iššūkis | Paaiškinimas | Švelninimo strategijos |
| Šaltas įtrūkimas / Krekingas naudojant vandenilį | Kietos martensito formos HAZ, jautrūs įtrūkimams, jei yra vandenilio. | Įkaitinkite iki 150–300 °C; naudoti mažai vandenilio turinčius elektrodus; kontroliuoti tarppakopinę temperatūrą. |
| Kietumas HAZ | Greitas aušinimas užtikrina didelį kietumą (HV > 400), vedantis į trapumą. | Grūdinimas po suvirinimo 550–650 °C temperatūroje, kad būtų atkurtas lankstumas ir sumažintas kietumas. |
| Iškraipymas & Liekamasis stresas | Didelis šiluminis plėtimasis ir greita fazių transformacija sukuria liekamąjį įtempį. | Tinkamas tvirtinimas, subalansuotos suvirinimo sekos, ir kontroliuojamas šilumos tiekimas. |
| Jautrumas korozijai | HAZ gali sumažėti atsparumas korozijai, ypač drėgnoje ar chloridų turinčioje aplinkoje. | Pasirinkite korozijai atsparias martensitines rūšis; vengti jautrinimo temperatūros diapazono. |
Suvirinimo medžiagos & Užpildo pasirinkimas
- Įprasti užpildai metalai: ER410, ER420, ER431, priderinta prie netauriųjų metalų klasės.
- Iš anksto pašildykite ir pradėkite: 150–300 °C, priklausomai nuo storio ir anglies kiekio.
- Apsauginės dujos: Argonas arba Ar + 2% Jis už GTAW; sausas, mažai vandenilio turintys SMAW elektrodai.
Suvirinimo proceso tinkamumas
| Procesas | Tinkamumas | Pastabos |
| GTAW (Tig) | Labai gerai | Tikslus valdymas; rekomenduojama kritinėms arba plonoms dalims. |
| Gauna (Aš) | Vidutinis | Reikalingas mažas šilumos tiekimas; gali reikėti iš anksto pašildyti storesnes dalis. |
| SMAW (Priklijuoti) | Vidutinis | Naudokite mažai vandenilio turinčius elektrodus; palaikyti pašildymą. |
| Lazeris / EB suvirinimas | Puiku | Vietinis šildymas sumažina HAZ dydį ir įtrūkimų riziką. |
Veiklos po suvirinimo svarstymai
| Veiklos aspektas | Pastabos po tinkamo suvirinimo | Praktinės pasekmės |
| Mechaninis stiprumas | Suvirinimo siūlės gali atitikti netauriųjų metalų tempimo stiprumą po grūdinimo po suvirinimo; kaip suvirintas HAZ gali būti kietas >400 HV. | Komponentai pasiekia reikiamą stiprumą ir atsparumą dilimui po grūdinimo; vengti apkrovos iš karto po suvirinimo. |
| Ausmingumas & Tvirtumas | Šiek tiek sumažintas kaip suvirintas HAZ; atkurta po grūdinimo. | Labai svarbus smūgiams jautrioms dalims, tokioms kaip siurblio velenai ir vožtuvai. |
| Atsparumas korozijai | Sumažintas lokaliai HAZ, jei netinkamai grūdintas; paprastai vidutinio sunkumo martensitinėms rūšims. | Tinka mažai ar vidutinio sunkumo korozijos aplinkoje; jei reikia, naudokite apsaugines dangas. |
| Tarnavimo laikas & Patvarumas | Grūdinimas po suvirinimo užtikrina ilgalaikį stabilumą; neapdorotos suvirinimo siūlės gali įtrūkti veikiant įtempiams ar ciklinei apkrovai. | Saugumui svarbių komponentų terminis apdorojimas po suvirinimo yra privalomas. |
7. Dvipusio nerūdijančio plieno suvirinamumas (2000 Serija)
Dvipusis nerūdijantis plienas (DSS), paprastai vadinamas 2000 serija (Pvz., 2205, 2507), yra dviejų fazių lydiniai kuriuose yra maždaug 50% austenitas ir 50% feritas.
