In dit artikel van Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. wordt uitgelegd waar u op moet letten bij het specificeren van toevoegmaterialen voor het lassen van roestvrij staal.
De mogelijkheden die roestvrij staal zo aantrekkelijk maken - de mogelijkheid om de mechanische eigenschappen en weerstand tegen corrosie en oxidatie aan te passen - verhogen ook de complexiteit van het selecteren van een geschikt toevoegmateriaal voor lassen.Voor elke combinatie van basismateriaal kan een van de verschillende soorten elektroden geschikt zijn, afhankelijk van kostenaspecten, bedrijfsomstandigheden, gewenste mechanische eigenschappen en tal van lasgerelateerde problemen.
Dit artikel biedt de nodige technische achtergrond om de lezer waardering te geven voor de complexiteit van het onderwerp en beantwoordt vervolgens enkele van de meest gestelde vragen van toevoegmetaalleveranciers.Het bevat algemene richtlijnen voor het selecteren van geschikte toevoegmaterialen voor roestvrij staal - en legt vervolgens alle uitzonderingen op die richtlijnen uit!Het artikel gaat niet over lasprocedures, want dat is een onderwerp voor een ander artikel.
Vier soorten, talrijke legeringselementen
Er zijn vier hoofdcategorieën van roestvrij staal:
austenitisch
martensitisch
ferritisch
Dubbelzijdig
De namen zijn afgeleid van de kristallijne structuur van het staal dat normaal gesproken bij kamertemperatuur wordt aangetroffen.Wanneer koolstofarm staal wordt verhit tot boven 912°C, worden de atomen van het staal herschikt van de structuur die ferriet wordt genoemd bij kamertemperatuur naar de kristalstructuur die austeniet wordt genoemd.Bij afkoeling keren de atomen terug naar hun oorspronkelijke structuur, ferriet.De structuur bij hoge temperatuur, austeniet, is niet-magnetisch, plastic en heeft een lagere sterkte en grotere ductiliteit dan de vorm van ferriet bij kamertemperatuur.
Wanneer meer dan 16% chroom aan het staal wordt toegevoegd, wordt de kristallijne structuur bij kamertemperatuur, ferriet, gestabiliseerd en blijft het staal bij alle temperaturen in de ferritische toestand.Vandaar dat de naam ferritisch roestvrij staal op deze legeringsbasis wordt toegepast.Wanneer meer dan 17% chroom en 7% nikkel aan het staal worden toegevoegd, wordt de hoge-temperatuur kristallijne structuur van het staal, austeniet, gestabiliseerd zodat het blijft bestaan bij alle temperaturen, van de allerlaagste tot bijna smeltend.
Austenitisch roestvast staal wordt gewoonlijk het 'chroom-nikkel'-type genoemd en de martensitische en ferritische staalsoorten worden gewoonlijk de 'straight chrome'-types genoemd.Bepaalde legeringselementen die worden gebruikt in roestvrij staal en lasmetalen gedragen zich als austenietstabilisatoren en andere als ferrietstabilisatoren.De belangrijkste austenietstabilisatoren zijn nikkel, koolstof, mangaan en stikstof.De ferrietstabilisatoren zijn chroom, silicium, molybdeen en niobium.Het balanceren van de legeringselementen regelt de hoeveelheid ferriet in het lasmetaal.
Austenitische soorten zijn gemakkelijker en bevredigender te lassen dan soorten die minder dan 5% nikkel bevatten.Lasverbindingen geproduceerd in austenitisch roestvast staal zijn sterk, ductiel en taai in hun gelaste toestand.Ze vereisen normaal gesproken geen warmtebehandeling voor voorverwarmen of na het lassen.Austenitische soorten zijn goed voor ongeveer 80% van het gelaste roestvast staal, en in dit inleidende artikel wordt hier veel aandacht aan besteed.
