Stal nierdzewna (Stal nierdzewna)jest skrótem od stali nierdzewnej kwasoodpornej. Stale te, które są odporne na działanie słabych mediów korozyjnych, takich jak powietrze, para wodna, woda lub mają właściwości nierdzewne, nazywane są stalami nierdzewnymi.
Termin "stal nierdzewna„nie odnosi się po prostu do jednego rodzaju stali nierdzewnej, ale do ponad stu rodzajów przemysłowej stali nierdzewnej, z których każda charakteryzuje się dobrą wydajnością w określonym obszarze zastosowania.
Wszystkie zawierają od 17 do 22% chromu, a lepsze gatunki stali zawierają również nikiel. Dodatek molibdenu może dodatkowo poprawić odporność na korozję atmosferyczną, zwłaszcza w atmosferach zawierających chlorki.
Klasyfikacja stali nierdzewnej
1. Czym jest stal nierdzewna i stal kwasoodporna?
Odpowiedź: Stal nierdzewna to skrót od stali kwasoodpornej, która jest odporna na działanie słabych mediów korozyjnych, takich jak powietrze, para wodna, woda, lub jest stalą nierdzewną. Gatunki stali skorodowane nazywane są stalami kwasoodpornymi.
Ze względu na różnice w składzie chemicznym, ich odporność na korozję jest różna. Zwykła stal nierdzewna zazwyczaj nie jest odporna na korozję chemiczną, podczas gdy stal kwasoodporna jest zazwyczaj nierdzewna.
2. Jak klasyfikować stal nierdzewną?
Odpowiedź: Ze względu na stan organizacyjny można je podzielić na stal martenzytyczną, stal ferrytyczną, stal austenityczną, stal nierdzewną austenityczno-ferrytyczną (duplex) i stal nierdzewną utwardzaną wydzieleniowo.
(1) Stal martenzytyczna: wysoka wytrzymałość, ale słaba plastyczność i spawalność.
Powszechnie stosowane gatunki stali nierdzewnej martenzytycznej to 1Cr13, 3Cr13 itd. Ze względu na wysoką zawartość węgla charakteryzują się one wysoką wytrzymałością, twardością i odpornością na zużycie, ale mają niską odporność na korozję. Stal ta jest wykorzystywana do produkcji elementów ogólnego przeznaczenia, takich jak sprężyny, łopatki turbin parowych, zawory pras hydraulicznych itp.
Ten rodzaj stali stosuje się po hartowaniu i odpuszczaniu, natomiast wyżarzanie jest wymagane po kuciu i tłoczeniu.
(2) Stal ferrytyczna: od 15% do 30% chromu. Jej odporność na korozję, wytrzymałość i spawalność rosną wraz ze wzrostem zawartości chromu, a odporność na korozję naprężeniową chlorków jest lepsza niż w przypadku innych rodzajów stali nierdzewnych, takich jak Crl7, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 itp.
Ze względu na wysoką zawartość chromu, stal ta charakteryzuje się stosunkowo dobrą odpornością na korozję i utlenianie, jednak jej właściwości mechaniczne i procesowe są słabe. Jest ona stosowana głównie do konstrukcji kwasoodpornych o niskim naprężeniu oraz jako stal antyutleniająca.
Ten rodzaj stali jest odporny na korozję w atmosferze, kwasie azotowym i roztworach soli, a także charakteryzuje się dobrą odpornością na utlenianie w wysokich temperaturach i niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej. Jest stosowany w urządzeniach do produkcji kwasu azotowego i żywności, a także do produkcji części pracujących w wysokich temperaturach, takich jak części turbin gazowych itp.
(3) Stal austenityczna: Zawiera ponad 18% chromu, a także około 8% niklu oraz niewielką ilość molibdenu, tytanu, azotu i innych pierwiastków. Dobra ogólna wydajność, odporność na korozję w różnych mediach.
Zazwyczaj stosuje się obróbkę roztworową, tzn. stal ogrzewa się do temperatury 1050-1150 °C, a następnie chłodzi wodą lub powietrzem w celu uzyskania jednofazowej struktury austenitu.
