1. Zavedenie
Zváranie nehrdzavejúcej ocele je v priemysle bežné, ale ako záležitosti: každá nerezová skupina (austenitické, feritický, duplexný, martenzitické, precipitačné vytvrdzovanie, a vysokolegované triedy) prináša odlišné metalurgické správanie, ktoré určuje výber procesu, výplňová zliatina, tepelný vstup, pred/po liečbe, a kontrolné režimy.
Pri správnom výbere procesu a ovládaní – ochranný plyn, tepelný vstup, výplň zápas, medziprechodová teplota a vhodné čistenie po zváraní – väčšinu druhov je možné zvárať tak, aby poskytovali spoľahlivú pevnosť a odolnosť proti korózii.
Nesprávne aplikované praktiky, však, viesť k praskaniu za tepla, senzibilizácia, krehnutie alebo neprijateľné korózne vlastnosti.
2. Prečo je zvárateľnosť pre nehrdzavejúce ocele dôležitá
Nehrdzavejúca oceľJeho hodnota spočíva v jeho jedinečnom dvojitom prísľube: odpor (z jeho oxidovej vrstvy bohatej na chróm) a konštrukčná spoľahlivosť (z jeho prispôsobených mechanických vlastností).
V odvetviach ako je ropa & plyn, generovanie energie, chemické spracovanie, výstavba, a potravinárske vybavenie, väčšina nerezových komponentov vyžaduje zváranie počas výroby, inštalácia, alebo opraviť.
Zvárateľnosť nie je len „výrobná výhoda“ – je to kľúčový prvok, ktorý zaisťuje, že tento prísľub platí pri zváraných komponentoch..
Zlá zvárateľnosť podkopáva základné funkcie nehrdzavejúcej ocele, čo vedie ku katastrofálnym zlyhaniam, nadmerné náklady, a nedodržiavanie priemyselných noriem.
3. Kľúčové metalurgické základy zvárateľnosti nehrdzavejúcej ocele
Zvárateľnosť nehrdzavejúcej ocele je zásadne kontrolovaná ich chemické zloženie a kryštálovú štruktúru.
Legujúce prvky nielen definujú odolnosť proti korózii, ale tiež určujú, ako sa nehrdzavejúca oceľ správa pri tepelných cykloch zvárania.
Vplyv legujúcich prvkov
| Legiet | Úloha v Base Metal | Vplyv na zvárateľnosť |
| Chróm (Cr, 10.5– 30 %) | Vytvára pasívny Cr₂O₃ film pre odolnosť proti korózii. | Vysoký Cr zvyšuje riziko praskania za tepla; Karbid Cr (Cr23C6) zrážanie spôsobuje senzibilizáciu, ak C > 0.03%. |
| Nikel (V, 0–25%) | Stabilizuje austenit (Zlepšuje ťažnosť, tvrdosť). | Vysoký Ni (>20%, Napr., 310Siež) zvyšuje riziko praskania za tepla; nízky Ni vo feritických materiáloch znižuje ťažnosť v HAZ. |
| Molybdén (Mí, 0– 6 %) | Zvyšuje odolnosť proti pitingu (zvyšuje hodnoty PREN). | Žiadne priame problémy so zvariteľnosťou; zachováva odolnosť proti korózii, ak je regulovaný prívod tepla. |
| Uhlík (C, 0.01–1,2 %) | Spevňuje martenzitické ocele; ovplyvňuje senzibilizáciu. | >0.03% pri austenitickej → precipitácii karbidov a medzikryštalickej korózii; >0.1% pri martenzitických → riziko praskania za studena. |
| Titán (Z) / niób (Pozn) | Vytvára stabilný TiC/NbC namiesto Cr₂33C₆, predchádzanie senzibilizácii. | Zlepšuje zvárateľnosť stabilizovaných akostí (Napr., 321, 347); znižuje degradáciu HAZ. |
| Dusík (N, 0.01–0,25 %) | Posilňuje austenitové a duplexné fázy; zvyšuje odolnosť proti jamkovej korózii. | Pomáha kontrolovať feritovú rovnováhu pri duplexných zvaroch; prebytok N (>0.25%) môže spôsobiť pórovitosť. |
Kryštálové štruktúry a ich vplyv
- Austenit (Fcc): Vysoká húževnatosť, dobrú ťažnosť, a vynikajúca zvárateľnosť. Však, plne austenitické kompozície sú náchylné na horúce praskanie kvôli ich nízkemu rozsahu tuhnutia.
