Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd.'nin bu makalesi, paslanmaz çelik kaynaklamada dolgu metalleri seçilirken nelere dikkat edilmesi gerektiğini açıklıyor.
Paslanmaz çeliği bu kadar çekici kılan özellikler - mekanik özelliklerinin ve korozyon ile oksidasyona karşı direncinin özelleştirilebilmesi - aynı zamanda kaynak için uygun dolgu metalinin seçilmesinin karmaşıklığını da artırır. Belirli bir temel malzeme kombinasyonu için, maliyet sorunlarına, hizmet koşullarına, istenen mekanik özelliklere ve kaynakla ilgili bir dizi konuya bağlı olarak, çeşitli elektrot türlerinden herhangi biri uygun olabilir.
Bu makale, okuyucuya konunun karmaşıklığını anlaması için gerekli teknik altyapıyı sunmakta ve ardından dolgu metal tedarikçilerine en sık sorulan soruların bazılarını yanıtlamaktadır. Uygun paslanmaz çelik dolgu metallerinin seçimi için genel yönergeler oluşturmakta ve ardından bu yönergelerin tüm istisnalarını açıklamaktadır! Makale, kaynak işlemlerini kapsamamaktadır, çünkü bu başka bir makalenin konusu.
Dört kalite, çok sayıda alaşım elementi
Paslanmaz çeliklerin dört ana kategorisi vardır:
östenitik
martensitik
ferritik
Dubleks
Bu isimler, çeliğin normalde oda sıcaklığında bulunan kristal yapısından türetilmiştir. Düşük karbonlu çelik 912°C'nin üzerinde ısıtıldığında, çeliğin atomları oda sıcaklığındaki ferrit adı verilen yapıdan östenit adı verilen kristal yapıya yeniden düzenlenir. Soğutulduğunda, atomlar orijinal yapıları olan ferrit yapısına geri döner. Yüksek sıcaklık yapısı olan östenit, manyetik değildir, plastiktir ve oda sıcaklığındaki ferrit formuna göre daha düşük mukavemete ve daha yüksek sünekliğe sahiptir.
Çeliğe %16'dan fazla krom eklendiğinde, oda sıcaklığındaki kristal yapı olan ferrit stabilize olur ve çelik tüm sıcaklıklarda ferritik halde kalır. Bu nedenle bu alaşım tabanına ferritik paslanmaz çelik adı verilir. Çeliğe %17'den fazla krom ve %7'den fazla nikel eklendiğinde ise, çeliğin yüksek sıcaklık kristal yapısı olan östenit stabilize olur ve en düşük sıcaklıklardan neredeyse erime noktasına kadar tüm sıcaklıklarda varlığını sürdürür.
Östenitik paslanmaz çelik genellikle 'krom-nikel' tipi olarak adlandırılırken, martensitik ve ferritik çelikler genellikle 'düz krom' tipleri olarak adlandırılır. Paslanmaz çeliklerde ve kaynak metallerinde kullanılan bazı alaşım elementleri östenit dengeleyici, diğerleri ise ferrit dengeleyici görevi görür. En önemli östenit dengeleyiciler nikel, karbon, manganez ve azottur. Ferrit dengeleyiciler ise krom, silisyum, molibden ve niyobyumdur. Alaşım elementlerinin dengelenmesi, kaynak metalindeki ferrit miktarını kontrol eder.
Östenitik kaliteler, %5'ten daha az nikel içerenlere göre daha kolay ve tatmin edici şekilde kaynaklanabilir. Östenitik paslanmaz çeliklerde üretilen kaynak bağlantıları, kaynaklı hallerinde güçlü, sünek ve dayanıklıdır. Genellikle ön ısıtma veya kaynak sonrası ısıl işlem gerektirmezler. Östenitik kaliteler, kaynaklanan paslanmaz çeliğin yaklaşık %80'ini oluşturur ve bu giriş yazısı büyük ölçüde onlara odaklanmaktadır.
Tablo 1: Paslanmaz çelik türleri ve krom ile nikel içerikleri.
tstart{c,80%}
başlık{Tür|% Krom|% Nikel|Türler}
tdata{Östenitik|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Martensitik|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Ferritik|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Duplex|18 - 28%|4 - 8%|2205}
eğilimli olma{}
Doğru paslanmaz çelik dolgu metalini nasıl seçersiniz?
