1. Wstęp
Spawanie stali nierdzewnych jest rutynowe w przemyśle, Ale Jak spraw: Każda grupa nierdzewna (austenityczny, ferrytyczny, dupleks, martenzytyczny, Harding opadów, i oceny o wysokim poziomie) zapewnia wyraźne zachowania metalurgiczne, które określają wybór procesu, stop wypełniający, Wejście ciepła, przed/po leczeniu, i reżimy inspekcji.
Z prawidłowym wyborem procesu i sterowaniem - wysyłając gaz, Wejście ciepła, mecz wypełniający, Temperatura międzypasowa i odpowiednie czyszczenie po spawaniu-większość ocen można spawać, aby zapewnić niezawodną wytrzymałość i odporność na korozję.
Niewłaściwe stosowanie praktyk, Jednakże, prowadzić do gorącego pękania, uczulenie, kruchość lub niedopuszczalna wydajność korozji.
2. Dlaczego spawalność ma znaczenie dla stali nierdzewnej
Stal nierdzewnaWartość leży w jego unikalnej podwójnej obietnicy: odporność na korozję (z jego bogatej w chrom warstwę tlenku) i niezawodność strukturalna (z dopasowanych właściwości mechanicznych).
W branżach takich jak ropa & gaz, wytwarzanie energii, obróbka chemiczna, budowa, i sprzęt żywnościowy, Większość składników nierdzewnych wymaga spawania podczas wytwarzania, instalacja, lub naprawa.
Spawalność nie jest jedynie „wygodą produkcyjną” - jest to linchpin, który zapewnia tę obietnicę, która jest prawdziwa w spawanych komponentach.
Słaba spawalność podważa funkcje podstawowe stali nierdzewnej, prowadząc do katastrofalnych niepowodzeń, nadmierne koszty, i niezgodność ze standardami branżowymi.
3. Kluczowe fundamenty metalurgiczne spawania ze stali nierdzewnej
Spawalność stali nierdzewnej jest zasadniczo kontrolowana przez ich Skład chemiczny I struktura krystaliczna.
Elementy stopowe nie tylko definiują odporność na korozję, ale także regulują sposób, w jaki zachowują się stale nierdzewne w cyklach termicznych spawania.
Wpływ elementów stopowych
| Element stopowy | Rola w metalu bazowym | Wpływ na spawalność |
| Chrom (Kr, 10.5–30%) | Tworzy pasywny film cr₂o₃ dla odporności na korozję. | Wysoki CR zwiększa ryzyko pękania gorącego; Węglacz CR (Cr₂₃c₆) Opady powoduje uczulenie, jeśli C > 0.03%. |
| Nikiel (W, 0–25%) | Stabilizuje austenit (poprawia plastyczność, wytrzymałość). | Wysoki ni (>20%, np., 310S) zwiększa ryzyko pękania gorącego; Niski Ni w ferrytyce zmniejsza plastyczność w HAZ. |
| Molibden (Pon, 0–6%) | Zwiększa oporność na wżery (Raisses Pren Wartości). | Brak bezpośrednich problemów z spawaniem; Utrzymuje oporność na korozję, jeśli kontrolowane jest wejście cieplne. |
| Węgiel (C, 0.01–1,2%) | Wzmacnia stale martenzytyczne; wpływa na uczulenie. | >0.03% w austenitycznym → opadach węglika i korozji międzykrystalicznej; >0.1% W martenzytycznym → ryzyko pękania na zimno. |
| Tytan (Z) / Niobium (NB) | Tworzy stabilny TIC/NBC zamiast Cr₂₃c₆, zapobieganie uczuleniu. | Poprawia spawalność stabilizowanych ocen (np., 321, 347); zmniejsza degradację HAZ. |
| Azot (N, 0.01–0,25%) | Wzmacnia fazy austenitu i dupleksu; zwiększa opór wżery. | Pomaga kontrolować równowagę ferrytu w spoinach dupleks; Nadmiar n (>0.25%) może powodować porowatość. |
Struktury krystaliczne i ich wpływ
- Austenite (FCC): Wysoka wytrzymałość, dobra ciągliwość, i doskonałą spawalność. Jednakże, Kompozycje w pełni austenityczne są podatne gorące pękanie Ze względu na ich niski zakres zestalania.