Tabel 1: RVS soorten en hun chroom- en nikkelgehalte.
tstart{c,80%}
draad{Type|% Chroom|% Nikkel|Typen}
tdata{Austenitisch|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Martensitisch|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Ferritisch|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Duplex|18 - 28%|4 - 8%|2205}
neigen tot{}
Hoe het juiste roestvrije toevoegmateriaal te kiezen
Als het basismateriaal in beide platen hetzelfde is, was het oorspronkelijke uitgangspunt: 'Begin met het matchen van het basismateriaal.'Dat werkt in sommige gevallen goed;om Type 310 of 316 aan te sluiten, kiest u het overeenkomstige vullertype.
Volg dit leidende principe om ongelijksoortige materialen te verbinden: 'kies een vulmiddel dat past bij het hoger gelegeerde materiaal.'Om 304 tot 316 samen te voegen, kiest u een 316-vuller.
Helaas kent de 'match-regel' zoveel uitzonderingen dat een beter principe is: raadpleeg een keuzetabel voor toevoegmateriaal.Type 304 is bijvoorbeeld het meest voorkomende basismateriaal van roestvrij staal, maar niemand biedt een Type 304-elektrode aan.
Hoe type 304 roestvrij lassen zonder een type 304 elektrode
Gebruik type 308 vulmiddel om Type 304 roestvrij staal te lassen, aangezien de extra legeringselementen in Type 308 het lasgebied beter zullen stabiliseren.
308L is echter ook een acceptabel vulmiddel.De 'L'-aanduiding na elk type geeft een laag koolstofgehalte aan.Een type 3XXL roestvrij staal heeft een koolstofgehalte van 0,03% of minder, terwijl standaard type 3XX roestvrij staal een maximaal koolstofgehalte van 0,08% kan hebben.
Omdat een Type L-vulmiddel binnen dezelfde classificatie valt als het niet-L-product, kunnen en moeten fabrikanten sterk overwegen om een Type L-vulmiddel te gebruiken, omdat een lager koolstofgehalte het risico op interkristallijne corrosieproblemen vermindert.De auteurs beweren zelfs dat type L-vulmiddel op grotere schaal zou worden gebruikt als fabrikanten hun procedures eenvoudig zouden bijwerken.
Fabricators die het GMAW-proces gebruiken, kunnen ook overwegen om een Type 3XXSi-vulmiddel te gebruiken, omdat de toevoeging van silicium de bevochtiging verbetert.In situaties waar de las een hoge of ruwe kruin heeft, of waar het lasbad niet goed hecht aan de tenen van een hoek- of overlappingsnaad, kan het gebruik van een Si-type GMAW-elektrode de lasnaad gladmaken en een betere versmelting bevorderen.
Als carbideneerslag een probleem is, overweeg dan een Type 347 vulmiddel, dat een kleine hoeveelheid niobium bevat.
Hoe roestvrij staal aan koolstofstaal te lassen
Deze situatie doet zich voor in toepassingen waarbij een deel van een constructie een corrosiebestendig buitenvlak vereist dat is verbonden met een koolstofstalen constructie-element om de kosten te verlagen.Gebruik bij het verbinden van een basismateriaal zonder legeringselementen met een basismateriaal met legeringselementen een overgelegeerd vulmiddel zodat de verdunning in het lasmetaal in evenwicht is of sterker gelegeerd is dan het roestvaste basismetaal.
Voor het verbinden van koolstofstaal met Type 304 of 316, evenals voor het verbinden van ongelijksoortige roestvaste staalsoorten, kunt u voor de meeste toepassingen een Type 309L-elektrode overwegen.Indien een hoger Cr-gehalte gewenst is, overweeg dan Type 312.
Als waarschuwing: austenitisch roestvast staal vertoont een expansiesnelheid die ongeveer 50 procent groter is dan die van koolstofstaal.Bij verbinding kunnen de verschillende uitzettingssnelheden scheuren veroorzaken als gevolg van interne spanningen, tenzij de juiste elektrode en lasprocedure worden gebruikt.
