Nerjaveče jeklo (nerjaveče jeklo)je okrajšava za nerjavno kislinsko odporno jeklo, vrste jekla, ki so odporne na šibke korozivne medije, kot so zrak, para, voda, ali imajo nerjavne lastnosti, pa se imenujejo nerjavno jeklo.
Izraz "nerjaveče jeklo" se ne nanaša zgolj na eno vrsto nerjavečega jekla, temveč na več kot sto vrst industrijskega nerjavečega jekla, od katerih ima vsaka dobre lastnosti na svojem specifičnem področju uporabe.
Vsi vsebujejo od 17 do 22 % kroma, boljše vrste jekla pa vsebujejo tudi nikelj. Dodajanje molibdena lahko dodatno izboljša atmosfersko korozijo, zlasti odpornost proti koroziji v atmosferah, ki vsebujejo klorid.
3. Klasifikacija nerjavečega jekla
1. Kaj je nerjavno jeklo in kislinsko odporno jeklo?
Odgovor: Nerjaveče jeklo je okrajšava za nerjaveče kislinsko odporno jeklo, ki je odporno na šibke korozivne medije, kot so zrak, para, voda ali nerjaveče jeklo. Korodirane vrste jekla se imenujejo kislinsko odporna jekla.
Zaradi razlike v kemični sestavi obeh se razlikuje tudi njihova odpornost proti koroziji. Navadno nerjavno jeklo na splošno ni odporno na korozijo v kemičnem mediju, medtem ko je kislinsko odporno jeklo na splošno nerjavno.
2. Kako razvrstiti nerjavno jeklo?
Odgovor: Glede na organizacijsko stanje ga lahko razdelimo na martenzitno jeklo, feritno jeklo, avstenitno jeklo, avstenitno-feritno (dupleks) nerjavno jeklo in nerjavno jeklo, utrjeno s precipitacijo.
(1) Martenzitno jeklo: visoka trdnost, vendar slaba plastičnost in varivost.
Pogosto uporabljene vrste martenzitnega nerjavnega jekla so 1Cr13, 3Cr13 itd. Zaradi visoke vsebnosti ogljika ima visoko trdnost, trdoto in odpornost proti obrabi, vendar je odpornost proti koroziji nekoliko slaba in se uporablja zaradi visokih mehanskih lastnosti in odpornosti proti koroziji. Potrebni so nekateri splošni deli, kot so vzmeti, lopatice parnih turbin, ventili hidravličnih stiskalnic itd.
Ta vrsta jekla se uporablja po kaljenju in popuščanju, po kovanju in štancanju pa je potrebno žarjenje.
(2) Feritno jeklo: od 15 % do 30 % kroma. Njegova korozijska odpornost, žilavost in varivost se povečujejo z naraščajočo vsebnostjo kroma, njegova odpornost proti kloridni napetostni koroziji pa je boljša kot pri drugih vrstah nerjavnega jekla, kot so Crl7, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 itd.
Zaradi visoke vsebnosti kroma je njegova korozijska in oksidacijska odpornost relativno dobra, vendar so njegove mehanske in procesne lastnosti slabe. Uporablja se predvsem za kislinsko odporne konstrukcije z majhnimi napetostmi in kot antioksidacijsko jeklo.
Ta vrsta jekla je odporna proti koroziji v atmosferi, dušikovi kislini in raztopini soli ter ima dobro odpornost proti oksidaciji pri visokih temperaturah in majhen koeficient toplotnega raztezanja. Uporablja se v opremi za proizvodnjo dušikove kisline in živil, lahko pa se uporablja tudi za izdelavo delov, ki delujejo pri visokih temperaturah, kot so deli plinskih turbin itd.
(3) Avstenitno jeklo: Vsebuje več kot 18 % kroma, vsebuje pa tudi približno 8 % niklja in majhno količino molibdena, titana, dušika in drugih elementov. Ima dobre splošne lastnosti in je odporno proti koroziji v različnih medijih.