- Ferryt (BCC): Dobra odporność na gorące pękanie, ale ograniczona plastyczność i wytrzymałość w strefie dotkniętej ciepłem (HAZ). Wzrost ziarna podczas spawania może obwodzić stali ferrytyczne.
- Martensite (BCT): Bardzo twardy i kruchy, zwłaszcza jeśli występuje wysoki węgiel. Spawanie ma tendencję do tworzenia pęknięć, chyba że zastosowane zostaną podgrzewanie i rozwodnienie ciepła.
- Dupleks (Mieszany FCC + BCC): Połączenie ferrytu i austenitu oferuje zarówno wytrzymałość, jak i odporność na korozję, Ale precyzyjna kontrola wejściowa ciepła ma kluczowe znaczenie dla utrzymania równowagi ~ 50/50 fazy.
4. Spawalność austenitycznej stali nierdzewnej (300 Szereg)
Austenityczne stale nierdzewne - zwłaszcza 300 szereg (304, 304L, 316, 316L, 321, 347)- są najczęściej używanymi stalami nierdzewnymi ze względu na ich doskonała odporność na korozję, plastyczność, i wytrzymałość.
Są na ogół Najbardziej spawana rodzina nierdzewna, wyjaśniając ich powszechne zastosowanie w przetwórstwo spożywcze, zakłady chemiczne, olej & gaz, morski, i zastosowania kriogeniczne.
Jednakże, ich W pełni austenityczna struktura krystaliczna I Wysoka ekspansja termiczna Przynieś określone wyzwania związane z spawaniem, które wymagają starannej kontroli.
Kluczowe wyzwania związane z spawaniem
| Wyzwanie | Wyjaśnienie | Strategie łagodzenia |
| Gorące pękanie | W pełni austenityczne zestalenie (Mod A.) Stwarza podatność na pękanie zestalania w metalu spoiny. | Użyj metali wypełniających z małą zawartością ferrytu (ER308L, ER316L); Szybkość zestalania puli spawalniczej. |
| Uczulenie (Opady węglika) | Cr₂₃c₆ tworzy się na granicach ziarna między 450–850 ° C, jeśli węgiel >0.03%, zmniejszenie odporności na korozję. | Używaj ocen o niskiej zawartości węgla (304L, 316L) lub stabilizowane oceny (321, 347); Ogranicz temperaturę międzypasową ≤150–200 ° C. |
| Zniekształcenie & Stres resztkowy | Stale austenityczne rozszerzają się o ~ 50% więcej niż stale węglowe; Niska przewodność termiczna koncentruje ciepło. | Zrównoważone sekwencje spawalnicze, Właściwe ustawianie, Niskie wejście cieplne. |
| Porowatość | Absorpcja lub zanieczyszczenie azotu w puli spoiny może tworzyć kieszenie gazowe. | Gazy osłony o wysokiej czystości (Ar, Ar + O₂); Zapobiegaj zanieczyszczeniu N₂. |
Spawanie materiałów eksploatacyjnych & Wybór wypełnienia
- Wspólne metale wypełniające: ER308L (dla 304/304L), ER316L (dla 316/316L), ER347 (Do 321/347).
- Równowaga ferrytowa: Idealny fn (Numer ferrytu) W spoinieniu metalu: 3–10 Aby zmniejszyć gorące pękanie.
- Gazy chroniące: Argon, lub AR + 1–2% o₂; Ar + Łączy poprawę penetracji w grubszych odcinkach.
