Yüksek Performanslı Paslanmaz Çeliklerin Kaynağı

Yüksek performanslı paslanmaz çelikler normalde standart kaliteler için kullanılan çoğu işlemle kaynaklanabilir; ancak kabul edilebilir sonuçlar elde etmek için ayrıntılara çok daha fazla dikkat edilmesi gerekmektedir. Yüksek performanslı paslanmaz çelikler küçük metalürjik değişkenlere çok daha duyarlıdır ve tipik ciddi uygulamaları kaynakların korozyon ve mekanik özelliklerine yüksek taleplerde bulunur. Başarılı kaynak, malzemenin ve kaynakla ilgili ek gereksinimlerin iyi bir metalürjik anlayışını gerektirir. Tüm paslanmaz çeliklerin kaynağı için mükemmel bir rehber, "Korozyona Dirençli Hizmetler için Nikel İçeren Paslanmaz Çeliklerin Kaynaklı İmalatına İlişkin Kılavuzlar" adlı NiDI yayın No. 11 007'dir. Üreticiler tarafından sağlanan literatür, ayrıntılı kaynak bilgisi için en iyi kaynaktır ve belirli bir dereceyle çalışmaya karar verildikten sonra daima danışılmalıdır. Aşağıdaki yönergeler, tüm yüksek performanslı paslanmaz çelikler için geçerli olan hususlara genel bir bakış sunmaktadır.

Standart kalitelerin kaynağı için geçerli olan gereksinimlerin çoğu, yüksek performanslı paslanmaz çelikler için de geçerlidir. Bunlar:

1. Kaynak sırasında oksidasyondan kaçınma
2. Karbon ve kükürt ve bazı durumlarda azot ile kontaminasyonun önlenmesi
3. Kaynak sonrası kaynak oksit çıkarılması ve ısı tonu

Bu gereksinimler, standart kaliteler için olduğundan daha katıdır. Birincil ek gereksinimler, ikincil faz oluşumu olasılığı ve termal korozyon ile korozyon direnci ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi nedeniyle dolgu metalinin seçimi ile ilgilidir. Kaynak metali ferritin kontrolü, yüksek performans derecelerinde standart östenitik kalitelere göre daha az önemlidir. Yüksek performanslı östenitik paslanmaz çelikler ve bunların dolgu metalleri, solidus sıcaklığının hemen altındaki tüm sıcaklıklarda tamamen östenitik olacak şekilde tasarlanmıştır. Sıcak çatlama direncine yardımcı olmasa da, tamamen östenitik yapı, ferrit içinde hızla oluşabilen sigma fazının oluşumunu azaltır. 
 

Yüksek performanslı östenitik paslanmaz çelikler, aşağıdaki sorunların giderilmesi durumunda başarıyla kaynaklanır:

1. Sıcak çatlama duyarlılığı
2. Karbon ve oksijen kontaminasyonunun korozyon direncine etkisi
3. Füzyon bölgesinde mikrosegregasyon
4. HAZ'da metaller arası yağıştan kaçınma
5. Isıdan etkilenen bölgelerde krom karbürlerin ve nitrürlerin çökeltilmesi, duyarlılık veya taneler arası saldırıya duyarlılık.

Bu konularla başa çıkmak için teknikler geliştirilmiştir; bu nedenle bu kaliteler imalat atölyesinde ve sahada karşılaşılan tüm koşullar altında tüm geleneksel paslanmaz çelik işlemleri kullanılarak kolaylıkla kaynaklanabilir.

Önerilen Makale: Çelik çubuk malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için kare çelik çubuk sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.

Bu kalitelerin çoğu tamamen östenitik bir yapı ile katılaşır; bu nedenle delta ferrit, safsızlıkları emmek ve standart derecelerde olduğu gibi sıcak çatlamayı önlemek için mevcut değildir. Yüksek performanslı östenitik kaliteler sıcak çatlama bakımından nikel bazlı alaşımlar gibi davranır; bu nedenle bu sorunu önlemek için nikel bazlı alaşımlarla kullanılan teknikler de burada geçerlidir. Kükürt, fosfor, oksijen, bakır ve çinko gibi sıcak çatlamaya neden olduğu bilinen kirleticiler, kaynak bölgesinden titizlikle çıkarılmalıdır. Bu, kaynak alanının eklemden birkaç santimetre (bir inç) mesafeye kadar titizlikle temizlenmesi ile gerçekleştirilir. Buna ek olarak, ısı girişi, dokuma ve düşük pasolar arası sıcaklık kullanan kaynak parçaları gibi tekniklerle en aza indirilmelidir. Gerilimleri en aza indiren ortak tasarımlar mümkün olan her yerde kullanılmalıdır.

