شما میتوانید فولاد ضد زنگ 304 را به 316 جوش دهید. هر دو گرید آستنیتی سری 300 با خواص مکانیکی مشابه هستند و به راحتی با استفاده از فرآیندهای استاندارد به هم متصل میشوند. تصمیم واقعی در جوشکاری 304 در مقابل 316، فلز پرکننده است: برای 304 از ER308L، برای 316 از ER316L و برای اتصال 304 به 316 از ER316L (یا ER309LMo) استفاده کنید، زیرا جوش باید با مقاومت خوردگی گرید پایه انتخاب شده مطابقت داشته باشد.
فولاد 304 را با ER308L و فولاد 316 را با ER316L جوش دهید و همیشه در شرایط خورنده، نوع کمکربن "L" را ترجیح دهید. تفاوت در مولیبدن موجود در فولاد 316 است: فولاد 316 حاوی 2-3٪ مولیبدن است، در حالی که فولاد 304 فاقد مولیبدن است و جوشی که با پرکننده اشتباه انجام شود، نقطه ضعفی برای حمله کلرید خواهد بود.
این قانون ساده به نظر میرسد، اما بیشتر شکستهای جوشکاری به دو اشتباهی برمیگردد که نمودار پرکننده نشان نمیدهد. مورد اول کنترل حرارت است: نگه داشتن اتصال در محدوده حساسیت ۴۲۵-۸۷۰ درجه سانتیگراد برای مدت طولانی باعث تشکیل کاربیدهای کروم در مرز دانهها شده و مقاومت در برابر خوردگی را از بین میبرد. مورد دوم پرداخت کاری است: صرف نظر کردن از پسزنی یا غیرفعالسازی پس از اینکه جوش لایه محافظی را که درجه به آن بستگی دارد از بین میبرد.
مارکوس، صاحب مغازهای را در نظر بگیرید که نردههای ۳۱۶ را برای یک پروژه ساحلی با فیلر ۳۰۸ جوش داد، زیرا ارزانتر بود و روی کامیون نصب میشد. جوشها تمیز به نظر میرسیدند. هجده ماه بعد، دقیقاً در امتداد پنجههای جوش، جایی که رسوب فاقد مولیبدن بود، حفرههایی ظاهر شد.
مشتری این بسته را رد کرد و هزینه دوبارهکاری بسیار بیشتر از صرفهجویی در هزینه پرکننده بود. درجه پایه مناسب بود؛ اما ماده مصرفی مناسب نبود.
این راهنما برای سازندگان حرفهای و جوشکاران ماهر DIY نوشته شده است که به پرکننده، پارامترها و مراحل پس از جوشکاری مناسب برای جوشکاری فولاد ضد زنگ 304 در مقابل 316 نیاز دارند. این راهنما شامل انتخاب پرکننده، حساسسازی و پوسیدگی جوش، دمای ورودی و بین پاسی گرما، پاکسازی معکوس و غیرفعالسازی است. برای طیف وسیعتری از گریدهای فولاد ضد زنگ، به راهنمای کامل فولاد ضد زنگ ما مراجعه کنید.
نکات کلیدی
- فولاد 304 را با پرکننده ER308L و فولاد 316 را با پرکننده ER316L جوش دهید؛ برای اتصال 304 به 316، از ER316L (یا ER309LMo در مواردی که کنترل رقت مهم است) استفاده کنید.
- هر زمان که جوش در معرض خوردگی یا کلرید قرار گیرد، از پرکنندههای کم کربن درجه L (304L، 316L) و L استفاده کنید.
- برای جلوگیری از حساسیت، ورودی گرما را در حد یا کمتر از ۱.۵ کیلوژول بر میلیمتر و دمای بین پاسی را زیر ۱۵۰ درجه سانتیگراد (۱۰۰ درجه سانتیگراد برای سرویسهای حساس) نگه دارید.
- پیش گرم کردن برای فولادهای 304 یا 316 به جز در مقاطع بسیار ضخیم بالای حدود 50 میلی متر لازم نیست.
- لولهها و لولههای ریشه را با آرگون به صورت معکوس پاکسازی کنید، رنگ حرارت را به نقرهای یا کاهی تغییر دهید و در نهایت اسیدشویی و پسیواسیون را انجام دهید.
- پس از جوشکاری، فولاد ۳۱۶ تنها در صورتی که خود رسوب جوش حاوی مولیبدن باشد، نسبت به فولاد ۳۰۴ در برابر خوردگی ناشی از کلرید برتری دارد.