Šis derinys suteikia Didelė jėga, Puikus atsparumas korozijai, Ir geras tvirtumas, todėl jie idealiai tinka Cheminis apdorojimas, jūrinė nafta & dujos, gėlinimo augalai, ir jūrines programas.
Nors dvipusis plienas turi didelių pranašumų, palyginti su austenitinėmis arba feritinėmis rūšimis, jų suvirinamumas yra jautresnis dėl būtinybės išlaikyti subalansuotą ferito ir austenito santykį ir išvengti susidarymo intermetalinės fazės (sigma, chi, arba chromo nitridai).
Pagrindiniai suvirinimo iššūkiai
| Iššūkis | Paaiškinimas | Švelninimo strategijos |
| Ferito ir austenito disbalansas | Ferito perteklius sumažina kietumą; austenito perteklius sumažina atsparumą korozijai. | Kontroliuokite šilumos įvedimą ir tarpo temperatūrą; pasirinkti tinkamą užpildą su atitinkama dvipuse sudėtimi. |
| Intermetalinės fazės formavimas | Sigma arba chi fazės gali susidaryti 600–1000 °C temperatūroje, sukelia trapumą ir sumažina atsparumą korozijai. | Sumažinkite šilumos tiekimą ir aušinimo laiką; venkite daugkartinio pakaitinimo; greitas aušinimas po suvirinimo. |
| Karštas įtrūkimas suvirintame metale | Dvipusis plienas pirmiausia kietėja kaip feritas; nedidelis austenito kiekis, reikalingas siekiant išvengti įtrūkimų. | Naudokite užpildus, skirtus dvipusiam suvirinimui (ERNiCrMo-3 ar panašiai); išlaikyti ferito skaičių (FN) 30–50. |
| Iškraipymas & Liekamasis stresas | Vidutinis šiluminis plėtimasis; mažas laidumas koncentruoja šilumą suvirinimo zonoje. | Tinkama tvirtinimo ir subalansuota suvirinimo seka; tarplaidinė temperatūra ≤150–250 °C. |
Suvirinimo medžiagos & Užpildo pasirinkimas
- Įprasti užpildai metalai: ER2209, ER2594, arba dvipusio derinio užpildai.
- Ferito skaičius (FN) kontrolė: FN 30–50 iš suvirinimo metalo, kad būtų užtikrintas optimalus kietumas ir atsparumas korozijai.
- Apsauginės dujos: Grynas argonas skirtas GTAW; Ar + nedideli N2 priedai (0.1–0,2 proc.) gali būti naudojamas austenitui stabilizuoti.
Suvirinimo proceso tinkamumas
| Procesas | Tinkamumas | Pastabos |
| GTAW (Tig) | Puiku | Aukštas šilumos tiekimo ir fazių balanso valdymas; pirmenybė teikiama kritiniams vamzdynams ir indams. |
| Gauna (Aš) | Labai gerai | Tinka gamybai; atidžiai kontroliuokite suvirinimo greitį ir tarpo temperatūrą. |
| SMAW (Priklijuoti) | Vidutinis | Žemas produktyvumas; reikalingi su dvipusiu ryšiu suderinami mažai vandenilio turintys elektrodai. |
| Lazeris / EB suvirinimas | Puiku | Vietinis šildymas sumažina HAZ; išsaugo ferito ir austenito balansą. |
Veiklos po suvirinimo svarstymai
| Veiklos aspektas | Pastabos po tinkamo suvirinimo | Praktinės pasekmės |
| Mechaninis stiprumas | Suvirinto metalo tempiamasis stipris paprastai yra 620–720 MPa; HAZ šiek tiek mažesnis, bet neviršija 90–95% netauriųjų metalų. | Leidžia naudoti aukšto slėgio vamzdynuose ir konstrukcijose; išlaiko didesnį stiprumą nei austenitiniai plienai. |