- Ferit (BCC): Dobrá odolnosť proti praskaniu za tepla, ale obmedzená ťažnosť a húževnatosť v tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ). Rast zŕn počas zvárania môže spôsobiť skrehnutie feritických ocelí.
- Martenzit (BCT): Veľmi tvrdé a krehké, najmä ak je prítomný vysoký obsah uhlíka. Zváranie má tendenciu vytvárať trhliny, pokiaľ sa nepoužíva predhrievanie a tepelné spracovanie po zváraní.
- Duplexný (zmiešané FCC + BCC): Kombinácia feritu a austenitu ponúka pevnosť a odolnosť proti korózii, ale presná regulácia prívodu tepla je rozhodujúca pre udržanie fázovej rovnováhy ~50/50.
4. Zvárateľnosť austenitických nehrdzavejúcich ocelí (300 Séria)
Austenitické nehrdzavejúce ocele – najmä 300 séria (304, 304L, 316, 316L, 321, 347)—sú najpoužívanejšie nehrdzavejúce ocele kvôli ich vynikajúca odolnosť proti korózii, ťažkosť, a tvrdosť.
Vo všeobecnosti sú najzvárateľnejšia nerezová rodina, vysvetlením ich širokého použitia v spracovanie potravín, chemické závody, olej & plyn, morský, a kryogénne aplikácie.
Však, ich plne austenitická kryštálová štruktúra a vysoká tepelná rozťažnosť prinášajú špecifické výzvy pri zváraní, ktoré si vyžadujú starostlivú kontrolu.
Kľúčové výzvy v oblasti zvárateľnosti
| Spochybniť | Vysvetlenie | Stratégie zmierňovania |
| Horúce praskanie | Plne austenitické tuhnutie (A-režim) vytvára náchylnosť na praskanie pri tuhnutí vo zvarovom kove. | Používajte prídavné kovy s malým obsahom feritu (ER308L, ER316L); kontrolovať rýchlosť tuhnutia zvarového kúpeľa. |
| Senzibilizácia (Zrážanie karbidov) | Cr₂₃C₆ sa tvorí na hraniciach zŕn medzi 450 – 850 °C, ak je uhlík >0.03%, zníženie odolnosti proti korózii. | Používajte triedy s nízkym obsahom uhlíka (304L, 316L) alebo stabilizované stupne (321, 347); limitná interpass teplota ≤150–200 °C. |
| Skreslenie & Zvyškový stres | Austenitické ocele expandujú o ~50% viac ako uhlíkové ocele; nízka tepelná vodivosť koncentruje teplo. | Vyvážené zváracie sekvencie, správne upevnenie, nízky tepelný príkon. |
| Pórovitosť | Absorpcia dusíka alebo kontaminácia vo zvarovom kúpeli môže vytvárať plynové bubliny. | Vysoko čisté ochranné plyny (Ar, Ar + O₂); zabrániť kontaminácii N₂. |
Spotrebný materiál na zváranie & Výber plniva
- Bežné prídavné kovy: ER308L (pre 304/304L), ER316L (pre 316/316L), ER347 (pre 321/347).
- Feritová rovnováha: Ideálne FN (feritové číslo) vo zvarovom kove: 3–10 na zníženie praskania za tepla.
- Ochranné plyny: argón, alebo Ar + 1-2 % O₂; Ar + On blendy zlepšujú penetráciu v hrubších častiach.