آیا میتوان فولاد ضد زنگ 304 را به 316 جوش داد؟
بله. فولادهای 304 و 316 هر دو از جنس فولادهای ضد زنگ آستنیتی هستند و به راحتی با فرآیندهای استاندارد TIG، MIG یا Stick به یکدیگر جوش داده میشوند. از آنجا که این دو گرید در سری گالوانیک نزدیک به هم قرار میگیرند، در شرایط عادی هیچ خطر خوردگی گالوانیکی قابل توجهی در محل اتصال وجود ندارد.
چیزی که باید در مورد آن تصمیم بگیرید، فلز پرکننده است. رسوب جوش بخشی از سیستم خوردگی میشود، بنابراین باید حداقل به اندازه نیاز کاربرد، مقاومت در برابر خوردگی داشته باشد. برای اکثر اتصالات 304 تا 316، انتخاب عملی ER316L است ، زیرا مولیبدن را در فلز جوش نگه میدارد. برخی از مهندسان وقتی میخواهند کنترل دقیقتری بر شیمی رقیقشده جوش در خدمات دشوار داشته باشند، ER309LMo را انتخاب میکنند.
بنابراین جوشکاری فولاد ضد زنگ 304 به 316 یک مشکل متالورژیکی نیست. این یک مشکل در انتخاب مواد مصرفی است. برای مقایسه گستردهتر گریدهای فولاد ضد زنگ، مقایسه کامل فولاد ضد زنگ 304 در مقابل 316 ما را بررسی کنید.
تفاوت بین جوشکاری 304 در مقابل 316 چیست؟
این دو نوع فولاد تقریباً به طور یکسان جوش داده میشوند. هر دو آستنیتی هستند، هر دو حداقل استحکام کششی یکسانی معادل 515 مگاپاسکال (75 ksi) دارند و هر دو فرآیندها و تنظیمات تقریباً یکسانی را میپذیرند. تفاوتهای مهم، ترکیب جوشی است که ایجاد میکنید و خدماتی که اتصال باید حفظ کند.
تفاوت مولیبدن
استیل ۳۰۴ حاوی ۱۸٪ کروم و ۸٪ نیکل است. استیل ۳۱۶ حاوی ۱۶٪ کروم، ۱۰-۱۴٪ نیکل و ۲-۳٪ مولیبدن است. مولیبدن همان چیزی است که به استیل ۳۱۶ مقاومت برتر در برابر خوردگی حفرهای و خوردگی شکافی ناشی از کلرید میدهد.
| عنصر | 304 (UNS S30400) | 316 (UNS S31600) | چرا در جوشکاری اهمیت دارد |
|---|---|---|---|
| کروم | 18-20٪ | 16-18٪ | لایه اکسید غیرفعال را تشکیل میدهد که در برابر خوردگی مقاومت میکند. |
| نیکل | 8-10.5٪ | 10-14٪ | ساختار آستنیتی و جوشپذیری را پشتیبانی میکند. |
| مولیبدنوم | هیچ | 2-3٪ | مقاومت در برابر خوردگی حفرهای و شیاری ناشی از کلرید را بهبود میبخشد. |
| کربن (حداکثر) | ٪۱۰۰ | ٪۱۰۰ | خطر حساسیت در حین جوشکاری را افزایش میدهد؛ گریدهای L آن را کاهش میدهند. |
وقتی فولاد ۳۱۶ را با فیلری که حاوی مولیبدن نیست جوش میدهید، فلز جوش رسوبشده بیشتر شبیه فولاد ۳۰۴ رفتار میکند. در شرایط کلریدی، این جوش اولین جایی است که دچار حفره میشود. تطبیق فیلر با گرید پایه، عملکرد خوردگی مورد نظر طراح را حفظ میکند.
نحوه جوشکاری متفاوت گریدها
از نظر عملی، تفاوت چندانی در نحوه جوشکاری 304 و 316 وجود ندارد. هر دو نسبت به فولاد کربنی به گرما حساستر هستند، زیرا فولاد ضد زنگ گرما را تنها حدود یک سوم فولاد کربنی هدایت میکند، تقریباً 15 W/m·K در مقابل 50 W/m·K برای فولاد کربنی. گرما در محل اتصال متمرکز میشود، ناحیه تحت تأثیر حرارت را گسترش میدهد و اعوجاج را افزایش میدهد. این موضوع در مورد هر دو گرید صادق است و به همین دلیل است که کنترل حرارت بیش از نام آلیاژ اهمیت دارد.
304L و 316L: چرا L برای جوشکاری مهم است
گریدهای L کربن را به حداکثر 0.03٪ محدود میکنند، در حالی که گریدهای استاندارد 0.08٪ کربن دارند. کربن کمتر به معنای رسوب کمتر کاربید کروم در حین جوشکاری است که دقیقاً مکانیسم پشت حساسیتزایی است. برای هر نوع ساخت جوشکاری شده که در معرض خوردگی قرار میگیرد، 304L یا 316L پیشفرض معقولی است. بسیاری از کارخانهها مواد 304/304L یا 316/316L دارای گواهینامه دوگانه را ارائه میدهند که هر دو محدودیت شیمیایی را بدون هیچ هزینه اضافی برآورده میکند.
