فولاد ضد زنگ (استیل ضد زنگ)مخفف فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر اسید است و به گریدهای فولادی که در برابر مواد خورنده ضعیف مانند هوا، بخار، آب مقاوم هستند یا خاصیت ضد زنگ دارند، فولاد ضد زنگ گفته میشود.
اصطلاح "فولاد ضد زنگ«فقط به یک نوع فولاد ضد زنگ اشاره نمیکند، بلکه به بیش از صد نوع فولاد ضد زنگ صنعتی اشاره دارد که هر کدام در زمینه کاربرد خاص خود عملکرد خوبی دارند.»
همه آنها حاوی ۱۷ تا ۲۲ درصد کروم هستند و گریدهای بهتر فولاد حاوی نیکل نیز هستند. افزودن مولیبدن میتواند خوردگی اتمسفری، به ویژه مقاومت در برابر خوردگی در اتمسفرهای حاوی کلرید را بیشتر بهبود بخشد.
一. طبقهبندی فولاد ضد زنگ
۱. فولاد ضد زنگ و فولاد مقاوم در برابر اسید چیست؟
پاسخ: فولاد ضد زنگ مخفف فولاد مقاوم در برابر اسید ضد زنگ است که در برابر مواد خورنده ضعیف مانند هوا، بخار، آب یا فولاد ضد زنگ مقاوم است. گریدهای فولاد خورده شده، فولادهای مقاوم در برابر اسید نامیده میشوند.
با توجه به تفاوت ترکیب شیمیایی این دو، مقاومت در برابر خوردگی آنها متفاوت است. فولاد ضد زنگ معمولی عموماً در برابر خوردگی محیط شیمیایی مقاوم نیست، در حالی که فولاد مقاوم در برابر اسید عموماً ضد زنگ است.
2. چگونه فولاد ضد زنگ را طبقه بندی کنیم؟
پاسخ: با توجه به وضعیت سازمانی، میتوان آن را به فولاد مارتنزیتی، فولاد فریتی، فولاد آستنیتی، فولاد ضد زنگ آستنیتی-فریتی (دوبلکس) و فولاد ضد زنگ رسوب سخت شونده تقسیم کرد.
(1) فولاد مارتنزیتی: استحکام بالا، اما انعطافپذیری و جوشپذیری ضعیف.
گریدهای متداول فولاد ضد زنگ مارتنزیتی عبارتند از 1Cr13، 3Cr13 و غیره، به دلیل محتوای کربن بالا، دارای استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش بالا هستند، اما مقاومت در برابر خوردگی کمی ضعیف است و برای خواص مکانیکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی استفاده میشود. برخی از قطعات عمومی مانند فنر، پرههای توربین بخار، شیرهای پرس هیدرولیک و غیره مورد نیاز است.
این نوع فولاد پس از کوئنچ و تمپرینگ استفاده میشود و پس از آهنگری و پرسکاری، عملیات آنیل مورد نیاز است.
(2) فولاد فریتی: 15 تا 30 درصد کروم. مقاومت در برابر خوردگی، چقرمگی و جوشپذیری آن با افزایش محتوای کروم افزایش مییابد و مقاومت آن در برابر خوردگی تنشی کلریدی بهتر از سایر انواع فولاد ضد زنگ مانند Crl7، Cr17Mo2Ti، Cr25، Cr25Mo3Ti، Cr28 و غیره است.
به دلیل محتوای بالای کروم، مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون آن نسبتاً خوب است، اما خواص مکانیکی و خواص فرآیندی آن ضعیف است. بیشتر برای سازههای مقاوم در برابر اسید با تنش کم و به عنوان فولاد ضد اکسیداسیون استفاده میشود.
این نوع فولاد میتواند در برابر خوردگی جو، اسید نیتریک و محلول نمک مقاومت کند و دارای ویژگیهای مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا و ضریب انبساط حرارتی کوچک است. در تجهیزات کارخانههای اسید نیتریک و مواد غذایی استفاده میشود و همچنین میتواند برای ساخت قطعاتی که در دماهای بالا کار میکنند، مانند قطعات توربین گازی و غیره، مورد استفاده قرار گیرد.
