1. การแนะนำ
การเชื่อมเหล็กสแตนเลสเป็นกิจวัตรในอุตสาหกรรม, แต่ ยังไง เรื่อง: ทุกกลุ่มสแตนเลส (ออสเตนิติก, เฟอร์ริติก, ดูเพล็กซ์, มาร์เทนซิติก, การตกตะกอน, และเกรดอัลลอยด์สูง) นำพฤติกรรมทางโลหะวิทยาที่แตกต่างกันซึ่งกำหนดตัวเลือกกระบวนการ, โลหะผสมฟิลเลอร์, อินพุตความร้อน, ก่อน/หลังการรักษา, และระบอบการตรวจสอบ.
ด้วยการเลือกกระบวนการและการควบคุมที่ถูกต้อง - การป้องกันก๊าซ, อินพุตความร้อน, การจับคู่ฟิลเลอร์, อุณหภูมิระหว่างผ่านและการทำความสะอาดหลังโพสต์-weld-เกรดส่วนใหญ่สามารถเชื่อมเพื่อให้ความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนที่เชื่อถือได้.
แนวทางปฏิบัติที่ไม่เหมาะสม, อย่างไรก็ตาม, นำไปสู่การแตกร้อน, อาการแพ้, embrittlement หรือประสิทธิภาพการกัดกร่อนที่ยอมรับไม่ได้.
2. ทำไมการเชื่อมจึงมีความสำคัญสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม
สแตนเลสคุณค่าของอยู่ในสัญญาคู่ที่ไม่ซ้ำกัน: ความต้านทานการกัดกร่อน (จากชั้นออกไซด์ที่อุดมไปด้วยโครเมียม) และความน่าเชื่อถือของโครงสร้าง (จากคุณสมบัติเชิงกลที่ได้รับการปรับแต่ง).
ในอุตสาหกรรมเช่นน้ำมัน & แก๊ส, การผลิตกระแสไฟฟ้า, การแปรรูปทางเคมี, การก่อสร้าง, และอุปกรณ์อาหาร, ส่วนประกอบสแตนเลสส่วนใหญ่ต้องการการเชื่อมระหว่างการผลิต, การติดตั้ง, หรือซ่อมแซม.
ความสามารถในการเชื่อมไม่ได้เป็นเพียง“ ความสะดวกในการผลิต” - มันเป็น linchpin ที่ทำให้มั่นใจได้ว่าสัญญานี้จะเป็นจริงในส่วนประกอบเชื่อม.
ความสามารถในการเชื่อมที่ไม่ดีจะทำลายฟังก์ชั่นหลักของสแตนเลสสตีล, นำไปสู่ความล้มเหลวของหายนะ, ค่าใช้จ่ายมากเกินไป, และไม่ปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรม.
3. ฐานรากโลหะที่สำคัญของการเชื่อมสแตนเลส
ความสามารถในการเชื่อมของสแตนเลสถูกควบคุมโดยพื้นฐานโดยพวกเขา องค์ประกอบทางเคมี และ โครงสร้างคริสตัล.
องค์ประกอบการผสมไม่เพียง แต่กำหนดความต้านทานการกัดกร่อน แต่ยังควบคุมว่าสเตนเลสสตีลทำงานอย่างไรภายใต้วัฏจักรความร้อนของการเชื่อม.
อิทธิพลขององค์ประกอบการผสม
| องค์ประกอบการผสม | บทบาทในโลหะฐาน | ผลกระทบต่อความสามารถในการเชื่อม |
| โครเมียม (Cr, 10.5–30%) | รูปแบบฟิล์มcr₂o₃แบบพาสซีฟสำหรับการต่อต้านการกัดกร่อน. | CR สูงเพิ่มความเสี่ยงการแตกร้าวร้อน; CR Carbide (cr₂₃c₆) การตกตะกอนทำให้เกิดอาการแพ้ถ้า C > 0.03%. |
| นิกเกิล (ใน, 0–25%) | ทำให้ออสเทนไนท์มีความเสถียร (ปรับปรุงความเหนียว, ความเหนียว). | Ni สูง (>20%, เช่น, 310ส) เพิ่มความเสี่ยงการแคร็กร้อน; Ni ต่ำในเฟอร์ริติกช่วยลดความเหนียวใน HAZ. |
| โมลิบดีนัม (โม, 0–6%) | เพิ่มความต้านทานต่อหลุม (ค่า pren raisses). | ไม่มีปัญหาการเชื่อมโดยตรง; รักษาความต้านทานการกัดกร่อนหากมีการควบคุมอินพุตความร้อน. |
| คาร์บอน (ค, 0.01–1.2%) | เสริมความแข็งแกร่งของเหล็ก Martensitic; ส่งผลกระทบต่อการแพ้. | >0.03% ในออสเทนนิติก→การตกตะกอนของคาร์ไบด์และการกัดกร่อนระหว่างเกรน; >0.1% ใน Martensitic →ความเสี่ยงการแคร็กเย็น. |
| ไทเทเนียม (ของ) / ไนโอเบียม (NB) | รูปแบบ TIC/NBC ที่เสถียรแทนCr₂₃c₆, ป้องกันการแพ้. | ปรับปรุงความสามารถในการเชื่อมของเกรดที่มีความเสถียร (เช่น, 321, 347); ลดการเสื่อมสภาพของ HAZ. |
| ไนโตรเจน (เอ็น, 0.01–0.25%) | เสริมสร้างเฟสออสเทนไนต์และเพล็กซ์; เพิ่มความต้านทานต่อหลุม. | ช่วยควบคุมความสมดุลเฟอร์ไรต์ในรอยเชื่อมดูเพล็กซ์; ส่วนเกิน n (>0.25%) อาจทำให้เกิดความพรุน. |
โครงสร้างผลึกและอิทธิพลของพวกเขา
- ออสเทนไนต์ (เอฟซีซี): มีความเหนียวสูง, ความเหนียวที่ดี, และความสามารถในการเชื่อมที่ดีเยี่ยม. อย่างไรก็ตาม, องค์ประกอบออสเทนนิติกอย่างเต็มที่มีแนวโน้มที่จะ แคร็กร้อน เนื่องจากช่วงการแข็งตัวต่ำของพวกเขา.