برای مقایسه دقیق گریدهای کم کربن، به راهنمای فولاد ضد زنگ 304L در مقابل 316L ما مراجعه کنید.
نمودار انتخاب فلز پرکننده برای فولاد 304 در مقابل 316
انتخاب پرکننده مهمترین انتخاب در جوشکاری 304 در مقابل 316 است. از این نمودار به عنوان نقطه شروع استفاده کنید:
| مشترک | پرکننده TIG / MIG | استیک الکترود |
|---|---|---|
| ۳۱۶ / ۳۱۶L به خودش | ER308L | E308L-16 |
| ۳۱۶ / ۳۱۶L به خودش | ER316L | E316L-16 |
| ۳۰۴ تا ۳۱۶ (غیرمشابه) | ER316L (ER309LMo برای کنترل رقت) | E316L-16 |
| فولاد ضد زنگ به کربن | ER309L / ER309LMo | E309L-16 / E309LMo-16 |
ER308L برای 304
ER308L پرکننده استاندارد برای آلیاژهای 304 و 304L است. این آلیاژ کروم و نیکل کمی بیشتری نسبت به فلز پایه دارد تا رقیق شدن ناشی از حوضچه جوش را جبران کند، بنابراین رسوب نهایی با مقاومت خوردگی ماده اصلی مطابقت دارد. برای آلیاژ 304 در صنایع غذایی، لبنی و آبجوسازی، E308L-17 یک انتخاب رایج است.
ER316L برای 316
ER316L تقریباً حاوی 2.5٪ مولیبدن است، به همین دلیل است که باید در هر سرویسی که مقاومت در برابر خوردگی اهمیت دارد، روی فولاد 316 استفاده شود. بدون مولیبدن در رسوب، فلز جوش فاقد خاصیتی است که گرید پایه برای آن مشخص شده است. برای MIG، ER316LSi برای ترشوندگی و سیالیت بهتر، سیلیکون اضافه میکند.
ER316L در مقابل ER309LMo برای اتصالات غیر مشابه
برای اتصال فولادهای 304 به 316، ER316L رایجترین انتخاب ذکر شده است زیرا مولیبدن را در جوش نگه میدارد. برخی از مهندسان وقتی میخواهند شیمی یک اتصال بسیار رقیق را کنترل کنند، ER309LMo را که محتوای آلیاژی بالاتری دارد، انتخاب میکنند. هر دو در اکثر کاربردها قابل قبول هستند؛ در مواقع بحرانی اتصال، انتخاب خود را با یک روش جوشکاری واجد شرایط تأیید کنید.
جوشکاری فولاد ضد زنگ به فولاد کربنی
اتصال فولاد ضد زنگ به فولاد کربنی مورد متفاوتی است. از ER309L (یا ER309LMo برای فولاد 316 به کربن) برای ایجاد رسوب جوشی استفاده کنید که رقیق شدن را از هر دو طرف بدون ترک خوردن جذب کند. پرکننده ساده 308 یا 316 برای این انتقال توصیه نمیشود زیرا فولاد کربنی جوش را رقیق میکند و میتواند باعث ترک خوردگی شود. این اتصال اغلب در لولهکشی فرآیندی و ساخت سازهها ظاهر میشود، بنابراین در همان تصمیم قرار میگیرد.
برای تطبیق مواد و مصالح مصرفی با پروژه خود به کمک نیاز دارید؟ تیم مشاوره فنی ما میتواند به شما در تطبیق درجه، پرکننده و رویه با شرایط خدمات شما کمک کند.
حساسیت چیست و چرا باعث پوسیدگی جوش میشود؟
حساسیت، خطر اصلی خوردگی هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ آستنیتی استاندارد (غیر L) است. این یک نقص جوش نیست که بتوانید آن را ببینید و پس از آن قابل تعمیر نیست. باید در حین جوشکاری از آن جلوگیری شود.
مکانیسم حساسسازی (۴۲۵-۸۷۰ درجه سانتیگراد)
وقتی فولاد ضد زنگ آستنیتی تا محدوده دمایی تقریباً ۴۲۵ تا ۸۷۰ درجه سانتیگراد (۸۰۰ تا ۱۶۰۰ درجه فارنهایت) گرم میشود، کربن به مرز دانهها نفوذ میکند و با کروم واکنش میدهد تا کاربیدهای کروم، عمدتاً Cr23C6، تشکیل دهد. از آنجا که کربن در فولاد بسیار سریعتر از کروم حرکت میکند، یک منطقه باریک تهی از کروم در کنار هر مرز دانه تشکیل میشود.