Her iki plakanın da ana malzemesi aynıysa, eskiden geçerli olan temel ilke "Önce ana malzemeyi eşleştirerek başlayın" şeklindeydi. Bu bazı durumlarda işe yarar; Tip 310 veya 316'yı birleştirmek için, karşılık gelen dolgu tipini seçin.
Farklı malzemeleri birleştirmek için şu temel ilkeyi izleyin: 'Daha yüksek alaşımlı malzemeye uygun bir dolgu malzemesi seçin.' 304 ile 316'yı birleştirmek için 316 dolgu malzemesi seçin.
Ne yazık ki, 'uyum kuralı'nın o kadar çok istisnası var ki, daha iyi bir ilke şudur: Dolgu metal seçimi tablosuna danışın. Örneğin, Tip 304 en yaygın paslanmaz çelik taban malzemesidir, ancak hiç kimse Tip 304 elektrot sunmamaktadır.
304 tipi elektrot kullanmadan 304 tipi paslanmaz çelik nasıl kaynak yapılır?
304 tipi paslanmaz çeliği kaynaklamak için, 308 tipi dolgu teli kullanın, çünkü 308 tipindeki ilave alaşım elementleri kaynak bölgesini daha iyi stabilize edecektir.
Ancak 308L de kabul edilebilir bir dolgu malzemesidir. Herhangi bir türün ardından gelen 'L' işareti, düşük karbon içeriğini gösterir. Tip 3XXL paslanmaz çeliğin karbon içeriği %0,03 veya daha azdır, oysa standart Tip 3XX paslanmaz çeliğin maksimum karbon içeriği %0,08 olabilir.
L tipi dolgu maddesi, L tipi olmayan ürünle aynı sınıflandırmaya girdiğinden, üreticiler L tipi dolgu maddesi kullanmayı ciddi şekilde düşünebilir ve düşünmelidir; çünkü daha düşük karbon içeriği, taneler arası korozyon sorunları riskini azaltır. Aslında, yazarlar, üreticiler prosedürlerini güncellerlerse L tipi dolgu maddesinin daha yaygın olarak kullanılacağını savunmaktadır.
GMAW prosesini kullanan imalatçılar, silikon ilavesinin ıslatmayı iyileştirmesi nedeniyle Tip 3XXSi dolgu elektrotu kullanmayı da düşünebilirler. Kaynağın yüksek veya pürüzlü bir tepe noktasına sahip olduğu veya kaynak havuzunun köşe veya bindirme kaynağının uçlarında iyi birleşmediği durumlarda, Si Tipi GMAW elektrotu kullanmak kaynak dikişini düzleştirebilir ve daha iyi bir kaynaşmayı sağlayabilir.
Karbür çökelmesi bir sorun teşkil ediyorsa, az miktarda niyobyum içeren Tip 347 dolgu maddesini göz önünde bulundurun.
Paslanmaz çeliği karbon çeliğine nasıl kaynak yapılır?
Bu durum, bir yapının bir bölümünün maliyeti düşürmek için korozyona dayanıklı bir dış yüzeye sahip olması ve bu yüzeyin karbon çelik yapısal bir elemana birleştirilmesi gereken uygulamalarda ortaya çıkar. Alaşım elementi içermeyen bir ana malzemeyi, alaşım elementi içeren bir ana malzemeye birleştirirken, kaynak metalindeki seyreltmenin paslanmaz ana metal ile dengelenmesi veya daha yüksek oranda alaşımlı olması için aşırı alaşımlı bir dolgu malzemesi kullanılmalıdır.
Karbon çeliğini Tip 304 veya 316 ile birleştirmek için, ayrıca farklı paslanmaz çelikleri birleştirmek için çoğu uygulamada Tip 309L elektrotu tercih edin. Daha yüksek bir Cr içeriği isteniyorsa, Tip 312'yi düşünün.
Dikkat edilmesi gereken bir nokta olarak, östenitik paslanmaz çelikler, karbon çeliğine göre yaklaşık %50 daha yüksek bir genleşme oranına sahiptir. Birleştirildiklerinde, uygun elektrot ve kaynak yöntemi kullanılmadığı takdirde, farklı genleşme oranları iç gerilimler nedeniyle çatlamalara neden olabilir.
Doğru kaynak hazırlığı temizleme prosedürlerini kullanın.