Gebruik de juiste reinigingsprocedures voor lasvoorbereiding
Net als bij andere metalen eerst olie, vet, markeringen en vuil verwijderen met een niet-gechloreerd oplosmiddel.Daarna is de belangrijkste regel bij het voorbereiden van roestvaste lassen: 'Vermijd verontreiniging door koolstofstaal om corrosie te voorkomen.'Sommige bedrijven gebruiken aparte gebouwen voor hun 'roestvrij winkel' en 'koolstof winkel' om kruisbesmetting te voorkomen.
Wijs slijpschijven en roestvrijstalen borstels aan als 'alleen roestvrij' bij het voorbereiden van laskanten.Sommige procedures vragen om het reinigen van vijf centimeter van het gewricht.De voorbereiding van de verbinding is ook kritischer, omdat het compenseren van inconsistenties met elektrodemanipulatie moeilijker is dan met koolstofstaal.
Gebruik de juiste reinigingsprocedure na het lassen om roest te voorkomen
Onthoud om te beginnen wat roestvrij staal roestvrij maakt: de reactie van chroom met zuurstof om een beschermende laag chroomoxide op het oppervlak van het materiaal te vormen.Roest roestvast staal vanwege carbideprecipitatie (zie hieronder) en omdat het lasproces het lasmetaal verhit tot het punt waarop zich ferritisch oxide op het oppervlak van de las kan vormen.In de gelaste toestand gelaten, kan een perfect deugdelijke las in minder dan 24 uur 'wagensporen van roest' vertonen aan de grenzen van de door hitte beïnvloede zone.
Om een nieuwe laag puur chroomoxide goed te kunnen vormen, moet roestvrij staal na het lassen worden gereinigd door middel van polijsten, beitsen, slijpen of borstelen.Gebruik opnieuw slijpmachines en borstels die speciaal voor de taak zijn bedoeld.
Waarom is RVS lasdraad magnetisch?
Volledig austenitisch roestvast staal is niet-magnetisch.Lastemperaturen zorgen echter voor een relatief grote korrel in de microstructuur, waardoor de las scheurgevoelig is.Om de gevoeligheid voor warmscheuren te verminderen, voegen elektrodefabrikanten legeringselementen toe, waaronder ferriet.De ferrietfase zorgt ervoor dat de austenitische korrels veel fijner zijn, waardoor de las scheurvaster wordt.
Een magneet blijft niet plakken aan een spoel austenitisch roestvrij vulmiddel, maar een persoon die een magneet vasthoudt, kan een lichte trek voelen vanwege het vastgehouden ferriet.Helaas zorgt dit ervoor dat sommige gebruikers denken dat hun product verkeerd is gelabeld of dat ze het verkeerde vulmetaal gebruiken (vooral als ze het label van de draadmand hebben gescheurd).
De juiste hoeveelheid ferriet in een elektrode is afhankelijk van de bedrijfstemperatuur van de toepassing.Te veel ferriet zorgt er bijvoorbeeld voor dat de las zijn taaiheid verliest bij lage temperaturen.Type 308-vuller voor een LNG-leidingtoepassing heeft dus een ferrietgetal tussen 3 en 6, vergeleken met een ferrietgetal van 8 voor standaard Type 308-vuller.Kortom, vulmetalen lijken in eerste instantie misschien op elkaar, maar kleine verschillen in samenstelling zijn belangrijk.
Is er een gemakkelijke manier om duplex roestvast staal te lassen?
Gewoonlijk hebben duplex roestvaste staalsoorten een microstructuur die bestaat uit ongeveer 50% ferriet en 50% austeniet.Simpel gezegd, het ferriet biedt een hoge sterkte en enige weerstand tegen spanningscorrosie, terwijl het austeniet een goede taaiheid biedt.De combinatie van de twee fasen geeft de duplex staalsoorten hun aantrekkelijke eigenschappen.Er is een breed scala aan duplex roestvast staal beschikbaar, waarvan Type 2205 het meest voorkomt;deze bevat 22% chroom, 5% nikkel, 3% molybdeen en 0,15% stikstof.