- เฟอร์ไรต์ (สำเนาลับถึง): ความต้านทานที่ดีต่อการแคร็กร้อน แต่ จำกัด ความเหนียวและความเหนียวในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (ฮาซ). การเจริญเติบโตของเม็ด.
- มาร์เทนไซต์ (ก่อนคริสต์ศักราช): ยากและเปราะมาก, โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีคาร์บอนสูงอยู่. การเชื่อมมีแนวโน้มที่จะสร้างรอยร้าวเว้นแต่จะมีการใช้ความร้อนและการรักษาด้วยความร้อนหลังการทำงาน.
- ดูเพล็กซ์ (FCC ผสม + สำเนาลับถึง): การรวมกันของเฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์มีทั้งความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อน, แต่การควบคุมอินพุตความร้อนที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาสมดุลของเฟส ~ 50/50.
4. ความสามารถในการเชื่อมของสแตนเลสสตีลออสเทนนิติก (300 ชุด)
สแตนเลสสตีลออสเทนนิติก - โดยเฉพาะ 300 ชุด (304, 304ล, 316, 316ล, 321, 347)- เหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดเนื่องจากพวกเขา ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม, ความเหนียว, และความเหนียว.
โดยทั่วไปแล้ว ครอบครัวสแตนเลสที่เชื่อมได้มากที่สุด, อธิบายการใช้อย่างแพร่หลายของพวกเขาใน การแปรรูปอาหาร, โรงงานเคมี, น้ำมัน & แก๊ส, ทะเล, และแอพพลิเคชั่นแช่แข็ง.
อย่างไรก็ตาม, ของพวกเขา โครงสร้างผลึกออสเทนนิติกอย่างเต็มที่ และ การขยายตัวทางความร้อนสูง นำความท้าทายการเชื่อมเฉพาะที่ต้องมีการควบคุมอย่างรอบคอบ.
ความท้าทายที่สำคัญในการเชื่อม
| ท้าทาย | คำอธิบาย | กลยุทธ์การบรรเทา |
| แคร็กร้อน | การแข็งตัวของออสเทนนิติกอย่างเต็มที่ (โหมด A) สร้างความไวต่อการแตกของการแช่แข็งในโลหะเชื่อม. | ใช้โลหะฟิลเลอร์ที่มีเนื้อหาเฟอร์ไรต์ขนาดเล็ก (ER308L, ER316L); ควบคุมอัตราการแข็งตัวของสระน้ำเชื่อม. |
| อาการแพ้ (การตกตะกอนของคาร์ไบด์) | cr₂₃c₆สร้างที่ขอบเขตของเมล็ดระหว่าง 450–850 ° C ถ้าคาร์บอน >0.03%, ลดความต้านทานการกัดกร่อน. | ใช้เกรดคาร์บอนต่ำ (304ล, 316ล) หรือเกรดเสถียร (321, 347); จำกัด อุณหภูมิอินเตอร์ผ่าน ≤150–200 ° C. |
| การบิดเบือน & ความเครียดที่เหลืออยู่ | เหล็กออสเทนนิติกขยายมากกว่าเหล็กคาร์บอนประมาณ 50%; ค่าการนำความร้อนต่ำเข้มข้น. | ลำดับการเชื่อมที่สมดุล, การติดตั้งที่เหมาะสม, อินพุตความร้อนต่ำ. |
| ความพรุน | การดูดซับหรือการปนเปื้อนของไนโตรเจนในสระเชื่อมอาจเป็นกระเป๋าแก๊ส. | ก๊าซป้องกันที่มีความบริสุทธิ์สูง (อาร์, อาร์ + โอ₂); ป้องกันการปนเปื้อนของN₂. |
วัสดุสิ้นเปลืองเชื่อม & การเลือกฟิลเลอร์
- โลหะฟิลเลอร์ทั่วไป: ER308L (สำหรับ 304/304L), ER316L (สำหรับ 316/116L), ER347 (สำหรับ 321/347).
- ความสมดุลของเฟอร์ไรต์: FN ในอุดมคติ (หมายเลขเฟอร์ไรต์) ในโลหะเชื่อม: 3–10 เพื่อลดการแตกร้อน.
- ป้องกันก๊าซ: อาร์กอน, หรือ AR + 1–2% o₂; อาร์ + เขาผสมผสานการปรับปรุงการเจาะในส่วนที่หนาขึ้น.