Vhodnosť procesu zvárania
| Spracovanie | Vhodnosť | Poznámky |
| Gtaw (Tigový) | Vynikajúci | Presné ovládanie; ideálne pre tenké steny alebo kritické spoje. |
| Zaniknúť (Ja) | Veľmi dobrý | Vyššia produktivita; vyžaduje dobrú kontrolu tienenia. |
| SMAW (Stick) | Dobrý | Všestranný; používať elektródy s nízkym obsahom vodíka. |
| FCAW | Dobrý | Produktívne pre hrubé profily; vyžaduje starostlivé odstránenie trosky. |
| Laser/EB | Vynikajúci | Nízke skreslenie, vysoká presnosť; používané vo vyspelých odvetviach. |
5. Zvárateľnosť feritických nehrdzavejúcich ocelí (400 Séria)
Feritické nehrdzavejúce ocele, predovšetkým 400 série stupňov ako 409, 430, a 446, sa vyznačujú a kubický zameraný na telo (BCC) kryštálovú štruktúru.
Sú široko používané v automobilové výfukové systémy, dekoratívne architektonické prvky, a priemyselné zariadenia kvôli ich stredná odolnosť proti korózii, magnetické vlastnosti, a nižšie náklady v porovnaní s austenitickými triedami.
Zatiaľ čo feritické nehrdzavejúce ocele je možné zvárať, ich zvárateľnosť je obmedzenejšia v porovnaní s austenitickými triedami.
Kombinácia nízka ťažnosť, vysoká tepelná rozťažnosť, a rast hrubého zrna v tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ) prináša špecifické výzvy.
Kľúčové výzvy v oblasti zvárateľnosti
| Spochybniť | Vysvetlenie | Stratégie zmierňovania |
| Krehkosť / Nízka húževnatosť | Feritické ocele sú vo svojej podstate menej ťažné; HAZ sa môže stať krehkým v dôsledku rastu zŕn. | Obmedzte prívod tepla, používajte tenké rezy alebo prerušované zváranie; vyhýbajte sa rýchlemu ochladzovaniu. |
| Skreslenie / Tepelný stres | Koeficient tepelnej rozťažnosti ~10–12 µm/m·°C; nižšia ako austenitická, ale stále významná. | Predklon, správne upevnenie, a riadená postupnosť zvárania. |
| Praskanie (Studená / Za pomoci vodíka) | V niektorých feritických materiáloch s vysokým obsahom uhlíka sa môžu vytvárať štruktúry podobné martenzitu; vodík z vlhkosti môže spôsobiť praskanie. | Predhrejte (150–200 °C) Pre hrubšie úseky; používajte suché elektródy a vhodné ochranné plyny. |
| Znížená odolnosť proti korózii v HAZ | Zhrubnutie zrna a vyčerpanie legujúcich prvkov môže lokálne znížiť odolnosť proti korózii. | Minimalizujte prívod tepla a vyhnite sa vystaveniu po zváraní teplotným rozsahom senzibilizácie (450–850 °C). |
Spotrebný materiál na zváranie & Výber plniva
- Bežné prídavné kovy: ER409L pre 409, ER430L pre 430.
- Výber plniva: Prispôsobte základný kov, aby ste zabránili nadmernému feritu alebo intermetalickej tvorbe vo zvaroch.
- Ochranné plyny: Argón alebo Ar + 2% O₂ na zváranie plynovým volfrámovým oblúkom (Gtaw) alebo plynové oblúkové zváranie kovov (Zaniknúť).
