Oțelul inoxidabil este un tip de oțel care conține crom, oferindu-i o rezistență puternică la rugină. Pe baza structurii sale, oțelul inoxidabil este clasificat în patru tipuri principale: austenitic, feritic, martensitic șioțel inoxidabil duplex. Fiecare tip are caracteristici unice și cerințe specifice de sudare.
Oțelul inoxidabil este produs prin adăugarea de crom la oțel, creând o stare pasivată care face ca materialul să fie rezistent la rugină. Pentru ca această proprietate să fie eficientă, conținutul de crom trebuie să fie de cel puțin 12%. Pentru a spori și mai mult rezistența la coroziune, elemente precum nichelul și molibdenul sunt adesea adăugate pentru a întări stratul de pasivare.
În general, „oțel inoxidabil” include în general atât oțel inoxidabil, cât și oțel rezistent la acizi. În timp ce oțelul inoxidabil nu este întotdeauna rezistent la acizi, oțelul rezistent la acizi oferă de obicei o rezistență superioară la rugină datorită compoziției sale chimice îmbunătățite.
Oțel inoxidabil austenitic și caracteristicile sale de sudare
Oțelul inoxidabil austenitic conține o proporție mare de crom și nichel, formând de obicei o structură complet austenitică la temperatura camerei. Acest oțel oferă plasticitate, tenacitate și rezistență la coroziune excelente. În timpul sudării, totuși, prezintă mai multe provocări:
Coroziune intergranulară:
Când oțelul inoxidabil austenitic rămâne în intervalul de temperatură de la 450 de grade până la 850 de grade pentru o perioadă lungă de timp, carburile Cr23C6 pot precipita la granițele granulelor, creând zone sărăcite în crom și provocând coroziune intergranulară. Măsurile preventive includ utilizarea materialelor de sudură cu un conținut foarte scăzut de carbon sau stabilizate cu elemente precum titanul sau niobiul, aplicarea tehnicilor de sudare cu aport de căldură scăzut și efectuarea tratamentului cu soluție post-sudare.
Fisuri fierbinți:
Datorită coeficientului său ridicat de dilatare termică, oțelul inoxidabil austenitic suferă un stres semnificativ de contracție în timpul răcirii, făcându-l predispus la fisurare la cald. Pentru a preveni acest lucru, compoziția metalului de sudură poate fi ajustată pentru a forma o structură duplex, cu conținut de ferită controlat între 3% și 5%. În plus, selectarea stratului de electrod adecvat poate reduce riscurile de fisurare.
Fisurare prin coroziune sub tensiune:
Îmbinările sudate din oțel inoxidabil austenitic pot prezenta fisuri întârziate sub tensiune de tracțiune în medii corozive specifice. Strategiile preventive includ selectarea materialelor de sudură compatibile, asigurarea unei potriviri adecvate între sudură și metalul de bază, utilizarea proceselor de sudare adecvate și aplicarea tratamentului de reducere a tensiunilor după sudare.
Formare slabă de sudură:
Datorită conținutului său ridicat de aliaj și fluidității scăzute a bazinului topit, oțelul inoxidabil austenitic poate duce la o calitate slabă a suprafeței de sudură. Pentru a îmbunătăți formarea sudurii, pot fi utilizate tehnici precum sudarea cu gaz inert de tungsten (TIG) pentru trecerile de rădăcină, controlul intervalului de temperatură de sensibilizare a zonei afectate de căldură și aplicarea tehnologiei cordonului de sudură îngust.
Oțel inoxidabil feritic și caracteristicile sale de sudare
Oțelul inoxidabil feritic conține 10,5% până la 30% crom și are o structură cu rețea cubică centrată pe corp. De obicei, îi lipsește nichel, dar poate include cantități mici de molibden, titan sau niobiu pentru proprietăți îmbunătățite. Acest oțel are o conductivitate termică ridicată, o dilatare termică scăzută și o rezistență excelentă la oxidare și coroziune. Caracteristicile sale de sudare includ:
Sudabilitate:
Datorită coeficientului său scăzut de dilatare termică, oțelul inoxidabil feritic tinde să dezvolte solicitări de sudură, care pot provoca fisuri. Preîncălzirea înainte de sudare și răcirea lentă după aceea sunt esențiale pentru a minimiza stresul și pentru a evita fisurarea.
