1. Ievads
Nerūsējošā tērauda metināšana rūpniecībā ir ikdiena, bet kā jautājumiem: katra nerūsējošā tērauda grupa (austenīts, ferīta, divstāvu, martensīts, nokrišņu sacietēšana, un augstas sakausējuma markas) rada atšķirīgas metalurģijas darbības, kas nosaka procesa izvēli, pildvielu sakausējums, siltuma padeve, pirms/pēcapstrāde, un pārbaudes režīmi.
Ar pareizu procesa izvēli un kontroli — aizsarggāze, siltuma padeve, pildījuma spēle, starpplūsmas temperatūra un atbilstoša tīrīšana pēc metināšanas — lielāko daļu šķirņu var metināt, lai nodrošinātu uzticamu izturību un izturību pret koroziju.
Nepareizi pielietota prakse, lai arī, izraisīt karstu plaisāšanu, sensibilizācija, trauslumu vai nepieņemamu koroziju.
2. Kāpēc nerūsējošā tērauda metināmība ir svarīga?
Nerūsējošais tēraudsvērtība slēpjas tās unikālajā dubultsolījumā: izturība pret koroziju (no tā ar hromu bagātā oksīda slāņa) un konstrukcijas uzticamība (no tā pielāgotajām mehāniskajām īpašībām).
Tādās nozarēs kā nafta & gāze, enerģijas ražošana, ķīmiskā apstrāde, būvniecība, un pārtikas iekārtas, lielākajai daļai nerūsējošā tērauda sastāvdaļu ražošanas laikā ir nepieciešama metināšana, uzstādīšana, vai remonts.
Metināmība nav tikai "ražošanas ērtība" — tā ir savienojuma spraude, kas nodrošina, ka šis solījums atbilst metinātajām detaļām.
Slikta metināmība apdraud nerūsējošā tērauda pamatfunkcijas, kas noved pie katastrofālām neveiksmēm, pārmērīgas izmaksas, un neatbilstība nozares standartiem.
3. Galvenie nerūsējošā tērauda metināmības metalurģijas pamati
Nerūsējošā tērauda metināmību pamatā kontrolē tie ķīmiskais sastāvs un kristāla struktūra.
Leģējošie elementi ne tikai nosaka izturību pret koroziju, bet arī nosaka to, kā nerūsējošais tērauds uzvedas metināšanas termiskajos ciklos.
Leģējošo elementu ietekme
| Leģējošais elements | Loma parastajā metālā | Ietekme uz metināmību |
| Hroms (Krekls, 10.5–30%) | Veido pasīvu Cr₂O3 plēvi, lai nodrošinātu izturību pret koroziju. | Augsts Cr palielina karstās plaisāšanas risku; Cr karbīds (Cr₂3C₆) nokrišņi izraisa sensibilizāciju, ja C > 0.03%. |
| Niķelis (Iekšā, 0-25%) | Stabilizē austenītu (Uzlabo elastību, izturība). | Augsts Ni (>20%, Piem., 310S) palielina karstās plaisāšanas risku; zems Ni saturs ferītos samazina HAZ elastību. |
| Molibdēns (Noplūde, 0–6%) | Palielina pretestību pret iedobēm (paaugstina PREN vērtības). | Nav tiešu metināšanas problēmu; saglabā izturību pret koroziju, ja siltuma padeve tiek kontrolēta. |
| Ogleklis (C, 0.01–1,2%) | Stiprina martensīta tēraudus; ietekmē sensibilizāciju. | >0.03% austenīta → karbīda nokrišņos un starpkristālu korozijā; >0.1% martensīta → aukstās plaisāšanas risks. |
| Titāns (No) / Niobijs (Nb) | Veido stabilu TiC/NbC Cr₂3C₆ vietā, novēršot sensibilizāciju. | Uzlabo stabilizēto šķirņu metināmību (Piem., 321, 347); samazina HAZ degradāciju. |
| Slāpeklis (N, 0.01–0,25%) | Stiprina austenīta un dupleksa fāzes; paaugstina pretestību rievošanai. | Palīdz kontrolēt ferīta līdzsvaru dupleksās metināšanas šuvēs; lieks N (>0.25%) var izraisīt porainību. |
Kristālu struktūras un to ietekme
- Austenīti (FCC): Augsta stingrība, laba elastība, un lieliska metināmība. Lai arī, pilnībā austenīta kompozīcijas ir pakļautas karstā plaisāšana to zemā sacietēšanas diapazona dēļ.
