چرا جوشکاری ضد زنگ رویکرد متفاوتی می طلبد؟
فولاد ضد زنگ صرفاً یک نسخه سخت‌تر از فولاد ملایم نیست - در زیر گرما رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهد، واکنش متفاوتی به آلودگی نشان می‌دهد و تکنیک‌های نامرتب را به شیوه‌هایی که بعداً نمایان می‌شوند، مجازات می‌کند. مهم ترین تفاوت این است هدایت حرارتی : ضدزنگ گرما را تقریباً یک سوم کارآمدتر از فولاد کربنی هدایت می کند، به این معنی که گرما به جای پخش شدن در سراسر قطعه کار در ناحیه جوش متمرکز می شود. نتیجه عملی، خطر بسیار بالاتر تاب خوردگی، اعوجاج و حساس شدن است - یک تغییر متالورژیکی که مقاومت در برابر خوردگی مواد را از بین می‌برد.
درک این خواص قبل از برداشتن مشعل، پایه و اساس هر اثربخشی است جوشکاری نوک برای ضد زنگ تنظیماتی که روی فولاد ملایم کاملاً کار می کنند - آمپراژ بالاتر، سرعت حرکت کمتر، دمای بین گذر تهاجمی - به طور فعال به جوش های ضد زنگ آسیب می رسانند. رویکرد درست با شماره گیری ورودی گرمای برگشتی و ایجاد نظم و انضباط در مورد تمیزی و کنترل فرآیند شروع می شود.
انتخاب فرآیند جوشکاری مناسب برای فولاد ضد زنگ
سه فرآیند بر جوشکاری ضد زنگ در محیط‌های حرفه‌ای و صنعتی غالب هستند که هر کدام دارای معاوضه‌های معنی‌داری هستند:
| فرآیند | بهترین برای | ورودی گرما | کیفیت پایان |
|---|---|---|---|
| TIG (GTAW) | ورق نازک، دقت، جوش های قابل مشاهده | کم / قابل کنترل | عالی |
| MIG (GMAW) | گیج متوسط تا سنگین، حجم تولید | متوسط | خوب |
| چوب (SMAW) | تعمیرات میدانی، فضای باز، بخش های سنگین | بالا | متوسط |
برای اکثر کارهای جوشکاری ضد زنگ که در آن ظاهر و مقاومت در برابر خوردگی مهم است - تجهیزات پردازش مواد غذایی، ساخت معماری، لوله کشی دارویی - جوشکاری TIG فرآیند ترجیحی است . کنترل دقیق حرارت و عدم وجود پاشش پاکسازی پس از جوشکاری را به حداقل می رساند و خطر ایجاد حساسیت در ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) را کاهش می دهد.
جوش MIG با a گاز محافظ سه مخلوط (معمولا 90٪ هلیوم، 7.5٪ آرگون، 2.5٪ CO2) انتخاب استاندارد برای محیط های تولید است که در آن سرعت بیشتر از زیبایی ظاهری است. CO2 خالص هرگز برای MIG ضد زنگ استفاده نمی شود - باعث اکسیداسیون بیش از حد و کاهش مقاومت در برابر خوردگی در سطح جوش می شود.
کنترل حرارت: مهمترین نکته جوشکاری برای ضد زنگ
گرمای بیش از حد عامل اصلی شکست جوشکاری ضد زنگ است. آستانه بحرانی برای درک این است حساس شدن : هنگامی که فولادهای زنگ نزن آستنیتی (مانند 304 و 316) برای مدت طولانی بین 425 درجه سانتیگراد و 870 درجه سانتیگراد (800 درجه فارنهایت تا 1600 درجه فارنهایت) نگهداری می شوند، کاربیدهای کروم در مرزهای دانه رسوب می کنند. این باعث کاهش کروم موجود برای تشکیل لایه اکسید غیرفعال می شود - مکانیزمی که فولاد ضد زنگ را در برابر خوردگی مقاوم می کند. جوش خوب به نظر می رسد، اما در هنگام سرویس دهی زودرس خورده می شود.
اقدامات عملی کنترل حرارت عبارتند از:
- دمای بینگذر را زیر 150 درجه سانتیگراد (300 درجه فارنهایت) نگه دارید برای درجات آستنیتی استاندارد از یک دماسنج تماسی یا چوب های نشانگر دما برای تأیید استفاده کنید، نه لمس.
