كيفية اختيار حشو المعادن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

تشرح هذه المقالة من Wenzhou Tianyu Electronic Co.، Ltd. ما يجب مراعاته عند تحديد معادن حشو لحام الفولاذ المقاوم للصدأ.

القدرات التي تجعل الفولاذ المقاوم للصدأ جذابًا للغاية - القدرة على تكييف خواصه الميكانيكية ومقاومته للتآكل والأكسدة - تزيد أيضًا من تعقيد اختيار معدن حشو مناسب للحام.بالنسبة لأي مجموعة مواد أساسية معينة ، قد يكون أي نوع من أنواع الأقطاب الكهربائية المتعددة مناسبًا ، اعتمادًا على مشكلات التكلفة وظروف الخدمة والخصائص الميكانيكية المرغوبة ومجموعة من المشكلات المتعلقة باللحام.

توفر هذه المقالة الخلفية التقنية اللازمة لمنح القارئ تقديرًا لتعقيد الموضوع ثم تجيب على بعض الأسئلة الأكثر شيوعًا التي يتم طرحها على موردي معادن الحشو.يضع إرشادات عامة لاختيار معادن حشو الفولاذ المقاوم للصدأ المناسبة - ثم يشرح جميع الاستثناءات لهذه الإرشادات!المقال لا يغطي إجراءات اللحام ، لأن هذا موضوع لمقال آخر.

أربع درجات ، العديد من عناصر صناعة السبائك

هناك أربع فئات رئيسية من الفولاذ المقاوم للصدأ:

الأوستنيتي
مارتينسيتيك
حديدي
دوبلكس

الأسماء مشتقة من التركيب البلوري للفولاذ الموجود عادة في درجة حرارة الغرفة.عندما يتم تسخين الفولاذ منخفض الكربون فوق 912 درجة مئوية ، يتم إعادة ترتيب ذرات الفولاذ من الهيكل المسمى الفريت في درجة حرارة الغرفة إلى الهيكل البلوري المسمى الأوستينيت.عند التبريد ، تعود الذرات إلى بنيتها الأصلية ، وهي الفريت.الهيكل ذو درجة الحرارة العالية ، الأوستينيت ، غير مغناطيسي ، بلاستيكي وله قوة أقل وليونة أكبر من شكل درجة حرارة الغرفة من الفريت.

عند إضافة أكثر من 16٪ من الكروم إلى الفولاذ ، يتم تثبيت الهيكل البلوري لدرجة حرارة الغرفة ، الفريت ، ويظل الفولاذ في حالة الحديد في جميع درجات الحرارة.ومن هنا تم تطبيق اسم الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي على قاعدة السبيكة هذه.عند إضافة أكثر من 17٪ من الكروم و 7٪ من النيكل إلى الفولاذ ، يتم تثبيت الهيكل البلوري ذي درجة الحرارة العالية للفولاذ ، الأوستينيت ، بحيث يستمر في جميع درجات الحرارة من أدنى درجة إلى درجة الانصهار تقريبًا.

يشار عادة إلى الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ على أنه نوع "الكروم والنيكل" ، وعادة ما يطلق على الفولاذ المارتينسيتي والفولاذ الحديدي أنواع "الكروم المستقيم".تعمل بعض عناصر السبائك المستخدمة في الفولاذ المقاوم للصدأ ومعادن اللحام كمثبتات الأوستينيت والبعض الآخر كمثبتات الفريت.أهم مثبتات الأوستينيت هي النيكل والكربون والمنغنيز والنيتروجين.مثبتات الفريت هي الكروم والسيليكون والموليبدينوم والنيوبيوم.تتحكم موازنة عناصر السبائك في كمية الفريت في معدن اللحام.

الدرجات الأوستنيتي ملحومة بسهولة ومرضية أكثر من تلك التي تحتوي على أقل من 5٪ نيكل.تكون وصلات اللحام المصنوعة من الفولاذ الأوستنيتي غير القابل للصدأ قوية وقابلة للسحب وقوية في حالتها كما لو كانت ملحومة.لا تتطلب عادة معالجة حرارية مسبقة أو بعد اللحام.تمثل الدرجات الأوستنيتي ما يقرب من 80 ٪ من الفولاذ المقاوم للصدأ الملحوم ، وتركز هذه المقالة التمهيدية بشدة عليها.