Bij het lassen van duplex roestvast staal kunnen er problemen ontstaan als het lasmetaal te veel ferriet bevat (door de warmte van de boog gaan de atomen zich in een ferrietmatrix schikken).Ter compensatie moeten toevoegmetalen de austenitische structuur bevorderen met een hoger legeringsgehalte, meestal 2 tot 4% meer nikkel dan in het basismetaal.Draad met gevulde draad voor het lassen Type 2205 kan bijvoorbeeld 8,85% nikkel bevatten.
Het gewenste ferrietgehalte kan variëren van 25 tot 55% na het lassen (maar kan hoger zijn).Merk op dat de afkoelsnelheid langzaam genoeg moet zijn om het austeniet te laten hervormen, maar niet zo langzaam dat er intermetallische fasen ontstaan, noch te snel dat er overtollig ferriet ontstaat in de door hitte beïnvloede zone.Volg de door de fabrikant aanbevolen procedures voor het geselecteerde lasproces en toevoegmateriaal.
Aanpassing van parameters bij het lassen van roestvrij staal
Voor fabrikanten die voortdurend parameters aanpassen (spanning, stroomsterkte, booglengte, inductantie, pulsbreedte, enz.) bij het lassen van roestvrij staal, is de typische boosdoener een inconsistente samenstelling van het toevoegmateriaal.Gezien het belang van legeringselementen, kunnen variaties van partij tot partij in chemische samenstelling een merkbare invloed hebben op de lasprestaties, zoals slechte bevochtiging of moeilijke slakafgifte.Variaties in elektrodediameter, oppervlaktereinheid, cast en helix hebben ook invloed op de prestaties in GMAW- en FCAW-toepassingen.
Beheersing van de neerslag van carbide in austenitisch roestvast staal
Bij temperaturen in het bereik van 426-871°C migreert het koolstofgehalte van meer dan 0,02% naar de korrelgrenzen van de austenitische structuur, waar het reageert met chroom om chroomcarbide te vormen.Als het chroom gebonden is aan de koolstof, is het niet beschikbaar voor corrosiebestendigheid.Bij blootstelling aan een corrosieve omgeving ontstaat interkristallijne corrosie, waardoor de korrelgrenzen kunnen worden weggevreten.
Om de neerslag van carbide te beheersen, moet het koolstofgehalte zo laag mogelijk worden gehouden (maximaal 0,04%) door te lassen met koolstofarme elektroden.Koolstof kan ook worden gebonden door niobium (voorheen columbium) en titanium, die een sterkere affiniteit hebben met koolstof dan chroom.Hiervoor zijn type 347 elektroden gemaakt.
Hoe u zich voorbereidt op een discussie over de keuze van vulmetaal
Verzamel minimaal informatie over het eindgebruik van het gelaste onderdeel, inclusief de serviceomgeving (vooral bedrijfstemperaturen, blootstelling aan corrosieve elementen en mate van verwachte corrosieweerstand) en de gewenste levensduur.Informatie over vereiste mechanische eigenschappen bij bedrijfsomstandigheden helpt enorm, waaronder sterkte, taaiheid, ductiliteit en vermoeidheid.
De meeste toonaangevende elektrodefabrikanten bieden handleidingen voor de keuze van toevoegmetaal, en de auteurs kunnen dit punt niet genoeg benadrukken: raadpleeg een gids voor toevoegmetaaltoepassingen of neem contact op met de technische experts van de fabrikant.Zij zijn er om te helpen bij het kiezen van de juiste RVS elektrode.
Ga naar www.tyuelec.com voor meer informatie over TYUE's toevoegmaterialen voor roestvrij staal en om contact op te nemen met de experts van het bedrijf voor advies.
Posttijd: 23 december 2022