Vhodnosť procesu zvárania
| Spracovanie | Vhodnosť | Poznámky |
| Gtaw (Tigový) | Veľmi dobrý | Presná regulácia tepla, ideálne pre tenké časti. |
| Zaniknúť (Ja) | Dobrý | Vhodné na výrobu; vyžaduje optimalizáciu ochranného plynu. |
| SMAW (Stick) | Mierny | Používajte elektródy s nízkym obsahom vodíka; riziko krehnutia HAZ. |
| FCAW / Laser | Obmedzený | Môže vyžadovať predhriatie; riziko prasknutia v hrubších častiach. |
6. Zvárateľnosť martenzitických nehrdzavejúcich ocelí (400 Séria)
Martenzitické nehrdzavejúce ocele, bežne 410, 420, 431, sú vysokopevnostný, vytvrditeľné zliatiny vyznačujúce sa tým vysoký obsah uhlíka a štvoruholníkový stred zameraný na telo (BCT) martenzitická štruktúra.
Tieto ocele sú široko používané v čepele turbíny, hriadele čerpadiel, príbory, komponenty ventilov, a letecké diely, kde je rozhodujúca pevnosť a odolnosť proti opotrebovaniu.
Martenzitické nehrdzavejúce ocele sú považované za náročné na zváranie kvôli ich sklon k tvrdej tvorbe, krehké mikroštruktúry v tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ), čo zvyšuje riziko praskanie za studena a znížená húževnatosť.
Kľúčové výzvy v oblasti zvárateľnosti
| Spochybniť | Vysvetlenie | Stratégie zmierňovania |
| Praskanie za studena / Krakovanie s pomocou vodíka | V HAZ sa tvorí tvrdý martenzit, náchylné na praskanie, ak je prítomný vodík. | Predhrejte na 150–300 °C; používať elektródy s nízkym obsahom vodíka; regulácia interpass teploty. |
| Tvrdosť v HAZ | Rýchle ochladenie vytvára vysokú tvrdosť (HV > 400), čo vedie ku krehkosti. | Popúšťanie po zváraní pri 550–650 °C na obnovenie ťažnosti a zníženie tvrdosti. |
| Skreslenie & Zvyškový stres | Vysoká tepelná rozťažnosť a rýchla fázová transformácia vytvárajú zvyškové napätie. | Správne upevnenie, vyvážené zváracie sekvencie, a riadený prívod tepla. |
| Citlivosť na koróziu | HAZ môže mať zníženú odolnosť proti korózii, najmä vo vlhkom prostredí alebo v prostredí s obsahom chloridov. | Vyberte martenzitické triedy odolné voči korózii; vyhnúť sa teplotnému rozsahu senzibilizácie. |
Spotrebný materiál na zváranie & Výber plniva
- Bežné prídavné kovy: ER410, ER420, ER431, prispôsobené triede základného kovu.
- Predhrievanie a interpass: 150–300 °C v závislosti od hrúbky a obsahu uhlíka.
- Ochranné plyny: Argón alebo Ar + 2% On pre GTAW; suché, nízkovodíkové elektródy pre SMAW.
Vhodnosť procesu zvárania
| Spracovanie | Vhodnosť | Poznámky |
| Gtaw (Tigový) | Veľmi dobrý | Presné ovládanie; odporúčané pre kritické alebo tenké časti. |
| Zaniknúť (Ja) | Mierny | Vyžaduje nízky tepelný príkon; na hrubších častiach môže byť potrebné predhriatie. |
| SMAW (Stick) | Mierny | Používajte elektródy s nízkym obsahom vodíka; udržiavať predhriatie. |
| Laser / EB Welding | Vynikajúci | Lokalizované zahrievanie znižuje veľkosť HAZ a riziko praskania. |
Úvahy o výkone po zváraní
| Výkonnostný aspekt | Pozorovania po správnom zváraní | Praktické dôsledky |
| Mechanická pevnosť | Zvary môžu zodpovedať pevnosti v ťahu základného kovu po temperovaní po zváraní; ako-zvarený HAZ môže mať tvrdosť >400 HV. | Komponenty po temperovaní dosahujú požadovanú pevnosť a odolnosť proti opotrebovaniu; vyhnite sa zaťaženiu bezprostredne po zváraní. |
| Ťažnosť & Tvrdosť | Mierne znížené HAZ po zváraní; obnovená po temperovaní. | Dôležité pre časti náchylné na nárazy, ako sú hriadele a ventily čerpadiel. |
| Odpor | Lokálne znížený v HAZ, ak nie je správne temperovaný; vo všeobecnosti mierne pre martenzitické stupne. | Vhodné pre prostredie s nízkou až strednou koróziou; v prípade potreby použite ochranné nátery. |
| Životnosť & Trvanlivosť | Temperovanie po zváraní zaisťuje dlhodobú stabilitu; nekalené zvary môžu pri namáhaní alebo cyklickom zaťažovaní praskať. | Tepelné spracovanie po zváraní je povinné pre komponenty kritické z hľadiska bezpečnosti. |
7. Zvárateľnosť duplexných nehrdzavejúcich ocelí (2000 Séria)
Duplexné nerezové ocele (DSS), bežne označované ako 2000 séria (Napr., 2205, 2507), sú dvojfázové zliatiny obsahujúcich približne 50% austenit a 50% ferit.