Coroziune intergranulară:
Oțelul inoxidabil feritic este predispus la coroziune intergranulară, mai ales când conținutul de carbon este ridicat. Pentru a reduce acest risc, se recomandă utilizarea materialelor de sudare cu conținut scăzut de carbon sau stabilizate.
Rezistenta la coroziune:
Oțelul inoxidabil feritic oferă o rezistență mai bună la coroziune decât austeniticotel inoxidabil 316, în special în medii cu conținut ridicat de clor. Acest lucru îl face potrivit pentru condiții corozive agresive.
Proprietăți mecanice:
Oțelul inoxidabil feritic are o curgere și o rezistență la tracțiune puțin mai mari decât oțelul cu conținut scăzut de carbon, dar o ductilitate mai mică. O atenție deosebită trebuie acordată menținerii plasticității și durității sudurii în timpul sudării.
Fragilitate:
Oțelul inoxidabil feritic poate deveni casant la temperatura camerei, în special cele cu conținut ridicat de crom. Controlul vitezei de răcire în timpul sudării și aplicarea tratamentului termic adecvat după sudare pot atenua această problemă.
Deteriorarea la temperatură înaltă:
La temperaturi ridicate, oțelul inoxidabil feritic poate suferi fragilizare din cauza precipitațiilor de carburi. Acest risc poate fi minimizat prin controlul conținutului de carbon și azot al oțelului.
Oțel inoxidabil martensitic și caracteristicile sale de sudare
Oțelul inoxidabil martensitic este un oțel inoxidabil cu conținut ridicat de carbon, cu o structură cu rețea cubică centrată pe corp. Obține rezistență și duritate ridicate prin tratament termic, dar are plasticitate și duritate relativ scăzute. Caracteristicile cheie de sudare includ:
Tendință de întărire:
Oțelul inoxidabil martensitic tinde să formeze o structură martensitică dură și fragilă la răcire după sudare, crescând riscul de fragilitate și fisurare a îmbinărilor sudate.
Preîncălzire și post-tratament termic:
Pentru a reduce stresul de sudare și pentru a preveni fisurarea, preîncălzirea înainte de sudare și aplicarea tratamentului termic după sudare sunt esențiale. Aceste măsuri ajută la restabilirea tenacității zonei sudate.
Fisuri de sudare:
Datorită călibilității și solicitării de sudură, oțelul inoxidabil martensitic este predispus la fisurare la rece, mai ales dacă preîncălzirea și tratamentul post-încălzire nu sunt efectuate corespunzător.
Selectarea materialului de sudare:
Alegerea materialelor de sudare adecvate este esențială. Electrozii cu conținut scăzut de hidrogen sau fire de sudură care se potrivesc cu compoziția chimică a materialului de bază sunt de obicei utilizați pentru a reduce riscurile de fisurare.
Procesul de sudare:
Selectarea procesului de sudare potrivit, cum ar fi sudarea cu arc sau sudarea cu gaz inert de tungsten (TIG) și controlul parametrilor de sudare sunt esențiale pentru realizarea sudurilor de înaltă calitate.
Rata de racire:
Viteza de răcire după sudare afectează semnificativ calitatea sudurii. Răcirea rapidă crește riscul de întărire și fisurare, în timp ce răcirea lentă poate reduce duritatea zonei sudate.
Așadar, asigurarea unei calități și performanțe ridicate de sudare implică selectarea materialelor de sudură adecvate, controlul parametrilor de sudare și efectuarea tratamentelor post-sudare adecvate. O înțelegere aprofundată a caracteristicilor de sudare ale oțelului inoxidabil este crucială pentru proiectarea și fabricarea mașinilor durabile.