وقتی کروم موضعی به کمتر از تقریباً 10.5 تا 12 درصد کاهش مییابد، لایه غیرفعال دیگر نمیتواند در آنجا تشکیل شود و فلز مستعد خوردگی بین دانهای میشود. حداکثر نرخ حساسیت در نزدیکی دمای 650 تا 675 درجه سانتیگراد رخ میدهد، جایی که فولاد میتواند در عرض چند دقیقه حساس شود.
پوسیدگی جوش در ناحیه متاثر از حرارت
پوسیدگی جوش نامی برای خوردگی بین دانهای است که به صورت یک یا دو خط موازی با جوش، چند میلیمتر در داخل منطقه تحت تأثیر حرارت، ظاهر میشود. یک پاس جوش، گرادیان دما را بر روی صفحه اطراف اعمال میکند. فلز در خط ذوب به اندازه کافی داغ است که کاربیدها زنده نمیمانند. اما در فاصله کمی دورتر، دمای اوج به محدوده حساس شدن میرسد و به اندازه کافی طولانی میماند تا کاربیدها را در حین خنک شدن رسوب دهد. نتیجه، یک مسیر خوردگی نازک در کنار جوش است.
چگونه درجههای L از حساسیتزایی جلوگیری میکنند
کاهش کربن از 0.08٪ به 0.03٪ منحنی زمان-دما-حساسیتپذیری را به طرز چشمگیری تغییر میدهد، در بسیاری از موارد با ضریب 10 تا 100 در همان دما. در طول یک چرخه جوشکاری معمولی، کربن کمتری برای تشکیل کاربیدهای کروم در دسترس است. به همین دلیل است که 304L و 316L به طور پیشفرض برای لولههای جوش داده شده، مخازن تحت فشار و سازههای با جوشکاری سنگین در سرویس خورنده استفاده میشوند.
وقتی نمرات استاندارد قابل قبول هستند
استانداردهای 304 و 316 زمانی قابل قبول هستند که شرایط سرویس ملایم باشد، محیط خورنده نباشد، یا جوش نازک باشد و به سرعت خنک شود، بنابراین زمان کمی را در محدوده حساسیت سپری کند. هنگامی که کلریدها، اسیدها یا دمای بالا وارد صحنه میشوند، گریدهای L را مشخص کنید. برای خواص گرید پایه پشت این انتخاب، به راهنمای فولاد ضد زنگ 304 و راهنمای فولاد ضد زنگ 316 ما مراجعه کنید.
پارامترهای جوشکاری 304 در مقابل 316: پیش گرم، ورودی گرما و دمای بین پاسی
کنترل حرارت، تفاوت بین جوشی است که سالم میماند و جوشی که بیصدا خراب میشود. پارامترهای زیر هم برای 304 و هم برای 316 اعمال میشود.
الزامات پیش گرمایش
پیش گرم کردن برای فولادهای 304 یا 316 به جز در مقاطع بسیار ضخیم بالای حدود 50 میلیمتر لازم نیست. در واقع، پیش گرم کردن فولاد ضد زنگ آستنیتی نتیجهی معکوس میدهد: این کار مدت زمانی را که ماده در محدودهی حساس شدن قرار میگیرد، افزایش میدهد. در صورت استفاده از پیش گرم، آن را زیر 150 درجه سانتیگراد نگه دارید و آن را با یک روش واجد شرایط تأیید کنید.
کنترل ورودی گرما
استاندارد EN 1011-3 حداکثر حرارت ورودی حدود 1.5 کیلوژول بر میلیمتر مربع را برای گریدهای آستنیتی در سرویس خوردگی توصیه میکند. بالاتر از 2.5 کیلوژول بر میلیمتر مربع، خطر حساسیت به شدت افزایش مییابد.
از مهرههای رشتهای به جای بافتهای پهن استفاده کنید، زیرا بافت، ورودی گرما را افزایش داده و ناحیه تحت تأثیر گرما را وسیعتر میکند. تعداد پاسها را به حداقل برسانید، زیرا هر گرم کردن مجدد ناحیه جوش قبلی، زمان بیشتری را در محدوده حساس شدن اضافه میکند.