(4) Stal nierdzewna austenityczno-ferrytyczna (duplex): Posiada zalety stali nierdzewnej austenitycznej i ferrytycznej oraz charakteryzuje się nadplastycznością. Austenit i ferryt stanowią około połowę jej zawartości w stali nierdzewnej.
W przypadku niskiej zawartości węgla, zawartość chromu wynosi od 18% do 28%, a zawartość niklu od 3% do 10%. Niektóre stale zawierają również pierwiastki stopowe, takie jak Mo, Cu, Si, Nb, Ti i N.
Ten rodzaj stali łączy w sobie cechy stali nierdzewnych austenitycznych i ferrytycznych. W porównaniu z ferrytem charakteryzuje się wyższą plastycznością i wytrzymałością, brakiem kruchości w temperaturze pokojowej, znacznie lepszą odpornością na korozję międzykrystaliczną i spawalnością, przy jednoczesnym zachowaniu właściwości żelaza. Stal nierdzewna jest krucha w temperaturze 475°C, charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną i ma właściwości nadplastyczne.
W porównaniu ze stalą nierdzewną austenityczną, charakteryzuje się wysoką wytrzymałością i znacznie lepszą odpornością na korozję międzykrystaliczną i korozję naprężeniową chlorków. Stal nierdzewna duplex charakteryzuje się doskonałą odpornością na korozję wżerową i jest również stalą nierdzewną oszczędzającą nikiel.
(5) Stal nierdzewna utwardzana wydzieleniowo: matrycą jest austenit lub martenzyt, a powszechnie stosowane gatunki stali nierdzewnej utwardzanej wydzieleniowo to 04Cr13Ni8Mo2Al itd. Jest to stal nierdzewna, którą można utwardzać (wzmacniać) przez utwardzanie wydzieleniowe (znane również jako utwardzanie starzeniowe).
Ze względu na skład dzieli się je na stal nierdzewną chromową, stal nierdzewną chromowo-niklową oraz stal nierdzewną chromowo-manganowo-azotową.
(1) Stal nierdzewna chromowa charakteryzuje się pewną odpornością na korozję (działanie kwasów utleniających, kwasów organicznych, kawitacja), odpornością na ciepło i zużycie, i jest powszechnie stosowana jako materiał na wyposażenie elektrowni, zakładów chemicznych i przemysłu naftowego. Jednak jej spawalność jest słaba, dlatego należy zwrócić uwagę na proces spawania i warunki obróbki cieplnej.
(2) Podczas spawania stal nierdzewna chromowo-niklowa jest poddawana wielokrotnemu nagrzewaniu w celu wytrącenia węglików, co powoduje zmniejszenie odporności na korozję i pogorszenie właściwości mechanicznych.
(3) Wytrzymałość, ciągliwość, wytrzymałość, podatność na formowanie, spawalność, odporność na zużycie i odporność na korozję stali nierdzewnej chromowo-manganowej są dobre.
Trudne problemy w spawaniu stali nierdzewnej i wprowadzenie do stosowania materiałów i urządzeń
1. Dlaczego spawanie stali nierdzewnej jest trudne?
Odpowiedź: (1) Wrażliwość stali nierdzewnej na ciepło jest stosunkowo duża, a czas przebywania w zakresie temperatur 450–850 °C jest nieco dłuższy, a odporność na korozję spoiny i strefy wpływu ciepła ulegnie znacznemu zmniejszeniu;
(2) podatne na pęknięcia termiczne;
(3) Słaba ochrona i silne utlenianie w wysokiej temperaturze;
(4) Współczynnik rozszerzalności liniowej jest duży, co ułatwia wytworzenie dużych odkształceń spawalniczych.
2. Jakie skuteczne środki technologiczne można podjąć przy spawaniu stali nierdzewnej austenitycznej?
Odpowiedź: (1) Materiały spawalnicze należy dobierać ściśle według składu chemicznego metalu bazowego;
(2) Szybkie spawanie małym prądem i małą energią liniową zmniejsza ilość wprowadzanego ciepła;
(3) Drut spawalniczy o małej średnicy, pręt spawalniczy, bez wahania, spawanie wielowarstwowe i wieloprzebiegowe;
(4) Wymuszone chłodzenie spoiny i strefy wpływu ciepła w celu skrócenia czasu przebywania w temperaturze 450–850°C;
(5) Ochrona argonowa na tylnej stronie spoiny TIG;
(6) Spoiny mające kontakt z medium korozyjnym są ostatecznie spawane;
(7) Obróbka pasywacyjna spoiny i strefy wpływu ciepła.