Táto kombinácia poskytuje vysoká sila, vynikajúca odolnosť proti korózii, a dobrá húževnatosť, vďaka čomu sú ideálne pre chemické spracovanie, offshore ropy & plyn, odsoľovacie zariadenia, a námorné aplikácie.
Zatiaľ čo duplexné ocele ponúkajú významné výhody oproti austenitickým alebo feritickým druhom, ich zvárateľnosť je citlivejšia z dôvodu potreby udržiavať vyvážený pomer ferit-austenit a vyhnúť sa tvorbe intermetalické fázy (sigma, chi, alebo nitridy chrómu).
Kľúčové výzvy v oblasti zvárateľnosti
| Spochybniť | Vysvetlenie | Stratégie zmierňovania |
| Feritovo-austenitová nerovnováha | Prebytok feritu znižuje húževnatosť; prebytok austenitu znižuje odolnosť proti korózii. | Ovládanie prívodu tepla a interpass teploty; vyberte vhodný prídavný kov so zodpovedajúcim duplexným zložením. |
| Tvorba intermetalickej fázy | Fázy sigma alebo chi sa môžu vytvárať pri 600–1000 °C, spôsobuje krehnutie a znižuje odolnosť proti korózii. | Minimalizujte prívod tepla a časy chladenia; vyhnúť sa viacnásobnému ohrevu; rýchle ochladenie po zváraní. |
| Praskanie za tepla vo zvarovom kove | Duplexné ocele tuhnú predovšetkým ako ferit; malé množstvá austenitu potrebné na zabránenie praskaniu. | Používajte prídavné kovy určené na duplexné zváranie (ERNiCrMo-3 alebo podobné); zachovať feritové číslo (FN) 30–50. |
| Skreslenie & Zvyškový stres | Mierna tepelná rozťažnosť; nízka vodivosť koncentruje teplo v zóne zvaru. | Správne upevnenie a vyvážené poradie zvárania; interpass teplota ≤150–250 °C. |
Spotrebný materiál na zváranie & Výber plniva
- Bežné prídavné kovy: ER2209, ER2594, alebo duplexne prispôsobené výplne.
- Feritové číslo (FN) ovládanie: FN 30–50 vo zvarovom kove pre optimálnu húževnatosť a odolnosť proti korózii.
- Ochranné plyny: Čistý argón pre GTAW; Ar + malé prídavky N2 (0.1–0,2%) možno použiť na stabilizáciu austenitu.