Przydatność procesu spawania
| Proces | Stosowność | Notatki |
| GTAW (TIG) | Doskonały | Precyzyjna kontrola; Idealny do cienkich ścian lub krytycznych stawów. |
| GMAW (JA) | Bardzo dobry | Wyższa wydajność; wymaga dobrej kontroli osłony. |
| SMAW (Stick) | Dobry | Wszechstronny; stosować elektrody niskowodorowe. |
| FCAW | Dobry | Produktywne dla grubych sekcji; wymaga starannego usunięcia żużla. |
| Laser/Eb | Doskonały | Niskie zniekształcenie, wysoka precyzja; używane w zaawansowanych branżach. |
5. Spawalność ferrytycznych stali nierdzewnej (400 Szereg)
Ferrytyczne stale nierdzewne, głównie 400 Klasy serii jak na przykład 409, 430, I 446, charakteryzują się sześcienny skupiony na ciele (BCC) struktura krystaliczna.
Są szeroko stosowane w samochodowe układy wydechowe, dekoracyjne elementy architektoniczne, i sprzęt przemysłowy Z powodu ich Umiarkowana odporność na korozję, właściwości magnetyczne, i niższy koszt w porównaniu do klas austenitycznych.
Podczas gdy ferrytyczne stali nierdzewne można spawać, ich Spawalność jest bardziej ograniczona w porównaniu z klasami austenitycznymi.
Połączenie niska ciągliwość, Wysoka ekspansja termiczna, i gruby wzrost ziarna W strefie dotkniętej ciepłem (HAZ) wprowadza określone wyzwania.
Kluczowe wyzwania związane z spawaniem
| Wyzwanie | Wyjaśnienie | Strategie łagodzenia |
| Kruchość / Niska wytrzymałość | Stale ferrytyczne są z natury mniej plastyczne; Haz może stać się krucha z powodu wzrostu ziarna. | Ogranicz wejście ciepła, Używaj cienkich sekcji lub spawania przerywanego; Unikaj szybkiego chłodzenia. |
| Zniekształcenie / Stres termiczny | Współczynnik rozszerzalności cieplnej ~ 10–12 µm/m · ° C; niższe niż austenityczne, ale wciąż znaczące. | Prebenda, Właściwe ustawianie, i kontrolowana sekwencja spoiny. |
| Wyśmienity (Zimno / Wspomagany wodorem) | Struktury podobne do martenzytu mogą tworzyć się w niektórych ferrytach o dużej liczbie; Wodór z wilgoci może wywoływać pękanie. | Podgrzewać (150–200 ° C.) dla grubszych odcinków; Użyj suchych elektrod i właściwych gazów ekranowych. |
| Zmniejszony odporność na korozję w HAZ | Grubowanie ziarna i wyczerpanie elementów stopowych może lokalnie zmniejszyć odporność na korozję. | Zminimalizuj wejście ciepła i unikaj ekspozycji po rozrywce na zakresy temperatury uczulenia (450–850 ° C.). |
Spawanie materiałów eksploatacyjnych & Wybór wypełnienia
- Wspólne metale wypełniające: ER409L dla 409, ER430L dla 430.
- Wybór wypełnienia: Dopasuj metal podstawowy, aby uniknąć nadmiernego ferrytu lub formacji międzymetalicznej w spoinach.
- Gazy chroniące: Argon lub AR + 2% O₂ dla spawania łukowego wolframu gazowego (GTAW) lub spawanie metalu gazowego (GMAW).
Przydatność procesu spawania
| Proces | Stosowność | Notatki |
| GTAW (TIG) | Bardzo dobry | Precyzyjna kontrola ciepła, Idealny do cienkich sekcji. |
| GMAW (JA) | Dobry | Nadaje się do produkcji; wymaga osłonięcia optymalizacji gazu. |
| SMAW (Stick) | Umiarkowany | Użyj elektrod o niskim poziomie hydrogenowym; Ryzyko kruchości HAM. |
| FCAW / Laser | Ograniczony | Może wymagać podgrzewania; ryzyko pękania w grubszych odcinkach. |
6. Spawalność martenzytycznych stali nierdzewnych (400 Szereg)
Martenzytyczne stale nierdzewne, powszechnie 410, 420, 431, Czy wysoka wytrzymałość, Stopiące stopy charakteryzujący się Wysoka zawartość węgla i tetragonalne zorientowane na ciało (BCT) Struktura martenzytyczna.