3. Dlaczego do spawania stali nierdzewnej austenitycznej, stali węglowej i stali niskostopowej (spawania stali różnoimiennych) powinniśmy wybrać drut spawalniczy i elektrodę serii 25-13?
Odpowiedź: Spawanie złączy spawanych różnych stali, łączących austenityczną stal nierdzewną ze stalą węglową i stalą niskostopową, stopiwo musi być wykonane z drutu spawalniczego serii 25-13 (309, 309L) i pręta spawalniczego (austenitycznego 312, austenitycznego 307 itd.).
W przypadku stosowania innych materiałów spawalniczych do stali nierdzewnej, na linii spoiny po stronie stali węglowej i stali niskostopowej może pojawić się struktura martenzytyczna i zimne pęknięcia.
4. Dlaczego w przypadku drutów spawalniczych ze stali nierdzewnej stosuje się gaz osłonowy 98%Ar+2%O2?
Odpowiedź: Podczas spawania metodą MIG litego drutu ze stali nierdzewnej, jeśli do osłony używany jest czysty argon, napięcie powierzchniowe jeziorka stopowego jest wysokie, a spoina jest słabo uformowana, z widocznym garbem. Dodanie 1–2% tlenu może zmniejszyć napięcie powierzchniowe jeziorka stopowego, a spoina jest gładka i piękna.
5. Dlaczego powierzchnia drutu spawalniczego MIG ze stali nierdzewnej czernieje? Jak rozwiązać ten problem?
Odpowiedź: Prędkość spawania metodą MIG litym drutem spawalniczym ze stali nierdzewnej jest stosunkowo duża (30–60 cm/min). Gdy dysza gazu ochronnego dotrze do przedniej części jeziorka spawalniczego, spoina jest nadal rozgrzana do czerwoności i łatwo utlenia się w powietrzu, a na powierzchni tworzą się tlenki. Spoiny są czarne. Metoda trawienia pasywacyjnego pozwala usunąć czarną powłokę i przywrócić pierwotny kolor powierzchni stali nierdzewnej.
6. Dlaczego w przypadku drutu spawalniczego ze stali nierdzewnej konieczne jest stosowanie zasilacza impulsowego, aby uzyskać przejście strumieniowe i spawanie bez odprysków?
Odpowiedź: W przypadku spawania metodą MIG drutem ze stali nierdzewnej, drutem spawalniczym φ1,2, przy prądzie I ≥ 260 ~ 280A, można uzyskać przejście strumieniowe; kropla jest przejściem zwarciowym o wartości mniejszej niż ta, a odpryski są duże, dlatego nie jest to zalecane.
Tylko dzięki zastosowaniu zasilacza MIG z impulsem możliwe jest przejście kropli impulsu z małej na dużą specyfikację (wybierz wartość minimalną lub maksymalną w zależności od średnicy drutu), co pozwala na spawanie bez odprysków.
7. Dlaczego drut spawalniczy z rdzeniem topnikowym ze stali nierdzewnej jest chroniony gazem CO2, a nie zasilaczem impulsowym?
Odpowiedź: Obecnie powszechnie używany drut spawalniczy z rdzeniem topnikowym ze stali nierdzewnej (taki jak 308, 309 itp.), formuła topnika spawalniczego w drucie spawalniczym jest opracowywana w oparciu o chemiczno-metalurgiczną reakcję spawania pod osłoną gazu CO2, więc generalnie nie ma potrzeby stosowania zasilacza do spawania łukiem pulsującym (zasilacz z impulsem zasadniczo musi używać mieszanki gazowej). Jeśli chcesz wcześniej wprowadzić przejście kropli, możesz również użyć zasilacza impulsowego lub konwencjonalnego modelu spawania w osłonie gazu mieszanego.
Czas publikacji: 24-03-2023