- ferīts (BCC): Laba izturība pret karsto plaisāšanu, bet ierobežota elastība un stingrība karstuma ietekmētajā zonā (Zarns). Graudu augšana metināšanas laikā var trauslēt ferīta tēraudus.
- Martensīts (Bct): Ļoti ciets un trausls, īpaši, ja ir daudz oglekļa. Metināšana mēdz radīt plaisas, ja vien netiek veikta priekšsildīšana un pēcmetināšanas termiskā apstrāde.
- Divstāvu (jaukts FCC + BCC): Ferīta un austenīta kombinācija nodrošina gan izturību, gan izturību pret koroziju, bet precīza siltuma ievades kontrole ir kritiska, lai uzturētu ~ 50/50 fāzes līdzsvaru.
4. Austenīta nerūsējošā tērauda metināmība (300 Sērija)
Austenīta nerūsējošais tērauds, jo īpaši 300 sērija (304, 304Lukturis, 316, 316Lukturis, 321, 347)— to dēļ ir visplašāk izmantotie nerūsējošie tēraudi lieliska izturība pret koroziju, elastība, un izturība.
Tie parasti ir visvairāk metināmā nerūsējošā tērauda saime, izskaidrojot to plašo izmantošanu pārtikas pārstrāde, ķīmiskie augi, eļļas & gāze, jūras, un kriogēnās lietojumprogrammas.
Lai arī, viņu pilnībā austenīta kristāla struktūra un augsta termiskā izplešanās radīt īpašas metināšanas problēmas, kas prasa rūpīgu kontroli.
Galvenās metināšanas problēmas
| Izaicināt | Paskaidrojums | Seku mazināšanas stratēģijas |
| Karstā krekinga | Pilnībā austenīta sacietēšana (A režīms) rada uzņēmību pret sacietēšanas plaisāšanu metinātajā metālā. | Izmantojiet pildvielas ar nelielu ferīta saturu (ER308L, ER316L); kontrolēt metināšanas baseina sacietēšanas ātrumu. |
| Sensibilizācija (Karbīda nokrišņi) | Cr₂3C₆ veidojas graudu robežās no 450 līdz 850 °C, ja ogleklis >0.03%, Samazinot izturību pret koroziju. | Izmantojiet zema oglekļa satura kategorijas (304Lukturis, 316Lukturis) vai stabilizētas pakāpes (321, 347); robežšķērsošanas temperatūra ≤150–200 °C. |
| Izkropļojumi & Atlikušais stress | Austenīta tēraudi izplešas par ~50% vairāk nekā oglekļa tēraudi; zema siltumvadītspēja koncentrē siltumu. | Sabalansētas metināšanas secības, pareiza stiprināšana, zema siltuma padeve. |
| Porainība | Slāpekļa absorbcija vai piesārņojums metināšanas baseinā var veidot gāzes kabatas. | Augstas tīrības pakāpes aizsarggāzes (Ar, Ar + O₂); novērstu N₂ piesārņojumu. |
Metināšanas palīgmateriāli & Pildvielas izvēle
- Parastie pildvielas metāli: ER308L (par 304/304L), ER316L (par 316/316L), ER347 (par 321/347).
- Ferīta līdzsvars: Ideāls FN (ferīta numurs) metinātajā metālā: 3–10, lai samazinātu karsto plaisāšanu.
- Aizsarggāzes: Argons, vai Ar + 1-2% O₂; Ar + Viņa maisījumi uzlabo iespiešanos biezākās daļās.