ความเหมาะสมของกระบวนการเชื่อม
| กระบวนการ | ความเหมาะสม | หมายเหตุ |
| GTAW (ทีไอจี) | ยอดเยี่ยม | การควบคุมที่แม่นยำ; เหมาะสำหรับผนังบางหรือข้อต่อวิกฤต. |
| GMAW (ฉัน) | ดีมาก | ผลผลิตที่สูงขึ้น; ต้องมีการควบคุมการป้องกันที่ดี. |
| สมาว (ติด) | ดี | อเนกประสงค์; ใช้อิเล็กโทรดไฮโดรเจนต่ำ. |
| เอฟซีเอ | ดี | มีประสิทธิผลสำหรับส่วนที่หนา; ต้องใช้การกำจัดตะกรันอย่างระมัดระวัง. |
| เลเซอร์/EB | ยอดเยี่ยม | การบิดเบือนต่ำ, ความแม่นยำสูง; ใช้ในอุตสาหกรรมขั้นสูง. |
5. ความสามารถในการเชื่อมของเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก (400 ชุด)
เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก, โดยเฉพาะอย่างยิ่ง 400 เกรดซีรีส์ เช่น 409, 430, และ 446, มีลักษณะเป็น ลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางร่างกาย (สำเนาลับถึง) โครงสร้างคริสตัล.
พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายใน ระบบไอเสียรถยนต์, ส่วนประกอบสถาปัตยกรรมตกแต่ง, และอุปกรณ์อุตสาหกรรม เนื่องจากพวกเขา ความต้านทานการกัดกร่อนปานกลาง, คุณสมบัติแม่เหล็ก, และต้นทุนที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเกรดออสเทนนิติก.
ในขณะที่เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกสามารถเชื่อมได้, ของพวกเขา ความสามารถในการเชื่อมมี จำกัด มากขึ้น เมื่อเทียบกับเกรดออสเทนนิติก.
การรวมกันของ ความเหนียวต่ำ, การขยายตัวทางความร้อนสูง, และการเจริญเติบโตของเม็ดหยาบ ในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (ฮาซ) แนะนำความท้าทายเฉพาะ.
ความท้าทายที่สำคัญในการเชื่อม
| ท้าทาย | คำอธิบาย | กลยุทธ์การบรรเทา |
| ความเปราะบาง / ความเหนียวต่ำ | เหล็ก Ferritic นั้นมีความเหนียวน้อยกว่าโดยเนื้อแท้; HAZ สามารถเปราะได้เนื่องจากการเจริญเติบโตของธัญพืช. | จำกัด อินพุตความร้อน, ใช้ส่วนที่บางหรือการเชื่อมเป็นระยะ ๆ; หลีกเลี่ยงการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว. |
| การบิดเบือน / ความเครียดจากความร้อน | สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ~ 10–12 µm/m ·° C; ต่ำกว่าออสเทนนิติก แต่ก็ยังมีความสำคัญ. | ก่อน, การติดตั้งที่เหมาะสม, และลำดับการเชื่อมควบคุม. |
| แคร็ก (เย็น / ด้วยไฮโดรเจนช่วย) | โครงสร้างที่มีลักษณะคล้าย Martensite อาจเกิดขึ้นใน Ferritics High-C บางตัว; ไฮโดรเจนจากความชื้นสามารถทำให้เกิดการแตกร้าว. | อุ่น (150–200 ° C) สำหรับส่วนที่หนาขึ้น; ใช้ขั้วไฟฟ้าแห้งและก๊าซป้องกันที่เหมาะสม. |
| ลดความต้านทานการกัดกร่อนใน HAZ | เกรนที่หยาบและลดลงขององค์ประกอบการผสมสามารถลดความต้านทานการกัดกร่อนในท้องถิ่น. | ลดอินพุตความร้อนและหลีกเลี่ยงการสัมผัสหลังการแพ้ต่อช่วงอุณหภูมิการแพ้ (450–850 ° C). |
วัสดุสิ้นเปลืองเชื่อม & การเลือกฟิลเลอร์
- โลหะฟิลเลอร์ทั่วไป: ER409L สำหรับ 409, ER430L สำหรับ 430.
- การเลือกฟิลเลอร์: จับคู่โลหะฐานเพื่อหลีกเลี่ยงเฟอร์ไรต์หรือการก่อตัวของ intermetallic มากเกินไปในรอยเชื่อม.
- ป้องกันก๊าซ: อาร์กอนหรืออาร์ + 2% O₂สำหรับการเชื่อมส่วนโค้งของก๊าซทังสเตน (GTAW) หรือการเชื่อมโค้งโลหะแก๊ส (GMAW).
ความเหมาะสมของกระบวนการเชื่อม
| กระบวนการ | ความเหมาะสม | หมายเหตุ |
| GTAW (ทีไอจี) | ดีมาก | การควบคุมความร้อนที่แม่นยำ, เหมาะสำหรับบางส่วน. |
| GMAW (ฉัน) | ดี | เหมาะสำหรับการผลิต; ต้องมีการเพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันก๊าซ. |
| สมาว (ติด) | ปานกลาง | ใช้ขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนต่ำ; ความเสี่ยงต่อการเกิดอันตราย. |
| เอฟซีเอ / เลเซอร์ | จำกัด | อาจต้องใช้ความร้อน; ความเสี่ยงของการแตกในส่วนที่หนาขึ้น. |
6. ความสามารถในการเชื่อมของสแตนเลสสตีลมาร์เทนซิติก (400 ชุด)
Stainless Stainless Martensitic, เป็นปกติ 410, 420, 431, เป็น มีความแข็งแรงสูง, โลหะผสมที่แข็ง โดดเด่นด้วย ปริมาณคาร์บอนสูงและ tetragonal ที่เน้นร่างกายเป็นศูนย์กลาง (ก่อนคริสต์ศักราช) โครงสร้าง Martensitic.