| Ausmingumas & Tvirtumas | Gerai, Poveikis kietumas >100 J kambario temperatūroje, jei kontroliuojamas ferito kiekis. | Tinka atviroje jūroje ir chemijos gamyklose; išvengia trapių gedimų HAZ. |
| Atsparumas korozijai | Atsparumas įdubimų ir plyšių korozijai panašus į netauriųjų metalų (PREN 35–40 už 2205, 2507). | Patikimas chloridų turtingoje ir rūgštinėje aplinkoje; užtikrina ilgalaikį tarnavimo laiką. |
| Tarnavimo laikas & Patvarumas | Tinkamai suvirintos dvipusės jungtys yra atsparios tarpkristalinei korozijai ir įtempių korozijos įtrūkimams. | Didelis patikimumas kritinėms jūroje, Cheminė, ir gėlinimo programas. |
8. Suvirinamumas kritulių kietėjimo (Ph) Nerūdijantis plienas
Nuo kritulių kietėjantis nerūdijantis plienas, tokių kaip 17-4 Ph, 15-5 Ph, ir 13-8 MO, yra martensitiniai arba pusiau austenitiniai lydiniai sustiprintas kontroliuojamu antrinių fazių nusodinimu (Pvz., Vario, niobium, arba titano junginiai).
Jie derinami Didelė jėga, vidutinio atsparumo korozijai, Ir puikus tvirtumas, todėl jie idealiai tinka aviacijos ir kosmoso, gynyba, Cheminė, ir didelio našumo mechaninės programos.
Pristatome PH nerūdijančio plieno suvirinimą unikalių iššūkių, kaip ir kritulių kietėjimo mechanizmą trikdo terminis ciklas, galintys sukelti suminkštėjimas karščio paveiktoje zonoje (Haz) arba suvirinto metalo stiprumo praradimas.
Pagrindiniai suvirinimo iššūkiai
| Iššūkis | Paaiškinimas | Švelninimo strategijos |
| HAZ minkštinimas | Iškrenta nuosėdos (Pvz., Cu, NB) ištirpsta suvirinimo metu, lokaliai sumažina kietumą ir stiprumą. | Terminis gydymas po suvirinimo (Sprendimas + senėjimas) atkurti mechanines savybes. |
| Šaltas įtrūkimas | Martensitinė struktūra HAZ gali būti kieta ir trapi; liekamieji įtempiai dėl suvirinimo sustiprina įtrūkimus. | Įkaitinkite iki 150–250 °C; mažai vandenilio turintys elektrodai; kontroliuojama tarpinė temperatūra. |
| Iškraipymas & Liekamasis stresas | Vidutinis šiluminis plėtimasis; terminiai ciklai gali sukelti deformaciją ir liekamąjį įtempimą plonose dalyse. | Tinkamas tvirtinimas, mažas šilumos įvadas, subalansuota suvirinimo seka. |
| Atsparumo korozijai sumažinimas | Vietinis minkštėjimas ir pakitęs kritulių kiekis gali sumažinti atsparumą korozijai, ypač senose arba pergyvenusiose zonose. | Po suvirinimo naudokite apdorojimą tirpalu; valdyti suvirinimo šilumos tiekimą. |
Suvirinimo medžiagos & Užpildo pasirinkimas
- Užpildai metalai: Pritaikytas prie netauriojo metalo (Pvz., ER630 už 17-4 Ph).
- Išankstinis pašildymas ir tarpinė temperatūra: 150–250 °C, priklausomai nuo storio ir rūšies.
- Apsauginės dujos: Argonas arba Ar + Jis susimaišo su GTAW; sausas, mažai vandenilio turintys SMAW elektrodai.