Kaynaklar karbon ile kirlenmişse veya yüzey kaynakta veya ısıdan etkilenen bölgede oksitlenmişse korozyon direnci azalır. Kaynak öncesi dikkatli temizlik ve ardından kontaminasyondan kaçınılması önemlidir. Gaz tungsten ark (GTA) kaynağı ve dikkatlice tasarlanmış, bakır olmayan alaşımlı destek çubukları, arka tarafın erişilemediği kök geçişlerinin iyi soy gaz kapsamı için önerilir. GTA koruyucu gazdaki türbülansı en aza indirmek için bir gaz difüzör ızgarası kullanılmalıdır. Koruyucu ortamlarda hava sürüklenmesini en aza indirmek için kaynak sırasında güçlü çekişlerden kaçınılmalıdır. Kaynak işlemine devam etmeden önce tüm başlatma ve durdurmalar topraklanmalı ve kaplanmış elektrotlar veya akı içeren kaynak işlemleri kullanılırken tüm cüruflar geçişler arasında çıkarılmalıdır. Kaynak ısı tonu çıkarıldığında optimum korozyon direnci geri yüklenir; ve kritik uygulamalarda, renk tonunun çıkarılması zorunludur.

Östenitik paslanmaz çelikler kaynak metali içinde krom ve molibden mikro ayrışmasına eğilimlidir. Bu, otomatik olarak veya uygun dolgu metali ile kaynak yaparken kaynak metali korozyon direncini ana metalinkinden daha düşük bir seviyeye indirir. Alaşım etkisi, özellikle molibden arttıkça bu etki daha da şiddetlenir. Etki, kesit boyutu ve ısı girişi arttıkça daha da şiddetlenir ve korozyon direncindeki kayıp, kaynak sarf malzemesinin daha yüksek alaşımlı olmasını gerektirecek kadar yeterlidir baz metal. Dolgu malzemesindeki aşırı alaşımlama, ana metalinkine uyan kaynak metali korozyon direncini vermek üzere tasarlanmıştır. A-4 ve A-6 alt gruplarındaki en yüksek alaşımlı paslanmaz çelikler için tasarlanmış dolgu maddelerinin çoğu, korozyona dayanıklı nikel bazlı alaşımların modifikasyonlarıdır. Kaynak metaline ek olarak, karıştırılmamış füzyon bölgesi, aynı mikro ayrışma etkisine karşı hassas olabilir. Maksimum kaynak havuzu karışımını sağlamak için yeterli ısı girdisi kullanmak bunu en aza indirebilir.

Karbür ve nitrit duyarlılığı ve ısıdan etkilenen bölge metaller arası faz çökelmesinden kaynaklanan korozyon direncinin kaybı, aşırı ısı girdisi veya yetersiz soğutma hızlarından kaynaklanabilecek olası olaylardır. Isı girişleri genellikle yaklaşık 16 kJ / mm'den (400 kJ / inç) daha azıyla sınırlıdır, ancak yine de füzyon bölgesi karışımını sağlayacak kadar yüksek olmalıdır. 100 ° C (212 ° F) arası geçiş sıcaklığı sınırları geçişler arasında hızlı soğutma oranlarının sağlanmasına yardımcı olur.

Östenitik paslanmaz çelikler için bağlantı tasarımı ve kaynak uygulaması prensiplerinin arkasındaki amaç, aşırı ısı girdisi ve ana metalden aşırı dilüsyondan kaçınırken, oksidasyon ve cüruftan tam penetrasyon ve özgürlük sağlamaktır. Bu, cömert oluk açıları ve boşluk genişlikleri, iyi tasarlanmış destek çubukları ve difüzör ekranlarının kullanımını gerektirir. Tack ve stringer boncuk başlama ve durdurma işlemleri topraklanmalı ve kaplamalı elektrotlar veya akışları içeren kaynak işlemleri kullanılırken sonraki geçişlerden önce tüm kaynak cürufu çıkarılmalıdır. Bitmiş kaynak, “Yüzey Durumu” bölümünde tartışıldığı gibi tüm sıçrama ve oksitlerden iyice temizlenmelidir.