Te stale są szeroko stosowane w łopatki turbin, wały pomp, sztućce, Komponenty zaworów, i części lotnicze, gdzie wytrzymałość i odporność na zużycie są krytyczne.
Martenzytyczne stale nierdzewne są uważane za trudne do spawania Z powodu ich tendencja do tworzenia, kruche mikrostruktury w strefie dotkniętej ciepłem (HAZ), co zwiększa ryzyko Zimne pękanie i zmniejszona wytrzymałość.
Kluczowe wyzwania związane z spawaniem
| Wyzwanie | Wyjaśnienie | Strategie łagodzenia |
| Zimne pękanie / Pękanie wspomagane wodorem | Hard martenzytu w Haz, podatne na pękanie, jeśli występuje wodór. | Rozgrzej 150–300 ° C.; stosować elektrody niskowodorowe; Kontrola temperatury międzypassowej. |
| Twardość w Haz | Szybkie chłodzenie powoduje wysoką twardość (WN > 400), prowadząc do kruchości. | Po spowtaniu temperaturze w 550–650 ° C w celu przywrócenia plastyczności i zmniejszenia twardości. |
| Zniekształcenie & Stres resztkowy | Wysoka ekspansja cieplna i szybka transformacja fazowa generują naprężenie resztkowe. | Właściwe mocowanie, Zrównoważone sekwencje spawalnicze, i kontrolowane wejście ciepła. |
| Wrażliwość na korozję | Haz może doświadczyć zmniejszonego odporności na korozję, szczególnie w środowiskach zawierających mokre lub chlorek. | Wybierz oporne na korozję oceny martenzytyczne; Unikaj zakresu temperatur uczulenia. |
Spawanie materiałów eksploatacyjnych & Wybór wypełnienia
- Wspólne metale wypełniające: IS410, ER420, ER431, Dopasowane do klasy metalowej.
- Rozgrzej i Interpass: 150–300 ° C w zależności od grubości i zawartości węgla.
- Gazy chroniące: Argon lub AR + 2% On za gtaw; suchy, elektrody o niskim poziomie hydrogenowym dla smaw.
Przydatność procesu spawania
| Proces | Stosowność | Notatki |
| GTAW (TIG) | Bardzo dobry | Precyzyjna kontrola; Zalecane dla komponentów krytycznych lub cienkich. |
| GMAW (JA) | Umiarkowany | Wymaga niskiego poziomu ciepła; może wymagać podgrzewania na grubszych sekcjach. |
| SMAW (Stick) | Umiarkowany | Użyj elektrod o niskim poziomie hydrogenowym; Utrzymuj podgrzewanie. |
| Laser / Spawanie EB | Doskonały | Zlokalizowane ogrzewanie zmniejsza rozmiar HAZ i ryzyko pękania. |
Rozważania dotyczące wydajności po spalce
| Aspekt wydajności | Obserwacje po prawidłowym spawaniu | Praktyczne implikacje |
| Wytrzymałość mechaniczna | Spoiny mogą pasować do wytrzymałości na rozciąganie metalu bazowego po rozwodnieniu; W przypadku spawania Haz może mieć twardość >400 WN. | Komponenty osiągają wymaganą wytrzymałość i odporność na zużycie po temperowaniu; Unikaj ładowania natychmiast po spawaniu. |
| Plastyczność & Wytrzymałość | Nieznacznie zmniejszone jako spawane Haz; przywrócony po temperamencie. | Krytyczne dla części podatnych na uderzenie, takie jak wały pompy i zawory. |
| Odporność na korozję | Zmniejszone lokalnie w HAZ, jeśli nie są odpowiednio złagodzone; ogólnie umiarkowane dla ocen martenzytycznych. | Odpowiednie do niskich do umiarkowanych środowisk korozji; W razie potrzeby używaj powłok ochronnych. |
| Life Service & Trwałość | Po spowtaniu temperatura zapewnia długoterminową stabilność; Nieprzestrzegane spoiny mogą pękać pod naprężeniem lub cyklicznym obciążeniem. | Po spowtrowaniu obróbki cieplnej jest obowiązkowa w przypadku elementów krytycznych bezpieczeństwa. |
7. Spawalność dupleksowej stali nierdzewnej (2000 Szereg)
Dupleksowe stale nierdzewne (DSS), powszechnie nazywany 2000 szereg (np., 2205, 2507), Czy stopy podwójne zawierający w przybliżeniu 50% austenit i 50% ferryt.