Diğer metallerde olduğu gibi, öncelikle klor içermeyen bir çözücü ile yağ, gres, işaretler ve kiri temizleyin. Bundan sonra, paslanmaz çelik kaynak hazırlığının temel kuralı 'Korozyonu önlemek için karbon çeliğinden kaynaklanan kirlenmeden kaçının'dır. Bazı şirketler, çapraz kirlenmeyi önlemek için 'paslanmaz çelik atölyesi' ve 'karbon çelik atölyesi' için ayrı binalar kullanmaktadır.
Kaynak için kenarları hazırlarken taşlama disklerini ve paslanmaz çelik fırçaları 'sadece paslanmaz çelik için' olarak belirleyin. Bazı işlemler, kaynak yerinden iki inç geriye doğru temizlik yapılmasını gerektirir. Kaynak yeri hazırlığı da daha kritiktir, çünkü elektrot manipülasyonundaki tutarsızlıkları telafi etmek karbon çeliğine göre daha zordur.
Paslanmayı önlemek için kaynak sonrası doğru temizleme yöntemini kullanın.
Öncelikle, paslanmaz çeliği paslanmaz yapan şeyin ne olduğunu hatırlayalım: kromun oksijenle reaksiyona girerek malzemenin yüzeyinde koruyucu bir krom oksit tabakası oluşturması. Paslanmaz çelik, karbür çökelmesi (aşağıya bakınız) ve kaynak işlemi sırasında kaynak metalinin, kaynak yüzeyinde ferritik oksit oluşabileceği noktaya kadar ısıtılması nedeniyle paslanır. Kaynaklı halde bırakıldığında, mükemmel bir kaynak, ısıdan etkilenen bölgenin sınırlarında 24 saatten kısa sürede 'pas izleri' gösterebilir.
Yeni bir saf krom oksit tabakasının düzgün bir şekilde oluşabilmesi için, paslanmaz çeliğin kaynak sonrası temizliği parlatma, asitle temizleme, taşlama veya fırçalama yöntemleriyle yapılmalıdır. Yine, bu iş için özel olarak tasarlanmış taşlama aletleri ve fırçalar kullanın.
Paslanmaz çelik kaynak teli neden manyetiktir?
Tamamen östenitik paslanmaz çelik manyetik değildir. Bununla birlikte, kaynak sıcaklıkları mikroyapıda nispeten büyük taneler oluşturur ve bu da kaynağın çatlamaya karşı hassas olmasına neden olur. Sıcak çatlamaya karşı hassasiyeti azaltmak için elektrot üreticileri, ferrit de dahil olmak üzere alaşım elementleri ekler. Ferrit fazı, östenitik tanelerin çok daha ince olmasına neden olur, böylece kaynak daha çatlamaya dayanıklı hale gelir.
Östenitik paslanmaz çelik dolgu teli makarasına mıknatıs yapışmaz, ancak mıknatıs tutan bir kişi, içerdiği ferrit nedeniyle hafif bir çekim hissedebilir. Ne yazık ki, bu durum bazı kullanıcıların ürünlerinin yanlış etiketlendiğini veya yanlış dolgu metali kullandıklarını düşünmelerine neden olur (özellikle de tel sepetin üzerindeki etiketi yırtmışlarsa).
Bir elektrottaki doğru ferrit miktarı, uygulamanın çalışma sıcaklığına bağlıdır. Örneğin, çok fazla ferrit, kaynağın düşük sıcaklıklarda tokluğunu kaybetmesine neden olur. Bu nedenle, LNG boru hattı uygulaması için kullanılan Tip 308 dolgu malzemesinin ferrit sayısı 3 ile 6 arasındadır, standart Tip 308 dolgu malzemesinin ferrit sayısı ise 8'dir. Kısacası, dolgu metalleri ilk bakışta benzer görünse de, bileşimlerindeki küçük farklılıklar önemlidir.
Dubleks paslanmaz çelikleri kaynaklamanın kolay bir yolu var mı?
Genellikle, dubleks paslanmaz çelikler yaklaşık %50 ferrit ve %50 östenitten oluşan bir mikro yapıya sahiptir. Basitçe ifade etmek gerekirse, ferrit yüksek mukavemet ve gerilme korozyonu çatlamasına karşı bir miktar direnç sağlarken, östenit iyi bir tokluk sağlar. Bu iki fazın birleşimi, dubleks çeliklere çekici özelliklerini kazandırır. Çok çeşitli dubleks paslanmaz çelikler mevcuttur ve en yaygın olanı Tip 2205'tir; bu çelik %22 krom, %5 nikel, %3 molibden ve %0,15 azot içerir.