دمای بین پاسی
دمای بین پاسی را زیر ۱۵۰ درجه سانتیگراد و برای شرایط بحرانی خوردگی زیر ۱۰۰ درجه سانتیگراد نگه دارید. افزایش دمای بین پاسی، ناحیه داغ را برای مدت طولانیتری گرم نگه میدارد و زمان ماندگاری در دما را در اتصالات چند پاسی افزایش میدهد. با استفاده از یک پیرومتر تماسی یا نشانگرهای دما، حداقل ۲۵ میلیمتر از جوش فاصله بگیرید.
| پارامتر | 304 | 316 | راهنمایی |
|---|---|---|---|
| پیش گرم شدن | الزامی نیست (به جز مقاطع >50 میلیمتر) | الزامی نیست (به جز مقاطع >50 میلیمتر) | هرگز بالاتر از ۱۵۰ درجه سانتیگراد نباشد |
| ورودی گرما | ≤1.5 کیلوژول بر میلیمتر مربع در شرایط خوردگی | ≤1.5 کیلوژول بر میلیمتر مربع در شرایط خوردگی | ≥۲.۵ کیلوژول بر میلیمتر مربع پرخطر است |
| دمای بین پاسی | ≤150 درجه سانتیگراد (100 درجه سانتیگراد بحرانی) | ≤150 درجه سانتیگراد (100 درجه سانتیگراد بحرانی) | دمای بالای ۲۵۰ درجه سانتیگراد خطرناک است |
| تکنیک مهره | مهرههای رشتهای | مهرههای رشتهای | از بافتهای پهن خودداری کنید |
این مقادیر نقاط شروع هستند. یک دستورالعمل جوشکاری (WPS) واجد شرایط، که معمولاً طبق بخش IX استاندارد ASME است، باید جوشکاری تولیدی را کنترل کند.
فرآیندهای جوشکاری برای فولادهای 304 و 316
تمام فرآیندهای استاندارد روی هر دو گرید کار میکنند. انتخاب بستگی به ضخامت، موقعیت و حجم تولید دارد.
TIG (GTAW)
جوشکاری TIG برای فولاد ضد زنگ زیر حدود ¼ اینچ و برای لولهها و تیوبهای جدار نازک ترجیح داده میشود. از قطبیت DCEN، محافظ ۱۰۰٪ آرگون در ۱۵-۲۰ CFH و ۲٪ تنگستن لانتانات شده تا یک نقطه استفاده کنید. جوشکاری TIG کنترل دقیق گرما و مهرههای تمیز و قابل کنترلی را فراهم میکند که برای خدمات خوردگی مهم است.
MIG (GMAW)
MIG برای مقاطع ضخیمتر و تولید انبوه مناسب است. گاز محافظ سهگانه غنی از هلیوم، مانند ۹۰٪ هلیوم، ۷.۵٪ آرگون و ۲.۵٪ CO2، و همچنین ۹۸٪ آرگون و ۲٪ CO2، رایج است. MIG پالسی ورودی گرما را کاهش میدهد و برای فولاد ضد زنگ مناسب است.
چوب (SMAW)
جوشکاری استیک برای تعمیرات میدانی که استفاده از گاز محافظ غیرعملی است، استفاده میشود. الکترود را با فلز پایه مطابقت دهید و طول قوس را کوتاه نگه دارید تا جذب نیتروژن و تخلخل محدود شود.
جدول تنظیمات TIG برای مبتدیان
| ضخامت مواد | تنگستن | قطر پرکننده | آمپراژ (TIG) | جریان گاز |
|---|---|---|---|---|
| 1/16 ″ (1.6 میلی متر) | 1/16 | 1/16 | 40-80 | ۰-۶۰ فوت مکعب در ساعت |
| 1/8 ″ (3.2 میلی متر) | 3/32 | 1/16 "یا 3/32" | 80-130 | ۰-۶۰ فوت مکعب در ساعت |
| 1/4 ″ (6.4 میلی متر) | 3/32 | 3/32 | 130-180 | ۲۰ فوت مکعب در ساعت |
آیشا، یک سازنده که در حال یادگیری جوشکاری تیگ روی ورق 304 است، متوجه شد که جوشهایش هر چقدر هم که آمپراژ را تنظیم میکرد، آبی میشدند. مشکل تنظیمات نبود. مشکل سرعت حرکت بود: او خیلی آهسته حرکت میکرد که باعث میشد حوضچه مذاب داغ بماند و جوش در ناحیه رنگ حرارتی باقی بماند.
وقتی سرعت حرکت را افزایش داد و قوس کوتاهی را حفظ کرد، مهرهها نقرهای شدند و تخلخل از بین رفت. گرمای ورودی تابعی از سرعت حرکت شماست، نه فقط تنظیم صفحه.