الجدول 1: أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ ومحتواها من الكروم والنيكل.

tstart {ج ، 80٪}

thead {Type |٪ Chromium |٪ Nickel | Types}

tdata {الأوستنيتي | 16 - 30٪ | 8 - 40٪ | 200 ، 300}

tdata {Martensitic | 11 - 18٪ | 0-5٪ | 403، 410، 416، 420}

tdata {Ferritic | 11 - 30٪ | 0-4٪ | 405، 409، 430، 422، 446}

tdata {دوبلكس | 18 - 28٪ | 4-8٪ | 2205}

ينزع{}

كيفية اختيار المعدن المناسب للحشو المقاوم للصدأ

إذا كانت المادة الأساسية في كلا الصفيحتين هي نفسها ، فإن المبدأ التوجيهي الأصلي كان "ابدأ بمطابقة المادة الأساسية".هذا يعمل بشكل جيد في بعض الحالات ؛للانضمام إلى النوع 310 أو 316 ، اختر نوع الحشو المقابل.

للانضمام إلى المواد غير المتشابهة ، اتبع هذا المبدأ التوجيهي: "اختر حشوًا يتناسب مع المواد الأكثر خلائطًا بدرجة عالية."للانضمام من 304 إلى 316 ، اختر 316 حشوًا.

لسوء الحظ ، فإن "قاعدة المطابقة" لها استثناءات كثيرة لدرجة أن المبدأ الأفضل هو ، استشر جدول اختيار حشو المعادن.على سبيل المثال ، النوع 304 هو أكثر المواد شيوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ ، ولكن لا أحد يقدم قطبًا كهربائيًا من النوع 304.

كيف يلحم نوع 304 غير القابل للصدأ بدون قطب من النوع 304

للحام الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 ، استخدم حشوًا من النوع 308 ، حيث أن عناصر السبائك الإضافية في النوع 308 ستعمل على استقرار منطقة اللحام بشكل أفضل.

ومع ذلك ، 308 لترًا أيضًا حشو مقبول.تشير التسمية "L" بعد أي نوع إلى محتوى منخفض الكربون.يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 3XXL على محتوى كربون بنسبة 0.03٪ أو أقل ، في حين أن محتوى الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع القياسي 3XX يمكن أن يحتوي على محتوى كربون أقصى يبلغ 0.08٪.

نظرًا لأن الحشو من النوع L يقع ضمن نفس التصنيف مثل المنتج غير L ، يمكن للمصنعين وينبغي عليهم التفكير بشدة في استخدام حشو من النوع L لأن محتوى الكربون المنخفض يقلل من مخاطر التآكل بين الخلايا الحبيبية.في الواقع ، يؤكد المؤلفون أن حشو النوع L سوف يستخدم على نطاق واسع إذا قام المصنِّعون ببساطة بتحديث إجراءاتهم.

قد يرغب المصنِّعون الذين يستخدمون عملية GMAW أيضًا في التفكير في استخدام حشو من النوع 3XXSi ، لأن إضافة السيليكون يحسن الرطوبة.في الحالات التي يكون فيها اللحام به تاجًا مرتفعًا أو خشنًا ، أو حيث لا يتم ربط بركة اللحام جيدًا عند أصابع الوصلة أو مفصل اللفة ، فإن استخدام قطب Si Type GMAW يمكن أن يملس حبة اللحام ويعزز اندماج أفضل.

إذا كان ترسيب الكربيد مصدر قلق ، ففكر في حشو من النوع 347 ، والذي يحتوي على كمية صغيرة من النيوبيوم.

كيفية لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالفولاذ الكربوني

يحدث هذا الموقف في التطبيقات التي يتطلب فيها جزء واحد من الهيكل وجهًا خارجيًا مقاومًا للتآكل مرتبطًا بعنصر هيكلي من الصلب الكربوني لتقليل التكلفة.عند ربط مادة أساسية لا تحتوي على عناصر سبائك مع مادة أساسية مع عناصر صناعة السبائك ، استخدم حشوًا ممزوجًا بخلائط بحيث يكون التخفيف داخل موازين معدن اللحام أو يكون خليطًا بدرجة أكبر من المعدن الأساسي غير القابل للصدأ.

لربط الفولاذ الكربوني بالنوع 304 أو 316 ، وكذلك للانضمام إلى أنواع غير متشابهة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، ضع في اعتبارك استخدام قطب كهربائي من النوع 309L لمعظم التطبيقات.إذا كان محتوى Cr أعلى مطلوبًا ، ففكر في النوع 312.

كملاحظة تحذيرية ، يُظهر الفولاذ الأوستنيتي غير القابل للصدأ معدل توسع يزيد بحوالي 50 في المائة عن الفولاذ الكربوني.عند الانضمام ، يمكن أن تتسبب معدلات التمدد المختلفة في حدوث تصدع بسبب الضغوط الداخلية ما لم يتم استخدام إجراء اللحام والقطب الكهربي المناسب.