Vhodnosť procesu zvárania
| Spracovanie | Vhodnosť | Poznámky |
| Gtaw (Tigový) | Vynikajúci | Vysoká kontrola nad prívodom tepla a fázovou rovnováhou; preferované pre kritické potrubia a nádoby. |
| Zaniknúť (Ja) | Veľmi dobrý | Vhodné na výrobu; starostlivo kontrolujte rýchlosť zvárania a interpass teplotu. |
| SMAW (Stick) | Mierny | Nízka produktivita; vyžaduje duplexne kompatibilné elektródy s nízkym obsahom vodíka. |
| Laser / EB Welding | Vynikajúci | Lokalizované vykurovanie minimalizuje HAZ; zachováva rovnováhu feritu a austenitu. |
Úvahy o výkone po zváraní
| Výkonnostný aspekt | Pozorovania po správnom zváraní | Praktické dôsledky |
| Mechanická pevnosť | Pevnosť zvarového kovu v ťahu typicky 620–720 MPa; HAZ o niečo nižšie, ale v rozmedzí 90–95 % základného kovu. | Umožňuje použitie vo vysokotlakových potrubiach a konštrukčných aplikáciách; zachováva si vynikajúcu pevnosť v porovnaní s austenitickými oceľami. |
| Ťažnosť & Tvrdosť | Dobrý, nárazová húževnatosť >100 J pri izbovej teplote, ak je obsah feritu kontrolovaný. | Vhodné pre pobrežné a chemické závody; zabraňuje krehkému zlyhaniu v HAZ. |
| Odpor | Odolnosť proti jamkovej a štrbinovej korózii porovnateľná so základným kovom (PREN 35–40 za 2205, 2507). | Spoľahlivý v prostredí bohatom na chloridy a kyslom prostredí; zabezpečuje dlhodobú životnosť. |
| Životnosť & Trvanlivosť | Správne zvárané duplexné spoje odolávajú medzikryštalickej korózii a praskaniu koróziou pod napätím. | Vysoká spoľahlivosť pre kritické offshore, chemický, a odsoľovacie aplikácie. |
8. Zvárateľnosť precipitácie-kalenie (PH) Nehrdzavejúce ocele
Nerezové ocele kaliteľné zrážaním, ako 17-4 PH, 15-5 PH, a 13-8 Mí, sú martenzitické alebo semiaustenitické zliatiny zosilnené kontrolovaným zrážaním sekundárnych fáz (Napr., meď, niób, alebo zlúčeniny titánu).
Kombinujú sa vysoká sila, stredná odolnosť proti korózii, a vynikajúcu húževnatosť, vďaka čomu sú ideálne pre letectvo, obrana, chemický, a vysokovýkonné mechanické aplikácie.
Zváranie PH nehrdzavejúcej ocele predstavuje jedinečné výzvy, ako precipitačný-kaliaci mechanizmus je narušený tepelným cyklom, potenciálne viesť k mäknutie v tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ) alebo strata pevnosti zvarového kovu.
Kľúčové výzvy v oblasti zvárateľnosti
| Spochybniť | Vysvetlenie | Stratégie zmierňovania |
| Zmäkčovanie HAZ | Zrazeniny (Napr., Cu, Pozn) rozpustiť pri zváraní, lokálne zníženie tvrdosti a pevnosti. | Tepelné spracovanie po zváraní (riešenie + starnutie) obnoviť mechanické vlastnosti. |
| Praskanie za studena | Martenzitická štruktúra v HAZ môže byť tvrdá a krehká; zvyškové napätia zo zvárania zhoršujú praskanie. | Predhrejte na 150–250 °C; nízkovodíkové elektródy; riadená interpass teplota. |
| Skreslenie & Zvyškový stres | Mierna tepelná rozťažnosť; tepelné cykly môžu spôsobiť deformáciu a zvyškové napätie v tenkých rezoch. | Správne upevnenie, nízky tepelný príkon, vyvážené poradie zvarov. |
| Zníženie odolnosti proti korózii | Lokálne zmäkčenie a zmenené zrážanie môžu znížiť odolnosť proti korózii, najmä v starých alebo prestarnutých zónach. | Po zváraní použite ošetrenie roztokom; regulovať príkon zváracieho tepla. |
Spotrebný materiál na zváranie & Výber plniva
- Prídavné kovy: Prispôsobené k základnému kovu (Napr., ER630 pre 17-4 PH).
- Predhrievanie a interpass teplota: 150–250 °C v závislosti od hrúbky a kvality.