پاکسازی پشت و کنترل رنگ ناشی از گرما
پاکسازی برگشتی برای لوله و تیوب
برای لوله و تیوب جوش داده شده در ساخت 304 در مقابل 316 که با محیط خورنده تماس خواهند داشت، پاکسازی معکوس با آرگون الزامی است. بدون آن، قسمت ریشه اکسید میشود، وضعیتی که "شکرینگ" نامیده میشود، و اکسیداسیون مقاومت در برابر خوردگی را به گونهای از بین میبرد که اسیدشویی نمیتواند به طور کامل آن را بازیابی کند. قبل از جوشکاری پاس ریشه، با سرعت تقریبی 10 تا 15 فوت مکعب در ساعت، پاکسازی را انجام دهید تا سطح اکسیژن داخل به زیر حدود 100 ppm برسد. برای اطلاعات بیشتر در مورد انتخاب لوله و تیوب، به راهنمای لولههای فولادی ضد زنگ 304 در مقابل 316 ما مراجعه کنید ، و برای تهیه و مشخصات لوله و تیوب جوش داده شده، به محصولات لولههای فولادی ضد زنگ ما مراجعه کنید.
راهنمای رنگهای حرارتی
رنگ جوش به شما میگوید که چه میزان اکسیداسیون رخ داده است. مقیاس زیر روش استاندارد برای قضاوت در مورد آن است.
| رنگ | ارزیابی |
|---|---|
| نقره | ایدهآل؛ حداقل اکسیداسیون |
| کاهی / طلایی روشن | در اکثر سرویسها قابل قبول است |
| آبی | حاشیهای؛ مقاومت در برابر خوردگی کاهش یافته است |
| بنفش/مشکی | در شرایط خورنده غیرقابل قبول است |
ته رنگ آبی یا بنفش پررنگ ناشی از حرارت به این معنی است که جوش برای مدت طولانی بیش از حد داغ بوده و لایه اکسید کروم از بین رفته است. این ته رنگ را به صورت مکانیکی یا با اسیدشویی پاک کنید و در صورت نیاز به سرویس، سطح را با یک آزمایش قابل قبول تأیید کنید.
از بین بردن رنگ ناشی از گرما
رنگ ناشی از گرما را با تمیز کردن مکانیکی یا اسیدشویی از بین ببرید. فقط از ابزارهای مخصوص فولاد ضد زنگ استفاده کنید. برس سیمی از جنس فولاد کربنی ذرات آهن را در سطح فرو میبرد و این ذرات در حین کار زنگ میزنند و رگههای زنگ ایجاد میکنند که اغلب به اشتباه به عنوان نقص آلیاژ تشخیص داده میشوند. چرخهای سنگزنی، برسها و سوهانها را فقط به کار با فولاد ضد زنگ اختصاص دهید.
عملیات پس از جوشکاری: اسیدشویی و غیرفعالسازی
چرا غیرفعالسازی اهمیت دارد؟
جوشکاری لایه اکسید کروم را که به فولاد ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی میدهد، از بین میبرد. غیرفعالسازی (پسیواسیون) که طبق ASTM A380 یا A967 انجام میشود، آهن آزاد را از سطح حذف کرده و به لایه اکسید غنی از کروم اجازه میدهد تا دوباره تشکیل شود. برای فولاد 316 در سرویس کلریدی، اغلب اسیدشویی و به دنبال آن غیرفعالسازی مورد نیاز است.
اسیدشویی در مقابل غیرفعالسازی
اسیدشویی از مخلوط اسید نیتریک-هیدروفلوئوریک برای حذف پوسته جوش، رنگ ناشی از حرارت و یک لایه نازک از فلز آلوده استفاده میکند. غیرفعالسازی از اسید نیتریک یا سیتریک برای حذف آهن آزاد و ایجاد لایه اکسید استفاده میکند. در جوشکاریهای سنگین و خورنده، معمولاً ابتدا اسیدشویی و سپس غیرفعالسازی انجام میشود.
هزینهی نادیده گرفتنش
این خرابی به ندرت فوری رخ میدهد. یک سازنده دریایی که جوشهای ۳۱۶ را با یک برس فولاد کربنی تمیز میکرد، رگههای زنگزدگی را در عرض چند هفته مشاهده کرد؛ آهن جاسازیشده، نه آلیاژ، در حال خوردگی بود. خود جوش سالم بود. درس این است که وضعیت سطح پس از جوشکاری بخشی از کیفیت جوش است، نه یک اقدام بعدی.