Ta kombinacja zapewnia wysoka wytrzymałość, doskonała odporność na korozję, i dobrą wytrzymałość, sprawiają, że są idealne obróbka chemiczna, Olej na morzu & gaz, instalacje odsalania, i zastosowań morskich.
Podczas gdy stale dupleksowe oferują znaczne zalety w stosunku do klas austenitycznych lub ferrytycznych, ich Spawalność jest bardziej wrażliwa Z powodu potrzeby Utrzymaj zrównoważony stosunek ferrytu-austenitu i unikaj tworzenia Fazy międzymetaliczne (Sigma, Chi, lub azotki chromowe).
Kluczowe wyzwania związane z spawaniem
| Wyzwanie | Wyjaśnienie | Strategie łagodzenia |
| Niezrównowaga ferrytu - Austenit | Nadmiar ferrytu zmniejsza wytrzymałość; Nadmiar austenitu zmniejsza odporność na korozję. | Kontroluj wejście ciepła i temperaturę przedziału; Wybierz odpowiedni metal wypełniający z pasującym składem dupleksu. |
| Formacja fazy międzymetalicznej | Fazy sigma lub chi mogą tworzyć się w temperaturze 600–1000 ° C, powodując kruchość i zmniejszony odporność na korozję. | Zminimalizuj czas wejściowy i chłodzenia ciepła; Unikaj wielu podgryzań; Szybkie chłodzenie po spawaniu. |
| Gorące pękanie w spoinie | Stale dupleksowe zestalają się przede wszystkim jako ferryt; niewielkie ilości austenitu wymagane do zapobiegania pękaniu. | Użyj metali wypełniających zaprojektowane do spawania dupleksowego (Ernicrmo-3 lub podobne); Utrzymuj numer ferrytu (Fn) 30–50. |
| Zniekształcenie & Stres resztkowy | Umiarkowana ekspansja termiczna; Niska przewodność koncentruje ciepło w strefie spoiny. | Właściwa sekwencja wyposażenia i zrównoważona spawanie; Temperatura międzypasowa ≤150–250 ° C. |
Spawanie materiałów eksploatacyjnych & Wybór wypełnienia
- Wspólne metale wypełniające: ER2209, ER2594, lub wypełniacze dopasowane do dupleksu.
- Numer ferrytu (Fn) kontrola: FN 30–50 w metalu spoiny dla optymalnej wytrzymałości i odporności na korozję.
- Gazy chroniące: Czysty argon dla GTAW; Ar + Małe dodatki N₂ (0.1–0,2%) może być użyte do stabilizacji austenitu.