- Ochranné plyny: Argón alebo Ar + Mieša pre GTAW; suché, nízkovodíkové elektródy pre SMAW.
Vhodnosť procesu zvárania
| Spracovanie | Vhodnosť | Poznámky |
| Gtaw (Tigový) | Vynikajúci | Presná regulácia tepla; ideálne pre tenké rezy, kritický, alebo letecké komponenty. |
| Zaniknúť (Ja) | Veľmi dobrý | Vyššia produktivita; vyžaduje sa starostlivé riadenie prívodu tepla. |
| SMAW (Stick) | Mierny | Vyžaduje elektródy s nízkym obsahom vodíka; obmedzené na tenké rezy. |
| Laser / EB Welding | Vynikajúci | Minimalizuje šírku HAZ a tepelný vplyv; zachováva mikroštruktúru základného kovu. |
Príklad údajov po zváraní:
| Známka | Proces zvárania | Pevnosť v ťahu (MPA) | Tvrdosť (HRC) | Poznámky |
| 17-4 PH | Gtaw | 1150 (základňu: 1180) | 30–32 | Povinné starnutie po zváraní; Obnovené zmäkčenie HAZ. |
| 15-5 PH | Zaniknúť | 1120 (základňu: 1150) | 28–31 | Vysoká húževnatosť a odolnosť proti korózii zachovaná po starnutí. |
| 13-8 Mí | Gtaw | 1200 (základňu: 1220) | 32–34 | Vysoko pevné letecké komponenty; kritické kontrolované zváranie. |
9. Zhrnutie porovnávacej zvárateľnosti
| Aspekt | Austenitický (300 Séria) | Feritický (400 Séria) | Martenzitické (400 Séria) | Duplexný (2000 Séria) | Zrážky - kalenie (PH) |
| Reprezentatívne stupne | 304, 304L, 316, 316L, 321, 347 | 409, 430, 446 | 410, 420, 431 | 2205, 2507 | 17-4 PH, 15-5 PH, 13-8 Mí |
| Mechanická zvárateľnosť | Vynikajúci; HAZ si zachováva ťažnosť | Mierny; nižšia ťažnosť, HAZ môže byť krehký | Mierny; vysoké riziko praskania za studena | Dobrý; pevnosť zvyčajne zachovaná | Stredné až náročné; Zmäkčovanie HAZ |
| Odolnosť proti korózii po zváraní | Vynikajúci; nízkouhlíkové/stabilizované druhy zabraňujú senzibilizácii | Dobrý; môže byť lokálne znížená, ak je prívod tepla nadmerný | Mierny; môže byť lokálne znížená v HAZ | Vynikajúci; udržiavať rovnováhu ferit-austenit | Mierny; obnovené po tepelnom spracovaní po zváraní |
| Výzvy v oblasti zvárateľnosti | Horúce praskanie, skreslenie, pórovitosť | Zhrubnutie zrna, praskanie, Krehkosť HAZ | Tvrdý martenzitický HAZ, praskanie za studena | Nerovnováha ferit/austenit, tvorba intermetalickej fázy | Zmäkčovanie HAZ, zvyškové napätie, znížená húževnatosť |
| Typické úvahy po zváraní | Minimálne predhriatie; nízka interpass teplota; voliteľné rozpúšťacie žíhanie | Hrubé rezy predhrejte; riadený prívod tepla | Predhrievajte elektródy s nízkym obsahom vodíka; povinné temperovanie po zváraní | Regulácia prívodu tepla; interpass ≤150–250 °C; výber prídavného kovu | Predhrejte, nízkovodíkové elektródy, povinné riešenie po zváraní + starnutie |
| Žiadosti | Jedlo, farmácia, chemické závody, morský, kryogenika | Automobilové výfuky, architektonické panely, vysokoteplotné priemyselné komponenty | Komponenty ventilov, šachty, diel, letectvo | Pobrežie, chemické závody, odsoľovanie, morský | Letectvo, obrana, vysokovýkonné čerpadlá, chirurgické nástroje |
Kľúčové postrehy:
- Austenitické nehrdzavejúce ocele sú najviac zhovievaví, ponuka vynikajúca zvárateľnosť s minimálnymi opatreniami.