เหล็กเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลาย ใบพัดกังหัน, เพลาปั๊ม, มีด, ส่วนประกอบวาล์ว, และชิ้นส่วนการบินและอวกาศ, ในกรณีที่ความต้านทานความแข็งแรงและการสึกหรอมีความสำคัญ.
Stainless Stainless Martensitic คือ ถือว่าเป็นความท้าทายในการเชื่อม เนื่องจากพวกเขา มีแนวโน้มที่จะก่อตัวอย่างหนัก, โครงสร้างจุลภาคที่เปราะบางในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (ฮาซ), ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงของ การแคร็กเย็นและลดความทนทาน.
ความท้าทายที่สำคัญในการเชื่อม
| ท้าทาย | คำอธิบาย | กลยุทธ์การบรรเทา |
| การแตกเย็น / การแตกด้วยไฮโดรเจนช่วย | รูปแบบ Martensite แข็งใน HAZ, ไวต่อการแตกร้าวหากมีไฮโดรเจนอยู่. | อุ่น 150–300 ° C; ใช้อิเล็กโทรดไฮโดรเจนต่ำ; ควบคุมอุณหภูมิอินเตอร์ผ่าน. |
| ความแข็งใน HAZ | การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วทำให้เกิดความแข็งสูง (เอชวี > 400), นำไปสู่ความเปราะ. | หลังการแบ่งแยกหลัง 550–650 ° C เพื่อฟื้นฟูความเหนียวและลดความแข็ง. |
| การบิดเบือน & ความเครียดที่เหลืออยู่ | การขยายตัวทางความร้อนสูงและการเปลี่ยนแปลงเฟสอย่างรวดเร็วทำให้เกิดความเครียดที่เหลืออยู่. | การติดตั้งที่เหมาะสม, ลำดับการเชื่อมที่สมดุล, และอินพุตความร้อนที่ควบคุม. |
| ความไวต่อการกัดกร่อน | HAZ อาจมีประสบการณ์ลดการต้านทานการกัดกร่อน, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่เปียกชื้นหรือคลอไรด์. | เลือกเกรด Martensitic ที่ทนต่อการกัดกร่อน; หลีกเลี่ยงช่วงอุณหภูมิที่ไวต่ออาการแพ้. |
วัสดุสิ้นเปลืองเชื่อม & การเลือกฟิลเลอร์
- โลหะฟิลเลอร์ทั่วไป: IS410, ER420, ER431, จับคู่กับเกรดโลหะฐาน.
- อุ่นและเข้าระหว่าง: 150–300 ° C ขึ้นอยู่กับความหนาและปริมาณคาร์บอน.
- ป้องกันก๊าซ: อาร์กอนหรืออาร์ + 2% เขาสำหรับ gtaw; แห้ง, ขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนต่ำสำหรับ SMAW.
ความเหมาะสมของกระบวนการเชื่อม
| กระบวนการ | ความเหมาะสม | หมายเหตุ |
| GTAW (ทีไอจี) | ดีมาก | การควบคุมที่แม่นยำ; แนะนำสำหรับส่วนประกอบที่สำคัญหรือบางส่วน. |
| GMAW (ฉัน) | ปานกลาง | ต้องการความร้อนต่ำ; อาจต้องใช้ความร้อนในส่วนที่หนาขึ้น. |
| สมาว (ติด) | ปานกลาง | ใช้ขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนต่ำ; รักษาอุ่น. |
| เลเซอร์ / การเชื่อม EB | ยอดเยี่ยม | การให้ความร้อนในท้องถิ่นช่วยลดขนาดอันตรายและความเสี่ยงในการแตก. |
การพิจารณาประสิทธิภาพหลังการทำงาน
| ด้านประสิทธิภาพ | การสังเกตหลังจากการเชื่อมที่เหมาะสม | ผลกระทบเชิงปฏิบัติ |
| ความแข็งแรงทางกล | รอยเชื่อมสามารถจับคู่ความต้านทานแรงดึงโลหะฐานหลังจากการแบ่งแยกหลังการจับเวลา; HAZ ที่เชื่อมต่อกันอาจมีความแข็ง >400 เอชวี. | ส่วนประกอบบรรลุความแข็งแรงที่ต้องการและความต้านทานการสึกหรอหลังอารมณ์; หลีกเลี่ยงการโหลดทันทีหลังจากเชื่อม. |
| ความเหนียว & ความเหนียว | ลดลงเล็กน้อยใน HAZ แบบเชื่อมเล็กน้อย; ได้รับการฟื้นฟูหลังการแบ่งเบา. | สำคัญสำหรับชิ้นส่วนที่มีผลกระทบเช่นเพลาปั๊มและวาล์ว. |
| ความต้านทานการกัดกร่อน | ลดลงในท้องถิ่นใน HAZ หากไม่ได้อารมณ์อย่างเหมาะสม; โดยทั่วไปปานกลางสำหรับเกรด Martensitic. | เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนต่ำถึงปานกลาง; ใช้การเคลือบป้องกันหากจำเป็น. |
| อายุการใช้งาน & ความทนทาน | การแบ่งแยกหลังการสัมผัสทำให้มั่นใจได้ถึงความมั่นคงในระยะยาว; รอยเชื่อมที่ไม่ได้เกิดขึ้นอาจแตกภายใต้ความเครียดหรือการโหลดแบบวัฏจักร. | การรักษาด้วยความร้อนหลังการทำงานเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับส่วนประกอบที่สำคัญต่อความปลอดภัย. |
7. ความสามารถในการเชื่อมของสแตนเลสสตีลเพล็กซ์ (2000 ชุด)
สแตนเลสเพล็กซ์ (DSS), โดยทั่วไปเรียกว่าเป็น 2000 ชุด (เช่น, 2205, 2507), เป็น อัลลอยด์คู่ มีประมาณ 50% ออสเทนไนต์และ 50% เฟอร์ไรท์.