Suvirinimo proceso tinkamumas
| Procesas | Tinkamumas | Pastabos |
| GTAW (Tig) | Puiku | Tikslus šilumos valdymas; idealiai tinka plonoms dalims, kritiškas, arba kosmoso komponentai. |
| Gauna (Aš) | Labai gerai | Didesnis produktyvumas; reikalingas kruopštus šilumos tiekimo valdymas. |
| SMAW (Priklijuoti) | Vidutinis | Reikalingi mažai vandenilio turintys elektrodai; ribotas plonoms sekcijoms. |
| Lazeris / EB suvirinimas | Puiku | Sumažina HAZ plotį ir šiluminį poveikį; išsaugo netauriųjų metalų mikrostruktūrą. |
Posuvirinimo duomenų pavyzdys:
| Pažymys | Suvirinimo procesas | Tempimo stiprumas (MPA) | Kietumas (HRC) | Pastabos |
| 17-4 Ph | GTAW | 1150 (bazę: 1180) | 30–32 | Senėjimas po suvirinimo privalomas; Atkurtas HAZ minkštinimas. |
| 15-5 Ph | Gauna | 1120 (bazę: 1150) | 28–31 | Didelis tvirtumas ir atsparumas korozijai išlaikomas po senėjimo. |
| 13-8 MO | GTAW | 1200 (bazę: 1220) | 32–34 | Didelio stiprumo aviacijos ir kosmoso komponentai; kontroliuojamas suvirinimas kritinis. |
9. Lyginamoji suvirinamumo santrauka
| Aspektas | Austenitinis (300 Serija) | Feritinis (400 Serija) | Martensitinis (400 Serija) | Duplex (2000 Serija) | Krituliai-Kietėjimas (Ph) |
| Reprezentatyvūs laipsniai | 304, 304L, 316, 316L, 321, 347 | 409, 430, 446 | 410, 420, 431 | 2205, 2507 | 17-4 Ph, 15-5 Ph, 13-8 MO |
| Mechaninis suvirinimas | Puiku; HAZ išlaiko lankstumą | Vidutinis; mažesnis plastiškumas, HAZ gali būti trapus | Vidutinis; didelė šalto įtrūkimo rizika | Gerai; stiprumas paprastai išlaikomas | Nuo vidutinio iki sudėtingo; HAZ minkštinimas |
| Atsparumas korozijai po suvirinimo | Puiku; mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančios/stabilizuotos rūšys apsaugo nuo jautrumo | Gerai; gali būti lokaliai sumažintas, jei šilumos tiekimas per didelis | Vidutinis; gali būti lokaliai sumažintas HAZ | Puiku; išlaikyti ferito ir austenito pusiausvyrą | Vidutinis; atkurta po suvirinimo terminio apdorojimo |
| Suvirinamumo iššūkiai | Karštas įtrūkimas, iškraipymas, poringumas | Grūdų rupinimas, įtrūkimas, HAZ trapumas | Kietas martensitinis HAZ, šaltas įtrūkimas | Ferito/austenito disbalansas, intermetalinės fazės susidarymas | HAZ minkštinimas, liekamasis stresas, sumažintas kietumas |
| Įprastos svarstymai po suvirinimo | Minimalus pašildymas; žema tarpinė temperatūra; pasirenkamas tirpalo atkaitinimas | Iš anksto pašildykite storas dalis; kontroliuojamas šilumos tiekimas | Įkaitinkite ir mažai vandenilio turinčius elektrodus; privalomas grūdinimas po suvirinimo | Šilumos tiekimo valdymas; tarpas ≤150–250 °C; užpildo metalo pasirinkimas | Įkaitinkite, mažai vandenilio turintys elektrodai, privalomas sprendimas po suvirinimo + senėjimas |
| Paraiškos | Maistas, Pharma, Cheminiai augalai, Jūrų, kriogenika | Automobilių išmetamosios dujos, architektūrinės plokštės, aukštos temperatūros pramoniniai komponentai | Vožtuvų komponentai, velenai, siurblio dalys, aviacijos ir kosmoso | Jūroje, Cheminiai augalai, gėlinimas, Jūrų | Aviacijos ir kosmoso, gynyba, didelio našumo siurbliai, Chirurginiai instrumentai |
Pagrindiniai pastebėjimai:
- Austenitiniai nerūdijantys plienai yra patys atlaidiausi, siūlymas puikus suvirinamumas su minimaliomis atsargumo priemonėmis.