Metināšanas procesa piemērotība
| Apstrādāt | Vienādība | Piezīmes |
| GTAW (Tigs) | Lielisks | Precīza kontrole; ideāli piemērots plānām sienām vai kritiskām šuvēm. |
| GMAW (Es) | Ļoti labs | Augstāka produktivitāte; nepieciešama laba ekranēšanas kontrole. |
| SMAW (Nūja) | Labs | Daudzpusīgs; izmantojiet elektrodus ar zemu ūdeņraža saturu. |
| FCAW | Labs | Produktīvs biezām sekcijām; nepieciešama rūpīga izdedžu noņemšana. |
| Lāzers/EB | Lielisks | Zems kropļojums, augsta precizitāte; izmanto progresīvās nozarēs. |
5. Ferīta nerūsējošā tērauda metināmība (400 Sērija)
Ferīta nerūsējošie tēraudi, galvenokārt 400 sērijas pakāpes piemēram 409, 430, un 446, ir raksturīgi a uz ķermeni orientēts kubiskais (BCC) kristāla struktūra.
Tie tiek plaši izmantoti automobiļu izplūdes sistēmas, dekoratīvās arhitektūras sastāvdaļas, un rūpnieciskās iekārtas viņu dēļ mērena izturība pret koroziju, magnētiskās īpašības, un zemākas izmaksas salīdzinājumā ar austenīta pakāpēm.
Kaut arī ferīta nerūsējošo tēraudu var metināt, viņu metināmība ir ierobežotāka salīdzinot ar austenīta pakāpēm.
Kombinācija zema elastība, augsta termiskā izplešanās, un rupjo graudu augšanu siltuma ietekmētajā zonā (Zarns) ievieš īpašus izaicinājumus.
Galvenās metināšanas problēmas
| Izaicināt | Paskaidrojums | Seku mazināšanas stratēģijas |
| Trauslums / Zema stingrība | Ferīta tēraudi pēc savas būtības ir mazāk elastīgi; HAZ var kļūt trausls graudu augšanas dēļ. | Ierobežojiet siltuma padevi, izmantojiet plānas sekcijas vai periodisku metināšanu; izvairieties no ātras dzesēšanas. |
| Izkropļojumi / Termiskais stress | Termiskās izplešanās koeficients ~10–12 µm/m·°C; zemāka par austenīta, bet joprojām nozīmīga. | Iepriekš saliekt, pareiza stiprināšana, un kontrolēta metināšanas secība. |
| Plaisāšana (Auksts / Ar ūdeņradi) | Dažos augsta C feritos var veidoties martensītam līdzīgas struktūras; ūdeņradis no mitruma var izraisīt plaisāšanu. | Uzkarsē (150-200 °C) biezākām sekcijām; izmantojiet sausus elektrodus un atbilstošas aizsarggāzes. |
| Samazināta izturība pret koroziju HAZ | Graudu rupjība un sakausējuma elementu noplicināšanās var lokāli samazināt izturību pret koroziju. | Samaziniet siltuma padevi un pēc metināšanas izvairieties no sensibilizācijas temperatūras diapazona iedarbības (450-850 °C). |
Metināšanas palīgmateriāli & Pildvielas izvēle
- Parastie pildvielas metāli: ER409L par 409, ER430L par 430.
- Pildvielas izvēle: Saskaņojiet parasto metālu, lai izvairītos no pārmērīgas ferīta vai starpmetālu veidošanās metinātajās šuvēs.
- Aizsarggāzes: Argons vai Ar + 2% O₂ gāzes volframa loka metināšanai (GTAW) vai gāzes metāla loka metināšana (GMAW).
Metināšanas procesa piemērotība
| Apstrādāt | Vienādība | Piezīmes |
| GTAW (Tigs) | Ļoti labs | Precīza siltuma kontrole, ideāli piemērots plānām sekcijām. |
| GMAW (Es) | Labs | Piemērots ražošanai; nepieciešama aizsarggāzes optimizācija. |
| SMAW (Nūja) | Mērens | Izmantojiet zema ūdeņraža līmeņa elektrodus; HAZ trausluma risks. |
| FCAW / Lāzers | Ierobežots | Var būt nepieciešama iepriekšēja uzsildīšana; plaisāšanas risks biezākās daļās. |
6. Martensīta nerūsējošā tērauda metināmība (400 Sērija)
Martensīta nerūsējošie tēraudi, parasti 410, 420, 431, ir augstas stiprības, rūdāmie sakausējumi raksturo augsts oglekļa saturs un uz ķermeni vērsts tetragonāls (Bct) martensīta struktūra.