ชุดค่าผสมนี้ให้ มีความแข็งแรงสูง, ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม, และความเหนียวที่ดี, ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับ การแปรรูปทางเคมี, น้ำมันนอกชายฝั่ง & แก๊ส, โรงงานแยกเกลือ, และการใช้งานทางทะเล.
ในขณะที่เหล็กกล้าเพล็กซ์เสนอข้อได้เปรียบที่สำคัญกว่าเกรดออสเทนนิติกหรือเฟอร์ริติก, ของพวกเขา ความสามารถในการเชื่อมมีความอ่อนไหวมากขึ้น เนื่องจากความต้องการ รักษาอัตราส่วนเฟอร์ไรต์-ออสเทนไนต์ที่สมดุล และหลีกเลี่ยงการก่อตัวของ ขั้นตอนระหว่างกัน (ซิกม่า, ไค, หรือโครเมียมไนไตรด์).
ความท้าทายที่สำคัญในการเชื่อม
| ท้าทาย | คำอธิบาย | กลยุทธ์การบรรเทา |
| Ferrite - Austenite ไม่สมดุล | เฟอร์ไรต์ส่วนเกินช่วยลดความเหนียว; ออสเทนไนต์ส่วนเกินช่วยลดความต้านทานการกัดกร่อน. | ควบคุมอินพุตความร้อนและอุณหภูมิระหว่าง; เลือกโลหะฟิลเลอร์ที่เหมาะสมกับองค์ประกอบดูเพล็กซ์ที่ตรงกัน. |
| การสร้างเฟส intermetallic | เฟส Sigma หรือ Chi อาจเกิดขึ้นที่ 600–1000 ° C, ทำให้เกิดการยอมรับและลดความต้านทานการกัดกร่อน. | ลดอินพุตความร้อนและเวลาระบายความร้อน; หลีกเลี่ยงการอุ่นหลายครั้ง; การระบายความร้อนหลังโพสต์อย่างรวดเร็ว. |
| แคร็กร้อนในโลหะเชื่อม | เหล็กกล้าเพล็กซ์แข็งตัวเป็นเฟอร์ไรต์เป็นหลัก; จำเป็นต้องใช้ออสเทนไนท์จำนวนเล็กน้อยเพื่อป้องกันการแตกร้าว. | ใช้โลหะฟิลเลอร์ที่ออกแบบมาสำหรับการเชื่อมแบบเพล็กซ์ (ernicrmo-3 หรือคล้ายกัน); รักษาจำนวนเฟอร์ไรต์ (FN) 30–50. |
| การบิดเบือน & ความเครียดที่เหลืออยู่ | การขยายตัวทางความร้อนปานกลาง; ค่าการนำไฟฟ้าต่ำเข้มข้นความร้อนในโซนเชื่อม. | การติดตั้งที่เหมาะสมและลำดับการเชื่อมที่สมดุล; อุณหภูมิระหว่างอุณหภูมิ ≤150–250 ° C. |
วัสดุสิ้นเปลืองเชื่อม & การเลือกฟิลเลอร์
- โลหะฟิลเลอร์ทั่วไป: ER2209, ER2594, หรือฟิลเลอร์คู่ที่จับคู่กัน.
- หมายเลขเฟอร์ไรต์ (FN) ควบคุม: FN 30–50 ในโลหะเชื่อมเพื่อความทนทานและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีที่สุด.
- ป้องกันก๊าซ: อาร์กอนบริสุทธิ์สำหรับ gtaw; อาร์ + ส่วนเพิ่มเติมเล็ก ๆ ของn₂ (0.1–0.2%) อาจถูกใช้เพื่อทำให้ออสเทนไนต์มีเสถียรภาพ.