Przydatność procesu spawania
| Proces | Stosowność | Notatki |
| GTAW (TIG) | Doskonały | Wysoka kontrola nad wejściem cieplnym i równowagą fazową; Preferowane dla krytycznych rur i naczyń. |
| GMAW (JA) | Bardzo dobry | Nadaje się do produkcji; Kontroluj prędkość spawania i ostrożnie przecinają temperaturę. |
| SMAW (Stick) | Umiarkowany | Niska wydajność; wymaga elektrod o niskim hydrogenom kompatybilnym z dupleksem. |
| Laser / Spawanie EB | Doskonały | Zlokalizowane ogrzewanie minimalizuje Haz; zachowuje równowagę ferrytu-austenitu. |
Rozważania dotyczące wydajności po spalce
| Aspekt wydajności | Obserwacje po prawidłowym spawaniu | Praktyczne implikacje |
| Wytrzymałość mechaniczna | Wytrzymałość na rozciąganie metalu spoiny zwykle 620–720 MPa; Nieco niższe, ale w granicach 90–95% metalu bazowego. | Umożliwia stosowanie w rurociągach wysokociśnieniowych i zastosowaniach strukturalnych; zachowuje lepszą siłę nad stalami austenitycznymi. |
| Plastyczność & Wytrzymałość | Dobry, udarność >100 J w temperaturze pokojowej, jeśli kontrolowana zawartość ferrytu. | Nadaje się do środowisk roślinnych na morzu i chemicznym; unika kruchej awarii w Haz. |
| Odporność na korozję | Odporność na korozję wżery i szczeliny porównywalną z metalem podstawowym (Pren 35–40 dla 2205, 2507). | Niezawodny w środowiskach bogatych w chlorek i kwaśne; zapewnia długoterminowe życie usługowe. |
| Life Service & Trwałość | Odpowiednio spawane połączenia dupleksowe odporne na korozję międzykrystaliczną i pękanie korozji naprężeń. | Wysoka niezawodność krytycznej offshore, chemiczny, i aplikacje odsalania. |
8. Spawalność utwardzania opadów (PH) Stale nierdzewne
Hardingowe stali nierdzewne, jak na przykład 17-4 PH, 15-5 PH, I 13-8 Pon, Czy stopy martrytyczne lub półusteniczne wzmocniony poprzez kontrolowane opady faz wtórnych (np., miedź, niobium, lub związki tytanu).
Łączą się wysoka wytrzymałość, Umiarkowana odporność na korozję, i doskonałą wytrzymałość, sprawiają, że są idealne lotniczy, obrona, chemiczny, oraz wysokowydajne zastosowania mechaniczne.
Spawanie stali nierdzewne PH prezentuje Unikalne wyzwania, jak Mechanizm hardynacji opadów jest zaburzony przez cykl termiczny, potencjalnie prowadząc do zmiękczenie w strefie dotkniętej ciepłem (HAZ) Lub Utrata siły w metalu spoiny.
Kluczowe wyzwania związane z spawaniem
| Wyzwanie | Wyjaśnienie | Strategie łagodzenia |
| Zmiękczenie | Wytrąca się (np., Cu, NB) Rozpuścić podczas spawania, Lokalnie zmniejszając twardość i siłę. | Po spalonym obróbce cieplnej (rozwiązanie + starzenie się) Aby przywrócić właściwości mechaniczne. |
| Zimne pękanie | Struktura martenzytyczna w HAZ może być twarda i krucha; Naprężenia resztkowe z powodu spawania zaostrzenia pękania. | Rozgrzej 150–250 ° C.; Elektrody o niskim poziomie hydrogenowym; kontrolowana temperatura międzypassowa. |
| Zniekształcenie & Stres resztkowy | Umiarkowana ekspansja termiczna; Cykle termiczne mogą wywoływać wypaczenie i naprężenie resztkowe w cienkich skrawkach. | Właściwe mocowanie, Niskie wejście cieplne, Zrównoważona sekwencja spoiny. |
| Redukcja odporności na korozję | Miejscowe zmiękczenie i zmienione opady mogą zmniejszyć odporność na korozję, szczególnie w strefach starzejących się lub nadmiernych. | Użyj leczenia roztworu po spawaniu; Kontroluj spawanie wejściowe ciepła. |
Spawanie materiałów eksploatacyjnych & Wybór wypełnienia
- Metale wypełniające: Dopasowane do metalu bazowego (np., ER630 dla 17-4 PH).
- Rozgrzej i przedziałać temperaturę: 150–250 ° C w zależności od grubości i oceny.
- Gazy chroniące: Argon lub AR + Miesza się dla GTAW; suchy, elektrody o niskim poziomie hydrogenowym dla smaw.