Šie tēraudi tiek plaši izmantoti turbīnu asmeņi, sūkņu vārpstas, galda piederumi, vārstu komponenti, un kosmosa daļas, kur izturība un nodilumizturība ir ļoti svarīgas.
Martensīta nerūsējošais tērauds ir uzskatīja par sarežģītu metināšanu viņu dēļ tendence veidoties grūti, trauslas mikrostruktūras siltuma ietekmētajā zonā (Zarns), kas palielina risku aukstā plaisāšana un samazināta stingrība.
Galvenās metināšanas problēmas
| Izaicināt | Paskaidrojums | Seku mazināšanas stratēģijas |
| Aukstā plaisāšana / Krekinga ar ūdeņradi palīdzību | Cietais martensīts veidojas HAZ, jutīgi pret plaisāšanu, ja ir ūdeņradis. | Uzkarsē 150–300 °C; izmantojiet elektrodus ar zemu ūdeņraža saturu; kontrolēt interpass temperatūru. |
| Cietība HAZ | Ātra dzesēšana rada augstu cietību (HV > 400), noved pie trausluma. | Atlaidināšana pēc metināšanas 550–650 °C, lai atjaunotu elastību un samazinātu cietību. |
| Izkropļojumi & Atlikušais stress | Augsta termiskā izplešanās un ātra fāzes transformācija rada atlikušo spriegumu. | Pareiza stiprināšana, līdzsvarotas metināšanas secības, un kontrolēta siltuma padeve. |
| Korozijas jutība | HAZ var samazināties pretkorozijas izturība, īpaši mitrā vai hlorīdu saturošā vidē. | Izvēlieties korozijizturīgas martensīta kategorijas; izvairieties no sensibilizācijas temperatūras diapazona. |
Metināšanas palīgmateriāli & Pildvielas izvēle
- Parastie pildvielas metāli: ER410, ER420, ER431, pieskaņots parastā metāla klasei.
- Uzkarsē un pārlaida: 150-300 °C atkarībā no biezuma un oglekļa satura.
- Aizsarggāzes: Argons vai Ar + 2% Viņš par GTAW; sauss, zema ūdeņraža līmeņa elektrodi SMAW.
Metināšanas procesa piemērotība
| Apstrādāt | Vienādība | Piezīmes |
| GTAW (Tigs) | Ļoti labs | Precīza kontrole; ieteicams kritiskām vai plānām sekcijām. |
| GMAW (Es) | Mērens | Nepieciešama zema siltuma padeve; var būt nepieciešama iepriekšēja uzsildīšana biezākām daļām. |
| SMAW (Nūja) | Mērens | Izmantojiet zema ūdeņraža līmeņa elektrodus; uzturēt priekšsildīšanu. |
| Lāzers / EB metināšana | Lielisks | Lokalizēta apkure samazina HAZ izmēru un plaisāšanas risku. |
Veiktspējas apsvērumi pēc metināšanas
| Veiktspējas aspekts | Novērojumi pēc pareizas metināšanas | Praktiskās sekas |
| Mehāniskā izturība | Metinātās šuves var atbilst parastā metāla stiepes izturībai pēc pēcmetināšanas rūdīšanas; kā metināts HAZ var būt ciets >400 HV. | Komponenti sasniedz nepieciešamo izturību un nodilumizturību pēc rūdīšanas; izvairieties no slodzes tūlīt pēc metināšanas. |
| Elastība & Stingrība | Nedaudz samazināts metinātajā HAZ; atjaunota pēc rūdīšanas. | Svarīgi triecienizturīgām daļām, piemēram, sūkņa vārpstām un vārstiem. |
| Izturība pret koroziju | Samazināts lokāli HAZ, ja tas nav pareizi rūdīts; parasti mērens martensīta pakāpēm. | Piemērots vidēm ar zemu vai mērenu koroziju; ja nepieciešams, izmantojiet aizsargpārklājumus. |
| Kalpošanas laiks & Izturība | Atlaidināšana pēc metināšanas nodrošina ilgstošu stabilitāti; nerūdītas metināšanas šuves var saplaisāt sprieguma vai cikliskas slodzes ietekmē. | Pēcmetināšanas termiskā apstrāde ir obligāta drošībai kritiskām sastāvdaļām. |
7. Duplekso nerūsējošā tērauda metināmība (2000 Sērija)
Dupleksais nerūsējošais tērauds (DSS), parasti dēvē par 2000 sērija (Piem., 2205, 2507), ir divfāžu sakausējumi kas satur aptuveni 50% austenīts un 50% ferīts.