ความเหมาะสมของกระบวนการเชื่อม
| กระบวนการ | ความเหมาะสม | หมายเหตุ |
| GTAW (ทีไอจี) | ยอดเยี่ยม | การควบคุมความร้อนและความสมดุลของเฟสสูง; ต้องการสำหรับท่อและเรือที่สำคัญ. |
| GMAW (ฉัน) | ดีมาก | เหมาะสำหรับการผลิต; ควบคุมความเร็วในการเชื่อมและอุณหภูมิระหว่างกันอย่างระมัดระวัง. |
| สมาว (ติด) | ปานกลาง | ผลผลิตต่ำ; ต้องใช้ขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนต่ำที่เข้ากันได้. |
| เลเซอร์ / การเชื่อม EB | ยอดเยี่ยม | การให้ความร้อนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นช่วยลด HAZ; รักษาสมดุลเฟอร์ไรต์-ออสเทนไนต์. |
การพิจารณาประสิทธิภาพหลังการทำงาน
| ด้านประสิทธิภาพ | การสังเกตหลังจากการเชื่อมที่เหมาะสม | ผลกระทบเชิงปฏิบัติ |
| ความแข็งแรงทางกล | ความต้านทานแรงดึงโลหะเชื่อมโดยทั่วไป 620–720 MPa; อันตรายลดลงเล็กน้อย แต่ภายใน 90–95% ของโลหะฐาน. | อนุญาตให้ใช้ในการใช้ท่อแรงดันสูงและแอปพลิเคชันโครงสร้าง; รักษาความแข็งแกร่งที่เหนือกว่าเหนือเหล็กออสเทนนิติก. |
| ความเหนียว & ความเหนียว | ดี, ส่งผลกระทบต่อความเหนียว >100 j ที่อุณหภูมิห้องหากมีการควบคุมเนื้อหาเฟอร์ไรต์. | เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมโรงงานนอกชายฝั่งและเคมี; หลีกเลี่ยงความล้มเหลวที่เปราะบางใน HAZ. |
| ความต้านทานการกัดกร่อน | ความต้านทานการกัดกร่อนของหลุมและรอยแยกเทียบได้กับโลหะฐาน (pren 35–40 สำหรับ 2205, 2507). | เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่อุดมไปด้วยคลอไรด์และเป็นกรด; สร้างความมั่นใจในชีวิตการบริการระยะยาว. |
| อายุการใช้งาน & ความทนทาน | ข้อต่อเพล็กซ์แบบเชื่อมอย่างเหมาะสมต้านทานการกัดกร่อนระหว่างกันและการกัดกร่อนการกัดกร่อนของความเครียด. | ความน่าเชื่อถือสูงสำหรับนอกชายฝั่งที่สำคัญ, เคมี, และแอปพลิเคชันกลั่นน้ำทะเล. |
8. การเชื่อมของการตกตะกอน (พีเอช) สแตนเลส
เหล็กกล้าไร้สนิม, เช่น 17-4 พีเอช, 15-5 พีเอช, และ 13-8 โม, เป็น โลหะผสม Martensitic หรือ Semi-Austenitic เสริมความแข็งแกร่งผ่านการเร่งรัดการควบคุมของเฟสทุติยภูมิ (เช่น, ทองแดง, ไนโอเบียม, หรือสารประกอบไทเทเนียม).
พวกเขารวมกัน มีความแข็งแรงสูง, ความต้านทานการกัดกร่อนปานกลาง, และความเหนียวที่ยอดเยี่ยม, ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับ การบินและอวกาศ, การป้องกัน, เคมี, และแอพพลิเคชั่นเชิงกลที่มีประสิทธิภาพสูง.
การเชื่อมค่า pH Stainless Steels Presents ความท้าทายที่ไม่เหมือนใคร, เป็น กลไกการตกตะกอนในการตกตะกอนนั้นถูกรบกวนด้วยวัฏจักรความร้อน, อาจนำไปสู่ อ่อนลงในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (ฮาซ) หรือ การสูญเสียความแข็งแรงในโลหะเชื่อม.
ความท้าทายที่สำคัญในการเชื่อม
| ท้าทาย | คำอธิบาย | กลยุทธ์การบรรเทา |
| การอ่อนนุ่ม | ทำให้ตกตะกอน (เช่น, ลูกบาศ์ก, NB) ละลายในระหว่างการเชื่อม, ลดความแข็งและความแข็งแรงในพื้นที่. | การรักษาความร้อนหลังการแข่งขัน (สารละลาย + อายุมากขึ้น) เพื่อกู้คืนคุณสมบัติเชิงกล. |
| การแตกเย็น | โครงสร้าง Martensitic ใน HAZ อาจจะยากและเปราะ; ความเครียดที่เหลือจากการเชื่อมที่รุนแรงขึ้น. | อุ่น 150–250 ° C; ขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนต่ำ; อุณหภูมิอินเตอร์ผ่านการควบคุม. |
| การบิดเบือน & ความเครียดที่เหลืออยู่ | การขยายตัวทางความร้อนปานกลาง; วัฏจักรความร้อนสามารถกระตุ้นให้เกิดการแปรปรวนและความเครียดที่เหลืออยู่ในบางส่วน. | การติดตั้งที่เหมาะสม, อินพุตความร้อนต่ำ, ลำดับการเชื่อมที่สมดุล. |
| การลดความต้านทานการกัดกร่อน | การทำให้อ่อนลงในท้องถิ่นและการตกตะกอนที่เปลี่ยนแปลงอาจลดความต้านทานการกัดกร่อน, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตที่มีอายุมากเกินไปหรือสูงเกินไป. | ใช้วิธีแก้ปัญหาหลังการรักษา; ควบคุมการเชื่อมความร้อนเชื่อม. |
วัสดุสิ้นเปลืองเชื่อม & การเลือกฟิลเลอร์
- โลหะฟิลเลอร์: จับคู่กับโลหะฐาน (เช่น, ER630 สำหรับ 17-4 พีเอช).
- อุ่นและอุณหภูมิระหว่าง: 150–250 ° C ขึ้นอยู่กับความหนาและเกรด.