عیوب رایج جوشکاری و نحوه رفع آنها
| نقص | علت | رفع |
|---|---|---|
| حساسیت/پوسیدگی جوش | زمان زیادی در دمای ۴۲۵ تا ۸۷۰ درجه سانتیگراد | از گرید L استفاده کنید، ورودی گرما و بین پاسی را کنترل کنید |
| ترک داغ | محتوای فریت خیلی کم یا زیاد است | فریت را در محدوده FN 3-10 نگه دارید، پرکننده را مطابقت دهید |
| تخلخل | آلودگی، پوشش ضعیف گاز | فلز پایه را تمیز کنید، محافظ را بررسی کنید، قوس را کوتاه نگه دارید |
| شکرک زدن (اکسیداسیون ریشه) | بدون نیاز به پاکسازی برگشتی در لوله/تیوب | پاکسازی معکوس با آرگون تا کمتر از ۱۰۰ ppm اکسیژن |
| اعوجاج | گرمای بیش از حد، مهار ضعیف | ورودی گرمای کمتر، گیره سفت و سخت، توالی |
| رگههای زنگ زدگی روی جوشها | آلودگی برسهای کربن استیل | از ابزارهای مخصوص فولاد ضد زنگ استفاده کنید، پس از جوشکاری، سطح را غیرفعال کنید |
ترک خوردگی داغ شایسته توجه ویژه است. پرکنندههای آستنیتی مانند 308 و 316 به گونهای طراحی شدهاند که مقدار کنترلشدهای از فریت باقیمانده، معمولاً با عدد فریت 3-10، را در رسوب باقی بگذارند. این فریت از ترک خوردگی داغ در حین انجماد جلوگیری میکند. پرکنندههای کاملاً آستنیتی مانند 347 یا 312 نیاز به مراقبت ویژه دارند زیرا فاقد این حاشیه ایمنی فریت هستند.
انتخاب بین 304 و 316 برای ساخت جوش داده شده
انتخاب گرید و انتخاب پرکننده با هم مرتبط هستند. خوردگی باید هر دو را هدایت کند.
چه زمانی از 304 / 304L استفاده کنیم؟
در مواردی که میزان مواجهه با کلرید کم است، از فولاد ضد زنگ 304 یا 304L استفاده کنید: آب تمیز، فرآوری مواد غذایی عمومی، کارهای معماری داخلی، سیستمهای تهویه مطبوع و تجهیزات صنعتی استاندارد. در این محیطها، جوشهای 304 عمر مفید مورد نیاز را با هزینه مواد کمتر ارائه میدهند. برای اطلاع از موجودی و مشخصات، به محصولات فولاد ضد زنگ 304 ما مراجعه کنید.
چه زمانی از 316 / 316L استفاده کنیم؟
در صورت وجود کلریدها، آب دریا، آب نمک، نمکهای یخزدا یا مواد شیمیایی خورنده، از فولاد ۳۱۶ یا ۳۱۶L استفاده کنید. این شامل ساختوسازهای دریایی و ساحلی، فرآوری شیمیایی، سیستمهای آب دارویی و با خلوص بالا و تجهیزات مواد غذایی و آشامیدنی در معرض نمک یا مواد شیمیایی تمیزکننده حاوی کلرید میشود. در این محیطها، جوشهای ۳۰۴ خیلی زودتر از ۳۱۶ دچار حفره و شکست میشوند. برای اطلاع از موجودی و مشخصات، به محصولات فولاد ضد زنگ ۳۱۶ ما مراجعه کنید.
بگذارید خوردگی، درجه را تعیین کند
برای اکثر لولهکشیهای فرآیندی جدید در کارخانههای شیمیایی و پتروشیمی، فولاد ۳۱۶L به طور پیشفرض انتخاب میشود زیرا خدمات خوردگی جوشکاری شده نیاز به مقاومت در برابر حفرهدار شدن پس از جوشکاری دارد. فولاد ۳۰۴L برای کاربردهایی که در معرض کلرید قرار گرفتن حداقل است، در نظر گرفته شده است. هنگامی که محیط معتدل است، انتخاب فولاد ۳۱۶ بدون بهبود نتیجه، هزینه را افزایش میدهد. هنگامی که کلریدها وجود دارند، انتخاب فولاد ۳۰۴ خطر خرابی زودرس را ایجاد میکند. برای زمینه صنایع غذایی، به راهنمای فولاد ضد زنگ درجه غذایی ما مراجعه کنید.
یک سناریوی بازسازی نمونه
تیم نور به دلیل محدودیت بودجه پروژه، یک اسکید انتقال مواد شیمیایی از جنس 304L با پرکننده 308L ساخت. این اسکید جریان فرآیندی با محتوای کلرید متوسط را در دمای محیط هدایت میکرد و برای سال اول بدون مشکل کار میکرد. سپس یک تغییر فرآیند در تابستان، دما را به بالای 60 درجه سانتیگراد رساند و باعث تسریع ایجاد حفرههای کلریدی در مناطق تحت تأثیر گرما شد.
ظرف چند ماه، چندین جوش شروع به ایجاد حفره کردند و لغزش نیاز به جوشکاری مجدد با فولاد 316L داشت. هزینه ارتقاء مواد کمتر از دو هفته توقف ناشی از دوباره کاری بود. این درس برای هر سازه جوشکاری شده صدق میکند: تطبیق درجه، پرکننده و کنترل حرارت با سرویس واقعی، از جمله اینکه چگونه آن سرویس ممکن است با گذشت زمان تغییر کند.