Šī kombinācija nodrošina lielas izturības, lieliska izturība pret koroziju, un laba stingrība, padarot tos ideāli piemērotus ķīmiskā apstrāde, ārzonas nafta & gāze, atsāļošanas iekārtas, un jūras pielietojums.
Lai gan dupleksajiem tēraudiem ir ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar austenīta vai ferīta tēraudiem, viņu metināmība ir jutīgāka nepieciešamības dēļ uzturēt līdzsvarotu ferīta-austenīta attiecību un izvairīties no veidošanās intermetāliskās fāzes (sigma, chi, vai hroma nitrīdi).
Galvenās metināšanas problēmas
| Izaicināt | Paskaidrojums | Seku mazināšanas stratēģijas |
| Ferīta-austenīta nelīdzsvarotība | Ferīta pārpalikums samazina stingrību; austenīta pārpalikums samazina izturību pret koroziju. | Kontrolējiet siltuma ievadi un starpplūsmas temperatūru; izvēlieties piemērotu pildvielu ar atbilstošu dupleksa sastāvu. |
| Intermetāliskās fāzes veidošanās | Sigma vai chi fāzes var veidoties 600–1000 °C temperatūrā, izraisot trauslumu un samazinātu izturību pret koroziju. | Samaziniet siltuma padevi un dzesēšanas laiku; izvairieties no vairākkārtējas uzsildīšanas; ātra dzesēšana pēc metināšanas. |
| Karstā plaisāšana metinātā metālā | Dupleksie tēraudi galvenokārt sacietē kā ferīts; neliels daudzums austenīta, kas nepieciešams, lai novērstu plaisāšanu. | Izmantojiet pildmetālus, kas paredzēti dupleksajai metināšanai (ERNiCrMo-3 vai līdzīgs); saglabāt ferīta numuru (FN) 30–50. |
| Izkropļojumi & Atlikušais stress | Mērena termiskā izplešanās; zema vadītspēja koncentrē siltumu metināšanas zonā. | Pareiza stiprinājuma un līdzsvarota metināšanas secība; starpplūsmas temperatūra ≤150–250 °C. |
Metināšanas palīgmateriāli & Pildvielas izvēle
- Parastie pildvielas metāli: ER2209, ER2594, vai dupleksai saskaņoti pildvielas.
- Ferīta skaitlis (FN) kontrolēt: FN 30–50 metinātā metālā optimālai stingrībai un izturībai pret koroziju.
- Aizsarggāzes: Tīrs argons priekš GTAW; Ar + nelielas N₂ piedevas (0.1–0,2%) var izmantot austenīta stabilizēšanai.