Na splošno se uporablja obdelava z raztopino, to pomeni, da se jeklo segreje na 1050-1150 °C in nato ohladi z vodo ali zrakom, da se dobi enofazna avstenitna struktura.
(4) Avstenitno-feritno (dupleks) nerjavno jeklo: Ima prednosti avstenitnega in feritnega nerjavnega jekla ter je superplastičen. Avstenit in ferit predstavljata približno polovico nerjavnega jekla.
Pri nizki vsebnosti C je vsebnost Cr od 18 % do 28 %, vsebnost Ni pa od 3 % do 10 %. Nekatera jekla vsebujejo tudi legirne elemente, kot so Mo, Cu, Si, Nb, Ti in N.
Ta vrsta jekla ima značilnosti avstenitnih in feritnih nerjavnih jekel. V primerjavi s feritom ima večjo plastičnost in žilavost, ni krhka pri sobni temperaturi, bistveno izboljšano odpornost proti medkristalni koroziji in varilne lastnosti, hkrati pa ohranja železno telo. Nerjavno jeklo je krhko pri 475 °C, ima visoko toplotno prevodnost in lastnosti superplastičnosti.
V primerjavi z avstenitnim nerjavnim jeklom ima visoko trdnost in znatno izboljšano odpornost proti medkristalni koroziji in kloridni napetostni koroziji. Dupleksno nerjavno jeklo ima odlično odpornost proti koroziji z luknjicami in je tudi nerjavno jeklo, ki varčuje z nikljem.
(5) Nerjavno jeklo, utrjeno s precipitacijo: matrica je avstenit ali martenzit, pogosto uporabljene vrste nerjavnega jekla, utrjenega s precipitacijo, pa so 04Cr13Ni8Mo2Al itd. To je nerjavno jeklo, ki ga je mogoče utrditi (ojačati) s precipitacijo (znano tudi kot utrjevanje s staranjem).
Glede na sestavo ga delimo na kromirano nerjavno jeklo, krom-nikljevo nerjavno jeklo in krom-manganovo dušikovo nerjavno jeklo.
(1) Kromirano nerjavno jeklo ima določeno odpornost proti koroziji (oksidirajoče kisline, organske kisline, kavitacija), toplotno odpornost in odpornost proti obrabi ter se običajno uporablja kot material za opremo elektrarn, kemikalij in nafte. Vendar je njegova varivost slaba, zato je treba pozornost nameniti postopku varjenja in pogojem toplotne obdelave.
(2) Med varjenjem se krom-nikljevo nerjavno jeklo večkrat segreva, da se izločijo karbidi, kar zmanjša odpornost proti koroziji in mehanske lastnosti.
(3) Trdnost, duktilnost, žilavost, oblikovalnost, varivost, odpornost proti obrabi in koroziji krom-manganovega nerjavnega jekla so dobre.
Težavne težave pri varjenju nerjavečega jekla in uvod v uporabo materialov in opreme
1. Zakaj je varjenje nerjavečega jekla težavno?
Odgovor: (1) Občutljivost nerjavečega jekla na toploto je relativno visoka, čas zadrževanja v temperaturnem območju 450-850 °C pa je nekoliko daljši, odpornost varjenja in toplotno prizadetega območja proti koroziji pa se bo znatno zmanjšala;
(2) nagnjena k termičnim razpokam;
(3) Slaba zaščita in huda oksidacija pri visokih temperaturah;
(4) Koeficient linearnega raztezanja je velik in zlahka povzroči velike varilne deformacije.