سوالات متداول: جوشکاری فولاد ضد زنگ 304 در مقابل 316
از چه میله پرکننده ای برای فولاد ضد زنگ 304 استفاده می کنید؟
از ER308L برای TIG یا MIG یا E308L-16 برای جوشکاری دستی استفاده کنید. نوع L ترجیح داده میشود زیرا کربن کم، خطر حساسیت در حین جوشکاری را کاهش میدهد.
از چه میله پرکننده ای برای فولاد ضد زنگ 316 استفاده می کنید؟
برای جوشکاری TIG یا MIG از ER316L و برای جوشکاری با چسب از E316L-16 استفاده کنید. پرکننده باید حاوی مولیبدن باشد تا با مقاومت کلریدی گرید پایه مطابقت داشته باشد.
آیا میتوان از پرکننده ۳۱۶ روی استیل ضد زنگ ۳۰۴ استفاده کرد؟
بله. ER316L روی هر دو فلز پایه 304 و 316 کار میکند، زیرا پرکننده آلیاژ بالاتر با هر دو سازگار است. برعکس، استفاده از پرکننده 308 روی 316 در شرایط خوردگی، توصیه نمیشود زیرا جوش فاقد مولیبدن است.
آیا جوشکاری فولاد ۳۱۶ از فولاد ۳۰۴ سختتر است؟
خیر. این دو گرید تقریباً به طور یکسان جوش داده میشوند. تفاوت عملی در انتخاب پرکننده و لزوم حفظ مقاومت خوردگی ۳۱۶ در رسوب است.
آیا قبل از جوشکاری نیاز به پیش گرم کردن فولاد ضد زنگ دارید؟
خیر، برای فولادهای 304 یا 316 مناسب نیست ، مگر در مقاطع بسیار ضخیم بالای 50 میلیمتر. پیش گرمایش بالاتر از 150 درجه سانتیگراد مضر است زیرا زمان را در محدوده حساسیت افزایش میدهد.
چرا فولاد ضد زنگ پس از جوشکاری زنگ میزند؟
معمولاً یکی از این سه دلیل وجود دارد: حساسیت در ناحیه تحت تأثیر حرارت، آلودگی برس فولاد کربنی، یا رنگ حرارتی که برطرف نشده است. هر سه مورد با روش صحیح و عملیات پس از جوشکاری قابل پیشگیری هستند.
تفاوت بین سیم جوش 308 و 316 چیست؟
پرکننده 308 با فلز پایه 304 مطابقت دارد و حاوی مولیبدن نیست. پرکننده 316 با فلز پایه 316 مطابقت دارد و حاوی حدود 2.5٪ مولیبدن برای مقاومت در برابر کلرید است. این دو در سرویس خورنده قابل تعویض نیستند.
آیا نیاز به پاکسازی معکوس جوشهای لولههای فولادی ضد زنگ دارید؟
بله، وقتی که قسمت ریشه با محیط خورنده تماس پیدا کند. پاکسازی معکوس با آرگون از شکرک زدن جلوگیری میکند و مقاومت در برابر خوردگی را در داخل اتصال حفظ میکند.
اولین بار آن را درست جوش دهید
یک تصمیم درست برای جوشکاری 304 در مقابل 316 به سه کنترل بستگی دارد. پرکننده را با نوع سرویس مطابقت دهید : ER308L برای 304، ER316L برای 316، و ER316L یا ER309LMo برای اتصال غیر همجنس. حرارت را کنترل کنید : ورودی حرارت را در حد یا کمتر از 1.5 کیلوژول بر میلیمتر نگه دارید، بین پاسی را زیر 150 درجه سانتیگراد نگه دارید و از پیش گرم کردن غیرضروری خودداری کنید. جوش را تمام کنید : ریشههای لوله را با تخلیه معکوس تمیز کنید، رنگ حرارت را به نقرهای یا کاهی نگه دارید، و برای سرویس خورنده، اسیدشویی و پسیواسیون کنید.
وقتی جوش در معرض کلریدها، اسیدها یا دمای بالا قرار میگیرد، از گریدهای L استفاده کنید. هزینه اضافی اندک 304L یا 316L در مقایسه با شکست زودرس خوردگی ناچیز است.
شرکت لیانیونگانگ داپو متال، آلیاژهای 304/304L و 316/316L را به صورت ورق، کویل و لوله با گواهینامه کامل مواد اولیه عرضه میکند و تیم پردازش سفارشی ما از نیازهای برش و ساخت پشتیبانی میکند. برای دریافت قیمت متناسب با درخواست خود، با کارشناسان فلز ما تماس بگیرید و شرایط خدمات و الزامات مواد مصرفی خود را شرح دهید.