Ferritik paslanmaz çelikler, kaynaklanabilirlik açısından belki de en karmaşık olanlardır ve tokluk sınırlamaları nedeniyle nadiren ince bölümlerden kaynaklanır. Bu kaliteler sadece borudan boruya kaynak ve ince sac kaynağı açısından tartışılacaktır. Her durumda, kaynak ve ısıdan etkilenen bölgenin karbürleşmesini önlemek için tam deg kompleksleşmesi zorunludur. Çok iyi inert argon veya helyum kalkanı ve arkalık gazı durumu genellikle optimum miktarda ferritin üzerindedir. Kaynak sonrası tavlama, tekrar östenite kaynak yapılarak üretilen yüksek sıcaklıktaki ferritin bir kısmını dönüştürür. Hızlı kaynak ihtiyacı da dahil olmak üzere bu kaynakların tavlama koşulları, daha önce ana metal için tartışılanlarla aynı ilkeleri izler.

Kaynak sonrası tavlama kullanılmadığında, genellikle ostenit oluşturucularla aşırı dengelenmiş bir dolgu metali kullanılır. Bu, solidus sıcaklığının hemen altındaki yüksek sıcaklık rejiminde gerekli östenit-ferrit dengesini sağlar ve bu denge, kaynak metalinde kaynak ile ilişkili nispeten hızlı soğutma hızlarıyla korunur. Termal döngü, ısıyla etkilenen bölgenin (HAZ) ferritten östenite dönüşümünü desteklemek için tasarlanmıştır. Hızlı soğutmalı, tek geçişli bir kaynak HAZ'da% 90'a kadar ferrit içerebilir. Optimum termal döngü kesit kalınlığını ve bu ferritin östenite geri döndürülmesini sağlamak için geçiş sayısını hesaba katar. Az geçişli ince kesitlerde ve soğuk ortam sıcaklıklarında, önceki geçişlerin yeterli kaynak tavlaması için bazı ön ısıtma ve nispeten yüksek ısı girişi gerekebilir. Kesit boyutu ve geçiş sayısı arttıkça, ön ısıtma ve yüksek ısı girdisine olan ihtiyaç diğer uç noktaya ulaşılana kadar azalır. Birçok geçişin kümülatif ısı girdisinden kaynaklanan nitrür, karbür, sigma ve alfa prime çökmesini en aza indirmek için interpass sıcaklık sınırları uygulanır. Yüksek ısı girdisinin zararlı etkisi, daha hızlı metaller arası faz çökelme kinetikleri nedeniyle daha yüksek alaşımlı kalitelerle daha büyük hale gelir.

Kaynak metalinin oksidasyonu, korozyon direnci ve mekanik özellikler üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Bu özellikle kaynak koruması için akış kullanan kaynak işlemlerinde önemlidir. Kaynak metal oksijen içeriğinin arttırılması, hem dubleks hem de östenitik kaynaklar için kritik çukurlaşma sıcaklığını azaltır. Tokluk ayrıca yüksek oksijen veya cüruf içeriği veren kaynak işlemleri ile dubleks sınıflarda önemli ölçüde azalır. İyi kaynak metal saflığını koruyabilen süreçlerle tokluk artar.

Derz tasarımı ve kaynak uygulamasının bazı ilkeleri dubleks kaliteler için özel öneme sahiptir. Eklem geometrisi, tam penetrasyona kolayca izin verecek kadar geniş olmalıdır. Eklem içinde ark grevleri yapılmalıdır. Kök kritik ortama maruz kalıyorsa, kök geçişi için GTA kaynağına dikkat edilmelidir. Yeterli destek ve koruyucu gaz bulunmalı ve kaynak makinesi kaynak havuzunu ve cüruf oluşumunu gözlemleyebilmelidir. Aşırı ısı girişini ve bunun sonucu olarak metaller arası faz oluşumunu önlemek için aşırı dokumadan kaçınılmalı ve ferrit bakımından zengin ısıdan etkilenen bölgeleri önlemek için aşırı düşük ısı girdisinden kaçınılmalıdır. Dubleks paslanmaz çeliklerin kaynağı hakkında mükemmel bir tartışma, NiDI yeniden baskı No. 14 036, “Kaynak Dubleks ve SuperDuplex Paslanmaz Çelikler” bölümünde verilmiştir.