Przydatność procesu spawania
| Proces | Stosowność | Notatki |
| GTAW (TIG) | Doskonały | Precyzyjna kontrola ciepła; Idealny do cienki, krytyczny, lub komponenty lotnicze. |
| GMAW (JA) | Bardzo dobry | Wyższa wydajność; Wymagane staranne zarządzanie wejściem cieplnym. |
| SMAW (Stick) | Umiarkowany | Wymaga elektrod o niskim poziomie hydrogenowym; Ograniczone dla cienkich sekcji. |
| Laser / Spawanie EB | Doskonały | Minimalizuje szerokość HAZ i uderzenie termiczne; zachowuje mikrostrukturę metalu bazowego. |
Przykład danych po spaw:
| Stopień | Proces spoiny | Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) | Twardość (HRC) | Notatki |
| 17-4 PH | GTAW | 1150 (opierać: 1180) | 30–32 | Obowiązkowe starzenie się po spawaniu; Odrestaurowanie zmiękczania. |
| 15-5 PH | GMAW | 1120 (opierać: 1150) | 28–31 | Wysoka wytrzymałość i odporność na korozję utrzymywana po starzeniu. |
| 13-8 Pon | GTAW | 1200 (opierać: 1220) | 32–34 | Komponenty lotnicze o wysokiej wytrzymałości; kontrolowane spawanie krytyczne. |
9. Porównawcze podsumowanie spawania
| Aspekt | Austenityczny (300 Szereg) | Ferrytyczny (400 Szereg) | martenzytyczny (400 Szereg) | Dupleks (2000 Szereg) | Utwardzanie wytrącające (PH) |
| Reprezentatywne oceny | 304, 304L, 316, 316L, 321, 347 | 409, 430, 446 | 410, 420, 431 | 2205, 2507 | 17-4 PH, 15-5 PH, 13-8 Pon |
| Spawalność mechaniczna | Doskonały; HAZ zachowuje plastyczność | Umiarkowany; niższa plastyczność, Haz może być kruchy | Umiarkowany; Wysokie ryzyko pękania zimnego | Dobry; Zwykle utrzymywana siła | Umiarkowany do trudnego; Zmiękczenie |
| Odporność na korozję po spaw | Doskonały; stopnie niskoemisyjne/stabilizowane zapobiegają uczuleniu | Dobry; może być lokalnie zmniejszone, jeśli wejście ciepła nadmierne | Umiarkowany; może być lokalnie zmniejszone w HAZ | Doskonały; Utrzymuj równowagę ferrytowo -ziemską | Umiarkowany; Odrestaurowany po rozwodnieniu po obróbce cieplnej |
| Wyzwania związane ze spawalnością | Gorące pękanie, zniekształcenie, porowatość | Zakładanie ziarna, wyśmienity, Brittleness | Twardy martenzytyczny haz, Zimne pękanie | Bilans ferrytu/austenitu, Formacja fazy międzymetalicznej | Zmiękczenie, stres resztkowy, zmniejszona wytrzymałość |
| Typowe rozważania po spalinie | Minimalne podgrzewanie; Niska temperatura międzypassowa; Opcjonalne wyżarzanie rozwiązania | Rozgrzej, aby uzyskać grube odcinki; kontrolowane wejście ciepła | Podgrzewanie i elektrody o niskiej hydrogenu; Obowiązkowe temperowanie po spawaniu | Kontrola wejściowa ciepła; Interpass ≤150–250 ° C.; Wybór metalu wypełniający | Podgrzewać, Elektrody o niskim poziomie hydrogenowym, Obowiązkowe rozwiązanie po spaw + starzenie się |
| Aplikacje | Żywność, Pharma, zakłady chemiczne, morski, Kriogeniczne | Wyczerpania samochodowe, Panele architektoniczne, Komponenty przemysłowe o wysokiej tempie | Komponenty zaworów, wały, Części pompowe, lotniczy | Offshore, zakłady chemiczne, odsolenie, morski | Lotnictwo, obrona, Pompy o wysokiej wydajności, narzędzia chirurgiczne |
Kluczowe obserwacje:
- Austenityczne stale nierdzewne są najbardziej wybaczające, ofiara Doskonała spawalność z minimalnymi środkami ostrożności.