Dubleks paslanmaz çeliğin kaynaklanmasında, kaynak metalinde çok fazla ferrit bulunması durumunda sorunlar ortaya çıkabilir (arkın ısısı, atomların kendilerini bir ferrit matrisinde düzenlemesine neden olur). Bunu telafi etmek için, dolgu metallerinin, genellikle ana metaldeki nikel oranından %2 ila %4 daha fazla nikel içeren daha yüksek alaşım içeriğiyle östenitik yapıyı desteklemesi gerekir. Örneğin, Tip 2205 kaynak teli için kullanılan özlü tel %8,85 nikel içerebilir.
Kaynak işleminden sonra istenen ferrit içeriği %25 ile %55 arasında olabilir (ancak daha yüksek de olabilir). Soğuma hızının, östenitin yeniden oluşmasına izin verecek kadar yavaş, ancak intermetalik fazlar oluşturacak kadar yavaş veya ısıdan etkilenen bölgede aşırı ferrit oluşturacak kadar hızlı olmaması gerektiğini unutmayın. Seçilen kaynak işlemi ve dolgu metali için üreticinin önerdiği prosedürleri izleyin.
Paslanmaz çelik kaynak yaparken parametrelerin ayarlanması
Paslanmaz çelik kaynak yaparken parametreleri (voltaj, amperaj, ark uzunluğu, endüktans, darbe genişliği vb.) sürekli ayarlayan imalatçılar için tipik sorun, dolgu metalinin bileşimindeki tutarsızlıktır. Alaşım elementlerinin önemi göz önüne alındığında, kimyasal bileşimdeki parti bazındaki farklılıklar, kaynak performansını belirgin şekilde etkileyebilir; örneğin, yetersiz ıslatma veya zor cüruf ayrılması gibi. Elektrot çapı, yüzey temizliği, döküm ve helis yapısındaki farklılıklar da GMAW ve FCAW uygulamalarında performansı etkiler.
Östenitik paslanmaz çelikte kontrol karbür çökelmesinin kontrolü
426-871°C aralığındaki sıcaklıklarda, %0,02'nin üzerindeki karbon içeriği, östenitik yapının tane sınırlarına göç eder ve burada krom ile reaksiyona girerek krom karbür oluşturur. Krom karbonla bağlanmışsa, korozyon direncine katkıda bulunamaz. Aşındırıcı bir ortama maruz kaldığında, taneler arası korozyon meydana gelir ve tane sınırlarının aşınmasına neden olur.
Karbür çökelmesini kontrol etmek için, düşük karbonlu elektrotlarla kaynak yaparak karbon içeriğini mümkün olduğunca düşük tutun (maksimum %0,04). Karbon ayrıca, kromdan daha güçlü bir karbon afinitesine sahip olan niyobyum (eski adıyla kolumbiyum) ve titanyum ile de bağlanabilir. Tip 347 elektrotlar bu amaçla üretilmiştir.
Dolgu metali seçimi hakkında bir tartışmaya nasıl hazırlanılır?
En azından, kaynaklı parçanın son kullanım amacına ilişkin bilgileri toplayın; bu bilgiler arasında hizmet ortamı (özellikle çalışma sıcaklıkları, aşındırıcı unsurlara maruz kalma ve beklenen korozyon direnci derecesi) ve istenen hizmet ömrü yer almalıdır. Çalışma koşullarında gerekli mekanik özellikler hakkında bilgi, mukavemet, tokluk, süneklik ve yorulma direnci gibi bilgiler büyük ölçüde yardımcı olur.
Önde gelen elektrot üreticilerinin çoğu, dolgu metali seçimi için kılavuzlar sunmaktadır ve yazarlar bu noktayı ne kadar vurgulasa azdır: bir dolgu metali uygulama kılavuzuna başvurun veya üreticinin teknik uzmanlarıyla iletişime geçin. Doğru paslanmaz çelik elektrotu seçmenize yardımcı olmak için oradalar.
TYUE'nun paslanmaz çelik dolgu metalleri hakkında daha fazla bilgi edinmek ve şirket uzmanlarından tavsiye almak için www.tyuelec.com adresini ziyaret edin.
Yayın tarihi: 23 Aralık 2022