2. Katere učinkovite tehnološke ukrepe je mogoče sprejeti za varjenje avstenitnega nerjavnega jekla?
Odgovor: (1) Varilne materiale izberite strogo glede na kemično sestavo osnovne kovine;
(2) Hitro varjenje z majhnim tokom, majhna energija v omrežju zmanjšuje dovod toplote;
(3) Varilna žica s tankim premerom, varilna palica, brez nihanja, večplastno večprehodno varjenje;
(4) Prisilno hlajenje zvara in toplotno prizadetega območja za skrajšanje časa zadrževanja pri 450–850 °C;
(5) Argonska zaščita na hrbtni strani TIG zvara;
(6) Zvari, ki so v stiku s korozivnim medijem, so dokončno varjeni;
(7) Pasivizacijska obdelava zvarnega šiva in toplotno prizadetega območja.
3. Zakaj bi morali izbrati varilno žico in elektrodo serije 25-13 za varjenje avstenitnega nerjavnega jekla, ogljikovega jekla in nizkolegiranega jekla (varjenje raznovrstnih jekel)?
Odgovor: Za varjenje zvarnih spojev med avstenitnim nerjavnim jeklom in ogljikovim jeklom ter nizkolegiranim jeklom je treba za varilno kovino uporabiti varilno žico serije 25-13 (309, 309L) in varilno palico (avstenitna 312, avstenitna 307 itd.).
Če se uporabijo drugi varilni materiali iz nerjavečega jekla, se na talilni liniji na strani ogljikovega in nizkolegiranega jekla pojavi martenzitna struktura in hladne razpoke.
4. Zakaj se pri varjenju trdnih nerjavnih jeklenih žic uporablja zaščitni plin 98 % Ar + 2 % O2?
Odgovor: Med MIG varjenjem trdne žice iz nerjavečega jekla je površinska napetost staljene taline visoka, če se za zaščito uporablja čisti argon, zato je zvar slabo oblikovan in ima obliko "grbastega" zvara. Dodatek 1 do 2 % kisika lahko zmanjša površinsko napetost staljene taline, zvar pa postane gladek in lep.
5. Zakaj površina varilne žice iz nerjavečega jekla pri MIG varjenju počrnijo? Kako rešiti to težavo?
Odgovor: Hitrost varjenja MIG z varilno žico iz nerjavečega jekla je relativno visoka (30–60 cm/min). Ko šoba zaščitnega plina doseže sprednje območje staljenega varilnega bazena, je varilni šiv še vedno v rdeče vročem stanju pri visoki temperaturi, ki ga zrak zlahka oksidira, na površini pa se tvorijo oksidi. Varilni šivi so črni. Metoda pasivizacije z dekapiranjem lahko odstrani črno plast in obnovi prvotno barvo površine nerjavečega jekla.
6. Zakaj mora varilna žica iz nerjavečega jekla, ki deluje na principu pulznega napajanja, doseči prehod curka in varjenje brez brizganja?
Odgovor: Pri MIG varjenju z žico iz nerjavečega jekla z varilno žico φ1,2 in tokovnim tokom I ≥ 260 ~ 280A se lahko doseže prehod curka; pri manjših vrednostih kapljice pride do prehoda kratkega stika in velikega brizganja, kar na splošno ni priporočljivo.
Samo z uporabo MIG napajalnika s pulziranjem se lahko pulzna kapljica premakne iz majhne v veliko specifikacijo (izberite minimalno ali maksimalno vrednost glede na premer žice) in vari brez brizganja.
7. Zakaj je varilna žica iz nerjavečega jekla s fluksom zaščitena s plinom CO2 namesto s pulznim napajanjem?
Odgovor: Trenutno se pogosto uporablja varilna žica iz nerjavečega jekla s fluksom (kot so 308, 309 itd.), formula varilnega fluksa v varilni žici pa se razvije v skladu s kemijsko-metalurško reakcijo varjenja pod zaščito plina CO2, zato na splošno ni potrebe po pulznem obločnem varjenju (pulzno napajanje v bistvu potrebuje mešani plin). Če želite prehod kapljic doseči vnaprej, lahko uporabite tudi pulzno napajanje ali konvencionalni model varjenja v zaščitni plinski atmosferi z varjenjem z mešanim plinom.
Čas objave: 24. marec 2023