Metināšanas procesa piemērotība
| Apstrādāt | Vienādība | Piezīmes |
| GTAW (Tigs) | Lielisks | Augsta siltuma padeves un fāzes līdzsvara kontrole; dod priekšroku kritiskiem cauruļvadiem un tvertnēm. |
| GMAW (Es) | Ļoti labs | Piemērots ražošanai; uzmanīgi kontrolējiet metināšanas ātrumu un starpplūsmas temperatūru. |
| SMAW (Nūja) | Mērens | Zema produktivitāte; nepieciešami ar dupleksiem saderīgi elektrodi ar zemu ūdeņraža saturu. |
| Lāzers / EB metināšana | Lielisks | Lokalizēta apkure samazina HAZ; saglabā ferīta-austenīta līdzsvaru. |
Veiktspējas apsvērumi pēc metināšanas
| Veiktspējas aspekts | Novērojumi pēc pareizas metināšanas | Praktiskās sekas |
| Mehāniskā izturība | Metinātā metāla stiepes izturība parasti ir 620–720 MPa; HAZ nedaudz zemāks, bet 90–95% robežās no parastā metāla. | Ļauj izmantot augstspiediena cauruļvados un konstrukcijās; saglabā izcilu izturību salīdzinājumā ar austenīta tēraudiem. |
| Elastība & Stingrība | Labs, ietekmēt izturību >100 J istabas temperatūrā, ja tiek kontrolēts ferīta saturs. | Piemērots ārzonas un ķīmisko rūpnīcu videi; izvairās no trauslām kļūmēm HAZ. |
| Izturība pret koroziju | Punktu un plaisu korozijas izturība ir salīdzināma ar parasto metālu (PREN 35–40 par 2205, 2507). | Uzticams hlorīdu bagātā un skābā vidē; nodrošina ilgstošu kalpošanas laiku. |
| Kalpošanas laiks & Izturība | Pareizi metināti dupleksie savienojumi ir izturīgi pret starpkristālu koroziju un sprieguma korozijas plaisāšanu. | Augsta uzticamība kritiskām ārzonām, ķīmisks, un atsāļošanas pielietojumi. |
8. Nokrišņu sacietēšanas metināmība (Ph) Nerūsējoši tēraudi
Ar nokrišņiem rūdoši nerūsējošie tēraudi, piemēram 17-4 Ph, 15-5 Ph, un 13-8 Noplūde, ir martensīta vai daļēji austenīta sakausējumi nostiprināts, kontrolējot sekundāro fāžu nogulsnēšanos (Piem., vara, niobijs, vai titāna savienojumi).
Viņi apvieno lielas izturības, mērena izturība pret koroziju, un lieliska izturība, padarot tos ideāli piemērotus avi kosmosa, aizsardzība, ķīmisks, un augstas veiktspējas mehāniskās lietojumprogrammas.
PH nerūsējošā tērauda metināšana unikāli izaicinājumi, kā nokrišņu sacietēšanas mehānismu traucē termiskais cikls, potenciāli noved pie mīkstināšana siltuma ietekmētajā zonā (Zarns) vai metinātā metāla stiprības zudums.
Galvenās metināšanas problēmas
| Izaicināt | Paskaidrojums | Seku mazināšanas stratēģijas |
| HAZ mīkstināšana | Nokrišņi (Piem., Cu, Nb) izšķīst metināšanas laikā, lokāli samazinot cietību un izturību. | Pēc termiņa (risinājums + novecošanās) mehānisko īpašību atjaunošanai. |
| Aukstā plaisāšana | Martensīta struktūra HAZ var būt cieta un trausla; metināšanas radītie atlikušie spriegumi pastiprina plaisāšanu. | Uzkarsē 150–250 °C; elektrodi ar zemu ūdeņraža saturu; kontrolēta interpass temperatūra. |
| Izkropļojumi & Atlikušais stress | Mērena termiskā izplešanās; termiskie cikli var izraisīt deformāciju un atlikušo spriegumu plānās daļās. | Pareiza stiprināšana, zema siltuma padeve, līdzsvarota metināšanas secība. |
| Korozijas izturības samazināšana | Vietējā mīkstināšana un izmainīti nokrišņi var samazināt izturību pret koroziju, īpaši novecojušajās vai pārvecojušajās zonās. | Izmantojiet šķīduma apstrādi pēc metināšanas; kontrolēt metināšanas siltuma padevi. |
Metināšanas palīgmateriāli & Pildvielas izvēle
- Pildvielas metāli: Pieskaņots parastajam metālam (Piem., ER630 par 17-4 Ph).
- Uzkarsē un starpplūsmas temperatūra: 150-250 °C atkarībā no biezuma un kvalitātes.
- Aizsarggāzes: Argons vai Ar + Viņš sajaucas ar GTAW; sauss, zema ūdeņraža līmeņa elektrodi SMAW.