- ป้องกันก๊าซ: อาร์กอนหรืออาร์ + เขาผสมผสานกับ gtaw; แห้ง, ขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนต่ำสำหรับ SMAW.
ความเหมาะสมของกระบวนการเชื่อม
| กระบวนการ | ความเหมาะสม | หมายเหตุ |
| GTAW (ทีไอจี) | ยอดเยี่ยม | การควบคุมความร้อนที่แม่นยำ; เหมาะสำหรับบางส่วน, วิกฤต, หรือส่วนประกอบการบินและอวกาศ. |
| GMAW (ฉัน) | ดีมาก | ผลผลิตที่สูงขึ้น; จำเป็นต้องมีการจัดการอินพุตความร้อนอย่างระมัดระวัง. |
| สมาว (ติด) | ปานกลาง | ต้องใช้ขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนต่ำ; จำกัด สำหรับบางส่วน. |
| เลเซอร์ / การเชื่อม EB | ยอดเยี่ยม | ลดความกว้างของอันตรายและผลกระทบทางความร้อน; รักษาโครงสร้างจุลภาคโลหะฐาน. |
ตัวอย่างข้อมูลโพสต์-weld:
| ระดับ | กระบวนการเชื่อม | ความต้านแรงดึง (MPa) | ความแข็ง (เหล็กแผ่นรีดร้อน) | หมายเหตุ |
| 17-4 พีเอช | GTAW | 1150 (ฐาน: 1180) | 30–32 | อายุการใช้งาน; การทำให้อ่อนลงของ HAZ. |
| 15-5 พีเอช | GMAW | 1120 (ฐาน: 1150) | 28–31 | ความทนทานสูงและความต้านทานการกัดกร่อนคงอยู่หลังจากอายุ. |
| 13-8 โม | GTAW | 1200 (ฐาน: 1220) | 32–34 | ส่วนประกอบการบินและอวกาศที่มีความแข็งแรงสูง; การเชื่อมควบคุมวิกฤต. |
9. สรุปความสามารถในการเชื่อมเปรียบเทียบ
| ด้าน | ออสเตนนิติก (300 ชุด) | เกี่ยวกับไฟ (400 ชุด) | มาร์เทนซิติก (400 ชุด) | ดูเพล็กซ์ (2000 ชุด) | การตกตะกอน-การแข็งตัว (พีเอช) |
| เกรดตัวแทน | 304, 304ล, 316, 316ล, 321, 347 | 409, 430, 446 | 410, 420, 431 | 2205, 2507 | 17-4 พีเอช, 15-5 พีเอช, 13-8 โม |
| ความสามารถในการเชื่อมเชิงกล | ยอดเยี่ยม; HAZ ยังคงความเหนียว | ปานกลาง; ความเหนียวลดลง, Haz สามารถเปราะได้ | ปานกลาง; ความเสี่ยงสูงต่อการแตกเย็น | ดี; ความแข็งแรงมักจะรักษาไว้ | ปานกลางถึงความท้าทาย; การอ่อนนุ่ม |
| ความต้านทานการกัดกร่อนหลังการทำงาน | ยอดเยี่ยม; เกรดคาร์บอนต่ำ/เสถียรป้องกันการแพ้ | ดี; อาจลดลงในพื้นที่หากอินพุตความร้อนมากเกินไป | ปานกลาง; อาจลดลงในท้องถิ่นใน HAZ | ยอดเยี่ยม; รักษาสมดุลเฟอร์ไรต์ - ออสเทนไนท์ | ปานกลาง; ได้รับการบูรณะหลังการรักษาด้วยความร้อนหลังโพสต์-weld |
| ความท้าทายในการเชื่อม | แคร็กร้อน, การบิดเบือน, ความพรุน | เมล็ดหยาบ, แคร็ก, ความเปราะ | Hard Martensitic Haz, การแตกเย็น | Ferrite/Austenite ไม่สมดุล, การสร้างเฟส intermetallic | การอ่อนนุ่ม, ความเครียดที่เหลือ, ความเหนียวลดลง |
| ข้อควรพิจารณาหลังโพสต์-weld | อุ่นน้อยที่สุด; อุณหภูมิอินเตอร์ผ่านต่ำ; การหลอมโซลูชันเสริม | อุ่นสำหรับส่วนหนา; อินพุตความร้อนที่ควบคุม | เปิดอิเล็กโทรดร้อนและไฮโดรเจนต่ำ; การแบ่งแยก | การควบคุมอินพุตความร้อน; interpass ≤150–250 ° C; การเลือกโลหะฟิลเลอร์ | อุ่น, ขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนต่ำ, โซลูชันโพสต์วัณโรคบังคับ + อายุมากขึ้น |
| การใช้งาน | อาหาร, เภสัชกรรม, โรงงานเคมี, ทะเล, การแช่แข็ง | ไอเสียยานยนต์, แผงสถาปัตยกรรม, ส่วนประกอบอุตสาหกรรมอุณหภูมิสูง | ส่วนประกอบวาล์ว, เพลา, ชิ้นส่วนปั๊ม, การบินและอวกาศ | นอกชายฝั่ง, โรงงานเคมี, การกลั่นน้ำทะเล, ทะเล | การบินและอวกาศ, การป้องกัน, ปั๊มประสิทธิภาพสูง, เครื่องมือผ่าตัด |
การสังเกตที่สำคัญ:
- สแตนเลสสตีลออสเทนนิติก เป็นการให้อภัยมากที่สุด, การเสนอขาย ความสามารถในการเชื่อมที่ยอดเยี่ยมพร้อมข้อควรระวังขั้นต่ำ.