استخدم إجراءات التنظيف الصحيحة لإعداد اللحام

كما هو الحال مع المعادن الأخرى ، قم أولاً بإزالة الزيت والشحوم والعلامات والأوساخ باستخدام مذيب غير مكلور.بعد ذلك ، القاعدة الأساسية لإعداد اللحام المقاوم للصدأ هي "تجنب التلوث من الفولاذ الكربوني لمنع التآكل".تستخدم بعض الشركات مبانٍ منفصلة لـ "متجر الفولاذ" و "متجر الكربون" لمنع انتقال التلوث.

عيّن عجلات الطحن والفرش غير القابلة للصدأ على أنها "غير قابلة للصدأ فقط" عند تحضير الحواف للحام.تتطلب بعض الإجراءات تنظيف بوصتين من المفصل.يعد تحضير المفصل أيضًا أكثر أهمية ، حيث أن تعويض التناقضات مع التلاعب بالإلكترود أصعب من الفولاذ الكربوني.

استخدم إجراء التنظيف الصحيح بعد اللحام لمنع الصدأ

للبدء ، تذكر ما الذي يجعل الفولاذ المقاوم للصدأ غير قابل للصدأ: تفاعل الكروم مع الأكسجين لتشكيل طبقة واقية من أكسيد الكروم على سطح المادة.الصدأ غير القابل للصدأ بسبب ترسيب الكربيد (انظر أدناه) ولأن عملية اللحام تسخن معدن اللحام إلى النقطة التي يمكن أن يتشكل فيها أكسيد الحديد على سطح اللحام.عند تركه في حالة اللحام ، قد يُظهر اللحام السليم تمامًا "مسارات الصدأ للعربة" عند حدود المنطقة المتأثرة بالحرارة في أقل من 24 ساعة.

حتى يمكن إصلاح طبقة جديدة من أكسيد الكروم النقي بشكل صحيح ، يتطلب الفولاذ المقاوم للصدأ التنظيف بعد اللحام عن طريق التلميع أو التخليل أو الطحن أو التنظيف بالفرشاة.مرة أخرى ، استخدم المطاحن والفرش المخصصة لهذه المهمة.

لماذا سلك لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ممغنط؟

الفولاذ الأوستنيتي غير القابل للصدأ بالكامل غير مغناطيسي.ومع ذلك ، فإن درجات حرارة اللحام تخلق حبة كبيرة نسبيًا في البنية المجهرية ، مما يؤدي إلى أن يكون اللحام حساسًا للكسر.لتخفيف الحساسية للتكسير الساخن ، يضيف مصنعو الأقطاب الكهربائية عناصر صناعة السبائك ، بما في ذلك الفريت.تتسبب مرحلة الفريت في أن تكون حبيبات الأوستنيتي أدق بكثير ، وبالتالي يصبح اللحام أكثر مقاومة للتشقق.

لن يلتصق المغناطيس ببكرة من حشو الأوستنيتي غير القابل للصدأ ، لكن الشخص الذي يحمل مغناطيسًا قد يشعر بسحب طفيف بسبب الفريت المحتجز.لسوء الحظ ، يتسبب هذا في اعتقاد بعض المستخدمين أن منتجهم قد تم تسميته بشكل خاطئ أو أنهم يستخدمون معدن حشو خاطئ (خاصةً إذا مزقوا الملصق من سلة الأسلاك).

تعتمد الكمية الصحيحة من الفريت في القطب الكهربي على درجة حرارة الخدمة للتطبيق.على سبيل المثال ، يؤدي الإفراط في استخدام الفريت إلى فقدان اللحام لصلابته في درجات الحرارة المنخفضة.وبالتالي ، فإن مادة الحشو من النوع 308 لتطبيق أنابيب LNG لها رقم حديدي بين 3 و 6 ، مقارنةً بالرقم الحديدي 8 للحشو القياسي من النوع 308.باختصار ، قد تبدو معادن الحشو متشابهة في البداية ، لكن الاختلافات الصغيرة في التركيب مهمة.

هل هناك طريقة سهلة للحام الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين؟

عادة ، يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين على بنية مجهرية تتكون من حوالي 50٪ حديدي و 50٪ أوستينيت.بعبارات بسيطة ، يوفر الفريت قوة عالية وبعض المقاومة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي بينما يوفر الأوستينيت متانة جيدة.المرحلتان في تركيبة تعطي الفولاذ المزدوج خصائصه الجذابة.تتوفر مجموعة واسعة من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين ، وأكثرها شيوعًا هو النوع 2205 ؛يحتوي على 22٪ كروم ، 5٪ نيكل ، 3٪ موليبدينوم و 0.15٪ نيتروجين.

عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين ، يمكن أن تنشأ مشاكل إذا كان معدن اللحام يحتوي على الكثير من الفريت (الحرارة من القوس تسبب الذرات لترتيب نفسها في مصفوفة من الفريت).للتعويض ، تحتاج معادن الحشو إلى تعزيز الهيكل الأوستنيتي بمحتوى سبائك أعلى ، عادة من 2 إلى 4٪ نيكل أكثر من المعدن الأساسي.على سبيل المثال ، قد يحتوي السلك ذو القلب المتدفق للحام من النوع 2205 على 8.85٪ من النيكل.

يمكن أن يتراوح محتوى الفريت المطلوب من 25 إلى 55٪ بعد اللحام (ولكن يمكن أن يكون أعلى).لاحظ أن معدل التبريد يجب أن يكون بطيئًا بدرجة كافية للسماح للأوستينيت بالتعديل ، ولكن ليس بطيئًا جدًا لإنشاء أطوار بين المعادن ، ولا يكون سريعًا جدًا بحيث يؤدي إلى زيادة الفريت في المنطقة المتأثرة بالحرارة.اتبع الإجراءات الموصى بها من الشركة المصنعة لعملية اللحام وحشو المعدن المختار.

تعديل المعلمات عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ

بالنسبة للمصنعين الذين يضبطون باستمرار المعلمات (الجهد ، التيار ، طول القوس ، الحث ، عرض النبض ، إلخ) عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ، فإن السبب النموذجي هو التركيب المعدني للحشو غير المتسق.نظرًا لأهمية عناصر السبائك ، يمكن أن يكون للاختلافات في التركيب الكيميائي من دفعة إلى دفعة تأثير ملحوظ على أداء اللحام ، مثل ضعف الرطوبة أو صعوبة إطلاق الخبث.الاختلافات في قطر القطب ، نظافة السطح ، الصب واللولب تؤثر أيضًا على الأداء في تطبيقات GMAW و FCAW.

التحكم في ترسيب الكربيد في الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ

عند درجات حرارة تتراوح بين 426-871 درجة مئوية ، ينتقل محتوى الكربون الذي يزيد عن 0.02٪ إلى حدود حبيبات الهيكل الأوستنيتي ، حيث يتفاعل مع الكروم لتشكيل كربيد الكروم.إذا كان الكروم مرتبطًا بالكربون ، فلن يكون متاحًا لمقاومة التآكل.عند التعرض لبيئة أكالة ، ينتج عن ذلك تآكل بين الخلايا الحبيبية ، مما يسمح بتآكل حدود الحبوب.

للتحكم في ترسيب الكربيد ، حافظ على محتوى الكربون عند أدنى مستوى ممكن (0.04٪ كحد أقصى) عن طريق اللحام باستخدام أقطاب كهربائية منخفضة الكربون.يمكن أيضًا ربط الكربون بالنيوبيوم (الكولومبيوم سابقًا) والتيتانيوم ، والتي لها صلة أقوى بالكربون مقارنة بالكروم.صنعت أقطاب من النوع 347 لهذا الغرض.

كيف تستعد لمناقشة حول اختيار حشو المعادن

كحد أدنى ، اجمع معلومات عن الاستخدام النهائي للجزء الملحوم ، بما في ذلك بيئة الخدمة (خاصة درجات حرارة التشغيل ، والتعرض للعناصر المسببة للتآكل ودرجة مقاومة التآكل المتوقعة) وعمر الخدمة المرغوب.تساعد المعلومات المتعلقة بالخصائص الميكانيكية المطلوبة في ظروف التشغيل بشكل كبير ، بما في ذلك القوة والمتانة والليونة والتعب.

توفر معظم الشركات المصنعة الرائدة للأقطاب الكهربائية كتيبات إرشادية لاختيار معدن الحشو ، ولا يستطيع المؤلفون التأكيد على هذه النقطة: استشر دليل تطبيقات حشو المعادن أو اتصل بالخبراء التقنيين للشركة المصنعة.إنهم موجودون للمساعدة في اختيار قطب الفولاذ المقاوم للصدأ الصحيح.

لمزيد من المعلومات حول معادن حشو الفولاذ المقاوم للصدأ الخاصة بـ TYUE وللاتصال بخبراء الشركة للحصول على المشورة ، انتقل إلى www.tyuelec.com.