Metināšanas procesa piemērotība
| Apstrādāt | Vienādība | Piezīmes |
| GTAW (Tigs) | Lielisks | Precīza siltuma kontrole; ideāli piemērots plānām sekcijām, kritisks, vai kosmosa sastāvdaļas. |
| GMAW (Es) | Ļoti labs | Augstāka produktivitāte; nepieciešama rūpīga siltuma ievades pārvaldība. |
| SMAW (Nūja) | Mērens | Nepieciešami elektrodi ar zemu ūdeņraža saturu; ierobežots plānām sekcijām. |
| Lāzers / EB metināšana | Lielisks | Samazina HAZ platumu un termisko ietekmi; saglabā parastā metāla mikrostruktūru. |
Pēcmetināšanas datu piemērs:
| Pakāpe | Metināšanas process | Stiepes izturība (MPA) | Cietība (HRC) | Piezīmes |
| 17-4 Ph | GTAW | 1150 (pamatne: 1180) | 30–32 | Novecošana pēc metināšanas ir obligāta; HAZ mīkstināšana atjaunota. |
| 15-5 Ph | GMAW | 1120 (pamatne: 1150) | 28–31 | Augsta stingrība un izturība pret koroziju tiek saglabāta pēc novecošanas. |
| 13-8 Noplūde | GTAW | 1200 (pamatne: 1220) | 32–34 | Augstas izturības kosmosa komponenti; kontrolēta metināšana kritiska. |
9. Salīdzinošais metināmības kopsavilkums
| Aspekts | Austenīts (300 Sērija) | Ferīta (400 Sērija) | Martensīts (400 Sērija) | Divstāvu (2000 Sērija) | Nokrišņi-Cietināšana (Ph) |
| Reprezentatīvās pakāpes | 304, 304Lukturis, 316, 316Lukturis, 321, 347 | 409, 430, 446 | 410, 420, 431 | 2205, 2507 | 17-4 Ph, 15-5 Ph, 13-8 Noplūde |
| Mehāniskā metināmība | Lielisks; HAZ saglabā elastību | Mērens; zemāka elastība, HAZ var būt trausls | Mērens; augsts aukstuma plaisāšanas risks | Labs; parasti saglabājas spēks | Mērens līdz izaicinošs; HAZ mīkstināšana |
| Izturība pret koroziju pēc metināšanas | Lielisks; zema oglekļa satura/stabilizētas kategorijas novērš sensibilizāciju | Labs; var lokāli samazināt, ja siltuma padeve ir pārmērīga | Mērens; var lokāli samazināt HAZ | Lielisks; uzturēt ferīta-austenīta līdzsvaru | Mērens; atjaunota pēc pēcmetināšanas termiskās apstrādes |
| Metināmības problēmas | Karsta plaisāšana, izkropļojumu, porainība | Graudu rupināšana, plaisāšana, HAZ trauslums | Ciets martensīts HAZ, aukstā plaisāšana | Ferīta/austenīta nelīdzsvarotība, intermetālisko fāžu veidošanās | HAZ mīkstināšana, atlikušais stress, samazināta stingrība |
| Tipiski apsvērumi pēc metināšanas | Minimāla priekšsildīšana; zema caurlaides temperatūra; izvēles šķīduma atkausēšana | Uzkarsē biezām daļām; kontrolēta siltuma padeve | Uzkarsē un zema ūdeņraža elektrodus; obligāta pēcmetināšanas rūdīšana | Siltuma padeves kontrole; starplaide ≤150–250 °C; pildvielas metāla izvēle | Uzkarsē, elektrodi ar zemu ūdeņraža saturu, obligāts risinājums pēc metināšanas + novecošanās |
| Pieteikumi | Pārtika, farmācija, ķīmiskie augi, jūras, kriogēnija | Automobiļu izplūdes gāzes, arhitektūras paneļi, augstas temperatūras rūpnieciskās sastāvdaļas | Vārstu sastāvdaļas, vārpstas, sūkņa daļas, avi kosmosa | Jūrā, ķīmiskie augi, atsāļošana, jūras | Avi kosmosa, aizsardzība, augstas veiktspējas sūkņi, ķirurģiskie instrumenti |
Galvenie novērojumi:
- Austenīta nerūsējošie tēraudi ir vispiedodošākie, piedāvājums lieliska metināmība ar minimāliem piesardzības pasākumiem.