- เกรดเฟอร์ริติก มีความอ่อนไหวมากขึ้น ความเปราะบางและการเจริญเติบโตของธัญพืช, ต้องการการจัดการอินพุตความร้อนอย่างระมัดระวัง.
- MARTENSITIC ความต้องการ ความร้อนและการแบ่งแยกหลังความรู้สึก เพื่อป้องกันการแคร็กเย็นและฟื้นฟูความเหนียว.
- เหล็กเพล็กซ์ จำเป็นต้อง การควบคุมเฟสที่แม่นยำ เพื่อหลีกเลี่ยงรอยเชื่อมที่อุดมด้วยเฟอร์ไรต์หรือเปราะในขณะที่ยังคงความต้านทานการกัดกร่อน.
- เหล็กกล้าไร้สนิม ต้องผ่าน การรักษาสารละลายโพสต์-weld และอายุ เพื่อฟื้นฟูความแข็งแกร่งและความแข็ง.
10. บทสรุป
ความสามารถในการเชื่อมของสแตนเลสครอบคลุมสเปกตรัม - จากเกรดออสเทนนิติกที่สามารถเชื่อมได้สูงไปจนถึงการท้าทาย Martensitic และ Ph steels.
ในขณะที่ เกรดส่วนใหญ่สามารถเชื่อมได้สำเร็จ, ความสำเร็จนั้นขึ้นอยู่กับการทำความเข้าใจ พฤติกรรมทางโลหะวิทยา, การใช้ ขั้นตอนการเชื่อมที่เหมาะสม, และการปฏิบัติที่จำเป็น ก่อน- หรือการรักษาด้วยความร้อนหลังการทำงาน.
สำหรับวิศวกรและผู้ประดิษฐ์, ความสามารถในการเชื่อมไม่ได้เกี่ยวกับการเข้าร่วมเท่านั้น - มันเป็นเรื่องเกี่ยวกับการรักษาความต้านทานการกัดกร่อน, ความแข็งแกร่ง, และอายุการใช้งาน.
การเลือกฟิลเลอร์อย่างระมัดระวัง, การจัดการอินพุตความร้อน, และการยึดมั่นในรหัสทำให้มั่นใจ.
คำถามที่พบบ่อย
ทำไม 316L สามารถเชื่อมได้มากกว่า 316 สแตนเลส?
316l มีปริมาณคาร์บอนที่ต่ำกว่า (C ≤0.03% เทียบกับ. C ≤0.08% สำหรับ 316), ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงต่ออาการแพ้อย่างมาก.
ในระหว่างการเชื่อม, 316คาร์บอนที่สูงขึ้นของคาร์บอนcr₂₃c₆ carbides ที่ขอบเขตของเมล็ดข้าว (CR ที่หมดลง), นำไปสู่การกัดกร่อนระหว่างเกรน.
316คาร์บอนต่ำของ L ป้องกันสิ่งนี้, กับ 95% อัตราการผ่านใน ASTM A262 IGC Testing เทียบกับ. 50% สำหรับ 316.
ทำเหล็กสแตนเลสเฟอร์ริติกต้องใช้ความร้อนหรือไม่?
ไม่ - เหล็กกล้าไร้สนิม (409, 430) มีปริมาณคาร์บอนต่ำ, ไม่จำเป็นต้องใช้อุ่นเพื่อป้องกันการแตกร้าวเย็น.
อย่างไรก็ตาม, การหลอมโพสต์-weld (700–800 ° C) ขอแนะนำให้ตกผลึก HAZ ขนาดใหญ่อีกครั้ง, การฟื้นฟูความเหนียวและความทนทาน (เพิ่มพลังงานกระแทก 40–50%).
สามารถ 17-4 pH สแตนเลสจะเชื่อมโดยไม่ต้องใช้ความร้อนหลังการทำงาน?
ในทางเทคนิคใช่, แต่ HAZ จะอ่อนลงอย่างมีนัยสำคัญ (แรงดึงลดลงจาก 1,150 MPa ถึง 750 MPA สำหรับ H900 Temper).
สำหรับแอปพลิเคชันที่รับน้ำหนัก (เช่น, วงเล็บการบินและอวกาศ), การหลอมโซลูชันหลังโพสต์-weld (1,050องศาเซลเซียส) + การเล่นใหม่ (480องศาเซลเซียส) เป็นข้อบังคับในการปฏิรูปทองแดงตกตะกอน, การฟื้นฟู 95% ของความแข็งแรงของโลหะฐาน.
กระบวนการเชื่อมใดที่ดีที่สุดสำหรับสแตนเลสออสเทนนิติก (1–3 มม.)?
GTAW (ทีไอจี) เหมาะอย่างยิ่ง - อินพุตความร้อนต่ำ (0.5–1.5 kJ/mm) ลดขนาดอันตรายและความเสี่ยงต่อการแพ้, ในขณะที่การควบคุมส่วนโค้งที่แม่นยำนั้นสร้างคุณภาพสูง, รอยเชื่อมพรุนต่ำ.
ใช้อิเล็กโทรดทังสเตนขนาด 1-2 มม., แก๊สป้องกันอาร์กอน (99.99% บริสุทธิ์), และความเร็วในการเดินทาง 100–150 มม./นาทีเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด.