- سرعت سفر را افزایش دهید به جای کاهش آمپر به تنهایی. سفر سریعتر در هر نقطه معین، همان گرما را در زمان کمتری ذخیره می کند.
- از میله های پشتی مسی یا هیت سینک آلومینیومی استفاده کنید به قطعه کار بسته می شود تا گرما را به سرعت از ناحیه جوش دور کند.
- جوش در دنباله های کوک کوتاه بر روی مواد با گیج نازک، اجازه خنک شدن بین پاس ها را به جای اجرای مهره های پیوسته می دهد.
- پاکسازی پشت با آرگون هنگام جوشکاری لوله یا لوله - محافظت از طرف ریشه جوش در برابر اکسیداسیون به اندازه محافظت از قسمت بالایی مهم است.
انتخاب فلز پرکننده برای جوشکاری ضد زنگ
تطبیق پرکننده با مواد پایه در جوشکاری ضد زنگ غیر قابل مذاکره است. قانون کلی: یک پرکننده با محتوای آلیاژی یکسان یا کمی بالاتر از فلز پایه انتخاب کنید و سازگاری را با استفاده از نمودار Schaeffler یا WRC-1992 هنگام جوشکاری گریدهای متفاوت تأیید کنید.
جفت پرکننده های رایج برای جوشکاری ضد زنگ TIG و MIG:
- 304 ضد زنگ → پرکننده ER308L. نام "L" نشان دهنده محتوای کربن کم است که مستقیماً خطر حساسیت را کاهش می دهد. همیشه پرکننده های درجه L را ترجیح دهید، مگر اینکه کاربرد به طور خاص به استحکام بیشتری نیاز داشته باشد.
- 316 ضد زنگ → پرکننده ER316L. مولیبدن اضافه شده در 316 مقاومت بیشتری در برابر حفره های کلرید ایجاد می کند. ER316L این را در فلز جوش حفظ می کند.
- اتصالات غیر مشابه (ضد زنگ به فولاد کربن) → پرکننده ER309L. محتوای کروم و نیکل بالاتر در 309L شکاف متالورژیکی را پر می کند و از ترک خوردن ناشی از رقت جلوگیری می کند.
میله های پرکننده را در شرایط خشک و بسته نگهداری کنید. حتی اکسیداسیون جزئی سطح روی میله TIG آلودگی ایجاد می کند که به صورت تخلخل یا تغییر رنگ در جوش تمام شده نشان داده می شود.
تمیزی و آلودگی: مراحل آماده سازی غیر قابل مذاکره
فولاد ضد زنگ به طور منحصر به فردی نسبت به آلودگی متقاطع از فولاد کربن حساس است. ذرات آهن آزاد - از برس های سیمی، دیسک های سنگ زنی یا تماس با سطوح فولاد کربنی - در سطح ضد زنگ قرار می گیرند و در عرض چند روز شروع به زنگ زدگی می کنند، حتی در محیط های خشک داخلی. جوشی که در روز ساخته شدن از بازرسی بصری عبور می کند، اگر آماده سازی کافی نبود، می تواند در عرض چند هفته شکست خوردگی را نشان دهد.
حداقل استاندارد آماده سازی برای هر کار جوشکاری ضد زنگ:
- استفاده کنید ابزار اختصاصی ضد زنگ : برس های سیمی، چرخ های سنگ زنی و گیره هایی که هرگز با فولاد کربنی تماس نداشته اند. آنها را به وضوح علامت گذاری کنید و جداگانه ذخیره کنید.
- ناحیه جوش را با استون یا یک پاک کننده ضد زنگ اختصاصی بلافاصله قبل از جوشکاری روغن و گریس ناشی از جابجایی باعث ایجاد تخلخل و جذب کربن در حوضچه جوش می شود.
- نواحی مناسب را آسیاب یا سوهان کنید ساینده های اکسید آلومینیوم یا سرامیک ، نه کاربید سیلیکون، که می تواند بقایایی باقی بگذارد که HAZ را ضعیف می کند.
- پس از جوشکاری، ناحیه جوش را غیرفعال کنید با اسید سیتریک یا تیمارهای غیرفعال سازی مبتنی بر اسید نیتریک برای بازیابی لایه اکسید محافظ که در اثر گرما مختل شده است.
در کاربردهای با خلوص بالا - سطوح تماس با غذا، وسایل پزشکی، تجهیزات نیمه هادی - غیرفعال سازی اختیاری نیست. این یک مرحله فرآیند مشخص با الزامات تأیید مستند است.