- Ferīta klases ir jutīgāki pret trauslums un graudu augšana, nepieciešama rūpīga siltuma ievades pārvaldība.
- Martensīta tēraudi nepieciešams priekšsildīšana un pēcmetināšanas rūdīšana lai novērstu aukstu plaisāšanu un atjaunotu stingrību.
- Dupleksie tēraudi pieprasīt precīza fāzes kontrole lai izvairītos no ar ferītu bagātām vai trauslām šuvēm, vienlaikus saglabājot izturību pret koroziju.
- PH nerūsējošie tēraudi jāiziet šķīduma apstrāde pēc metināšanas un novecošana lai atjaunotu spēku un cietību.
10. Secinājums
Nerūsējošā tērauda metināmība aptver visu spektru - no ļoti metināmām austenīta kategorijām līdz sarežģītiem martensīta un PH tēraudiem.
Kamēr lielāko daļu šķirņu var veiksmīgi metināt, panākumi ir atkarīgi no izpratnes par metalurģiskā uzvedība, piesakoties atbilstošas metināšanas procedūras, un veic nepieciešamo iepriekš- vai termiskās apstrādes pēc metināšanas.
Inženieriem un ražotājiem, metināmība nav tikai savienošana — tā ir izturība pret koroziju, izturība, un kalpošanas laiks.
Rūpīga pildvielas izvēle, siltuma ievades vadība, un noteikumu ievērošana nodrošina nerūsējošā tērauda komponentu atbilstību gan dizaina, gan dzīves cikla prasībām.
FAQ
Kāpēc 316L ir vairāk metināms nekā 316 nerūsējošais tērauds?
316L satur mazāku oglekļa saturu (C ≤0,03% pret. C ≤0,08% priekš 316), kas krasi samazina sensibilizācijas risku.
Metināšanas laikā, 316augstākais ogleklis veido Cr3C6 karbīdus pie graudu robežām (noplicinot Kr), izraisot starpkristālu koroziju.
316L zemais oglekļa saturs to novērš, ar a 95% nokārtošanas līmenis ASTM A262 IGC testēšanā salīdzinājumā ar. 50% par 316.
Vai ferīta nerūsējošajiem tēraudiem ir nepieciešama iepriekšēja uzsildīšana?
Nē — ferīta nerūsējošais tērauds (409, 430) ir zems oglekļa saturs, tāpēc priekšsildīšana nav nepieciešama, lai novērstu aukstās plaisāšanu.
Lai arī, atkausēšana pēc metināšanas (700-800°C) ieteicams pārkristalizēt lielus HAZ graudus, elastības un stingrības atjaunošana (palielina trieciena enerģiju par 40-50%).
Bēgt 17-4 PH nerūsējošais tērauds jāmetina bez pēcmetināšanas termiskās apstrādes?
Tehniski jā, bet HAZ tiks ievērojami mīkstināts (stiepes izturība samazinās no 1,150 MPA uz 750 MPa H900 temperamentam).
Paredzēts nesošiem lietojumiem (Piem., kosmosa kronšteini), atkausēšana pēc metināšanas šķīduma (1,050° C) + atkārtota novecošana (480° C) ir obligāta, lai reformētu vara nogulsnes, atjaunojot 95% no parastā metāla stiprības.
Kurš metināšanas process ir vislabākais plānam austenīta nerūsējošajam tēraudam (1-3 mm)?
GTAW (Tigs) ir ideāls — tā zemā siltuma padeve (0.5–1,5 kJ/mm) samazina HAZ izmēru un sensibilizācijas risku, kamēr tā precīzā loka vadība nodrošina augstu kvalitāti, zemas porainības metināšanas šuves.
Izmantojiet 1–2 mm volframa elektrodu, argona aizsarggāze (99.99% tīrs), un braukšanas ātrums 100–150 mm/min optimāliem rezultātiem.