- Feritické triedy sú citlivejšie na lámavosť a rast zrna, vyžadujúce starostlivé riadenie prívodu tepla.
- Martenzitické ocele potrebu predhrievanie a temperovanie po zváraní aby sa zabránilo praskaniu za studena a obnovila sa húževnatosť.
- Duplexné ocele vyžadovať presné riadenie fázy aby sa zabránilo zvarom bohatým na ferit alebo krehkým zvarom pri zachovaní odolnosti voči korózii.
- PH nerezové ocele musí podstúpiť úprava roztoku po zváraní a starnutie obnoviť pevnosť a tvrdosť.
10. Záver
Zvárateľnosť nehrdzavejúcej ocele pokrýva spektrum – od vysoko zvárateľných austenitických akostí až po náročné martenzitické a PH ocele.
Zatiaľ čo väčšina tried sa dá úspešne zvárať, úspech závisí od pochopenia metalurgické správanie, uplatnenie vhodné postupy zvárania, a vykonávanie nevyhnutné pre- alebo tepelné spracovanie po zváraní.
Pre inžinierov a výrobcov, zvárateľnosť nie je len o spájaní – ide o zachovanie odolnosti proti korózii, sila, a životnosť.
Starostlivý výber plniva, riadenie prívodu tepla, a dodržiavanie predpisov zaisťuje, že komponenty z nehrdzavejúcej ocele spĺňajú očakávania týkajúce sa dizajnu aj životného cyklu.
Časté otázky
Prečo je 316L lepšie zvárateľný ako 316 nehrdzavejúca oceľ?
316L má nižší obsah uhlíka (C < 0,03 % vs. C < 0,08 % pre 316), čo drasticky znižuje riziko senzibilizácie.
Počas zvárania, 316vyšší uhlík tvorí karbidy Cr₂3C₆ na hraniciach zŕn (vyčerpanie Cr), čo vedie k medzikryštalickej korózii.
316Nízky obsah uhlíka L tomu zabraňuje, s a 95% úspešnosť testovania ASTM A262 IGC vs. 50% pre 316.
Vyžadujú feritické nehrdzavejúce ocele predhrievanie?
Nie – feritické nehrdzavejúce ocele (409, 430) majú nízky obsah uhlíka, takže predhrievanie nie je potrebné, aby sa zabránilo praskaniu za studena.
Však, žíhanie po zváraní (700–800 °C) sa odporúča rekryštalizovať veľké zrná HAZ, obnovenie ťažnosti a húževnatosti (zvyšuje energiu nárazu o 40-50%).
Môže 17-4 Nerezová oceľ PH sa zvára bez tepelného spracovania po zváraní?
Technicky áno, ale HAZ sa výrazne zmierni (pevnosť v ťahu klesá z 1,150 MPA do 750 MPa pre H900 temper).
Pre nosné aplikácie (Napr., letecké konzoly), Žíhanie po zváraní (1,050° C) + opätovné starnutie (480° C) je povinná na reformovanie zrazenín medi, reštaurovanie 95% pevnosti základného kovu.
Ktorý postup zvárania je najlepší pre tenkú austenitickú nehrdzavejúcu oceľ (1– 3 mm)?
Gtaw (Tigový) je ideálny – jeho nízky tepelný príkon (0.5-1,5 kJ/mm) minimalizuje veľkosť HAZ a riziko senzibilizácie, pričom jeho presné ovládanie oblúka vytvára vysokú kvalitu, nízkopórovité zvary.
Použite 1–2 mm volfrámovú elektródu, ochranný plyn argón (99.99% čistý), a rýchlosť pojazdu 100–150 mm/min pre optimálne výsledky.