- Klasy ferrytyczne są bardziej wrażliwe na kruchość i wzrost zboża, Wymaganie starannego zarządzania wprowadzaniem ciepła.
- Stale martenzytyczne potrzebować Podgrzewanie i temperowanie po spawaniu Aby zapobiec pękaniu zimnym i przywróceniu wytrzymałości.
- STALE DUPLEX wymagać precyzyjna kontrola fazowa Aby uniknąć spawów bogatych w ferryty lub kruche, przy jednoczesnym utrzymaniu odporności na korozję.
- PH Stale nierdzewne musi przejść Rozwiązanie i starzenie się roztworu przywrócić siłę i twardość.
10. Wniosek
Spawalność stali nierdzewnej rozciąga się na spektrum - od wysoko spawalnych gatunków austenitycznych po trudne stale martenzytyczne i pH.
Chwila Większość klas można skutecznie spać, sukces zależy na zrozumieniu Zachowanie metalurgiczne, aplikowanie odpowiednie procedury spawania, i wykonanie konieczne przed- lub rozwodnione zabiegi cieplne.
Dla inżynierów i producentów, Spawalność nie polega tylko na dołączeniu - chodzi o zachowanie odporności na korozję, wytrzymałość, i życie serwisowe.
Starannie wybór wypełniacza, Zarządzanie wejściem ciepła, a przestrzeganie kodów zapewniają, że komponenty ze stali nierdzewnej spełniają oczekiwania dotyczące projektu i cyklu życia.
Często zadawane pytania
Dlaczego 316L jest bardziej spawany niż 316 stal nierdzewna?
316L ma niższą zawartość węgla (C ≤0,03% vs.. C ≤ 0,08% dla 316), co drastycznie zmniejsza ryzyko uczulenia.
Podczas spawania, 316Wyższe węglowy węglowodany na granicach ziarna (wyczerpanie Cr), prowadząc do korozji międzykrystalicznej.
316Low węglowy to zapobiega to, z 95% Szybkość przejścia w testowaniu IGC ASTM A262 VS. 50% Do 316.
Czy ferrytyczne stali nierdzewne wymagają podgrzewania?
Nie - ferrytyczne stale nierdzewne (409, 430) mają niską zawartość węgla, Zatem podgrzewanie nie jest potrzebne, aby zapobiec pękaniu zimnym.
Jednakże, Wyższenia po sparzeniu (700–800 ° C.) Zaleca się rekrystalizację dużych ziarn, Przywracanie plastyczności i wytrzymałości (zwiększa energię uderzenia o 40–50%).
Móc 17-4 PH stal nierdzewna należy spawać bez obróbki cieplnej po spawnięciu?
Technicznie tak, Ale Haz będzie znacznie zmiękczony (Siła na rozciąganie spada z 1,150 MPa do 750 MPA dla temperamentu H900).
Do aplikacji nośnych (np., Wsporniki lotnicze), Wyższenia roztworu po spawaniu (1,050°C) + ponowne ułatwienie (480°C) jest obowiązkowe do reformowania wytrącania miedzi, przywracanie 95% siły metalu bazowego.
Który proces spawania jest najlepszy dla cienkiej austenitycznej stali nierdzewnej (1–3 mm)?
GTAW (TIG) jest idealny - ma niskie wejście do ciepła (0.5–1,5 kJ/mm) minimalizuje rozmiar HAZ i ryzyko uczulenia, podczas gdy jego precyzyjna kontrola łuku wytwarza wysokiej jakości, spoiny o niskiej porowatości.
Użyj elektrody wolframowej 1–2 mm, Argonowe gazowe gaz (99.99% czysty), i prędkość podróży 100–150 mm/min dla optymalnych wyników.