- Feritinės klasės yra jautresni trapumas ir grūdų augimas, reikalauja kruopštaus šilumos tiekimo valdymo.
- Martensitiniai plienai reikia išankstinis pašildymas ir grūdinimas po suvirinimo išvengti šalto įtrūkimų ir atkurti kietumą.
- Dvipusis plienas reikalauti tikslus fazių valdymas kad būtų išvengta daug ferito turinčių arba trapių suvirinimo siūlių, išlaikant atsparumą korozijai.
- PH nerūdijantis plienas turi praeiti apdorojimas po suvirinimo ir senėjimas atkurti stiprumą ir kietumą.
10. Išvada
Nerūdijančio plieno suvirinamumas apima visą spektrą – nuo labai suvirinamų austenitinių rūšių iki sudėtingų martensitinio ir PH plieno..
Kol daugumą rūšių galima sėkmingai suvirinti, sėkmė priklauso nuo supratimo metalurginis elgesys, taikant tinkamos suvirinimo procedūros, ir atlikti būtinus išankstinis- arba terminis apdorojimas po suvirinimo.
Inžinieriams ir gamintojams, suvirinamumas – tai ne tik sujungimas – tai atsparumo korozijai išsaugojimas, stiprybė, ir tarnavimo laikas.
Kruopštus užpildo pasirinkimas, šilumos tiekimo valdymas, ir taisyklių laikymasis užtikrina, kad nerūdijančio plieno komponentai atitiktų tiek dizaino, tiek gyvavimo ciklo lūkesčius.
DUK
Kodėl 316L yra labiau suvirinamas nei 316 Nerūdijantis plienas?
316L turi mažesnį anglies kiekį (C ≤0,03 % vs. C ≤0,08 % 316), o tai drastiškai sumažina įsijautrinimo riziką.
Suvirinimo metu, 316aukštesnė anglis prie grūdelių ribos sudaro Cr23C6 karbidus (išeikvojantis Kr), sukelianti tarpkristalinę koroziją.
316Mažas anglies kiekis L tam neleidžia, su a 95% ASTM A262 IGC testavimo praėjimo rodiklis, palyginti su. 50% už 316.
Ar feritinį nerūdijantį plieną reikia pašildyti?
Ne – feritinis nerūdijantis plienas (409, 430) turi mažą anglies kiekį, todėl norint išvengti šalto įtrūkimo, kaitinti nereikia.
Tačiau, atkaitinimas po suvirinimo (700–800°C) rekomenduojama perkristalizuoti didelius HAZ grūdus, atkuria lankstumą ir kietumą (padidina smūgio energiją 40–50 %).
Gali 17-4 PH nerūdijantis plienas suvirinamas be terminio apdorojimo po suvirinimo?
Techniškai taip, bet HAZ bus gerokai sušvelnintas (tempiamasis stipris krenta nuo 1,150 MPa iki 750 MPa H900 temperamentui).
Skirta laikančiosioms reikmėms (Pvz., aviacijos ir kosmoso laikikliai), atkaitinimas tirpalu po suvirinimo (1,050° C.) + pakartotinis senėjimas (480° C.) yra privaloma reformuoti vario nuosėdas, atkuriant 95% netauriojo metalo stiprumo.
Kuris suvirinimo procesas yra geriausias plonam austenitiniam nerūdijančiam plienui (1– 3 mm)?
GTAW (Tig) yra idealus – mažas šilumos tiekimas (0.5–1,5 kJ/mm) sumažina HAZ dydį ir įjautrinimo riziką, o tikslus lanko valdymas užtikrina aukštą kokybę, mažo poringumo suvirinimo siūlės.
Naudokite 1–2 mm volframo elektrodą, argono apsauginės dujos (99.99% grynas), o važiavimo greitis 100–150 mm/min – optimalūs rezultatai.