(3) فولاد آستنیتی: حاوی بیش از 18٪ کروم و همچنین حدود 8٪ نیکل و مقدار کمی مولیبدن، تیتانیوم، نیتروژن و سایر عناصر است. عملکرد کلی خوب، مقاوم در برابر خوردگی توسط محیطهای مختلف.
به طور کلی، عملیات محلولسازی انجام میشود، یعنی فولاد تا دمای 1050-1150 درجه سانتیگراد گرم میشود و سپس با آب یا هوا خنک میشود تا ساختار آستنیت تک فاز به دست آید.
(4) فولاد ضد زنگ آستنیتی-فریتی (دوبلکس): این فولاد مزایای هر دو فولاد ضد زنگ آستنیتی و فریتی را دارد و دارای خاصیت فوق پلاستیک است. آستنیت و فریت هر کدام تقریباً نیمی از فولاد ضد زنگ را تشکیل میدهند.
در مورد محتوای کربن پایین، محتوای کروم ۱۸٪ تا ۲۸٪ و محتوای نیکل ۳٪ تا ۱۰٪ است. برخی از فولادها همچنین حاوی عناصر آلیاژی مانند مولیبدن، مس، سیلیسیم، نیوبیوم، تیتانیم و نیتروژن هستند.
این نوع فولاد ویژگیهای هر دو نوع فولاد ضد زنگ آستنیتی و فریتی را دارد. در مقایسه با فریت، دارای انعطافپذیری و چقرمگی بالاتری است، شکنندگی در دمای اتاق ندارد، مقاومت در برابر خوردگی بین دانهای و عملکرد جوشکاری آن به طور قابل توجهی بهبود یافته است، در حالی که آهن بدنه فولاد ضد زنگ در دمای 475 درجه سانتیگراد شکننده است، رسانایی حرارتی بالایی دارد و ویژگیهای فوق پلاستیک بودن را دارد.
در مقایسه با فولاد ضد زنگ آستنیتی، این فولاد استحکام بالایی دارد و مقاومت آن در برابر خوردگی بین دانهای و خوردگی تنشی کلریدی به طور قابل توجهی بهبود یافته است. فولاد ضد زنگ دوپلکس مقاومت عالی در برابر خوردگی حفرهای دارد و همچنین یک فولاد ضد زنگ کم نیکل است.
(5) فولاد ضد زنگ رسوب سخت شونده: زمینه آستنیت یا مارتنزیت است و گریدهای متداول فولاد ضد زنگ رسوب سخت شونده 04Cr13Ni8Mo2Al و غیره هستند. این یک فولاد ضد زنگ است که میتواند با رسوب سخت شونده (همچنین به عنوان پیرسختی شناخته میشود) سخت (تقویت) شود.
طبق ترکیب، به فولاد ضد زنگ کروم، فولاد ضد زنگ کروم-نیکل و فولاد ضد زنگ کروم-منگنز نیتروژن تقسیم میشود.
(1) فولاد ضد زنگ کروم دارای مقاومت در برابر خوردگی (اسید اکسید کننده، اسید آلی، کاویتاسیون)، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر سایش خاصی است و عموماً به عنوان مواد تجهیزات برای نیروگاهها، مواد شیمیایی و نفت استفاده میشود. با این حال، قابلیت جوشکاری آن ضعیف است و باید به فرآیند جوشکاری و شرایط عملیات حرارتی توجه شود.
(2) در حین جوشکاری، فولاد ضد زنگ کروم-نیکل تحت حرارت مکرر قرار میگیرد تا کاربیدها رسوب کنند که باعث کاهش مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی میشود.
(3) استحکام، شکلپذیری، چقرمگی، شکلپذیری، جوشپذیری، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ کروم-منگنز خوب است.
二. مشکلات دشوار در جوشکاری فولاد ضد زنگ و مقدمهای بر استفاده از مواد و تجهیزات
۱. چرا جوشکاری فولاد ضد زنگ دشوار است؟
پاسخ: (1) حساسیت حرارتی فولاد ضد زنگ نسبتاً قوی است و زمان اقامت در محدوده دمای 450-850 درجه سانتیگراد کمی طولانی تر است و مقاومت در برابر خوردگی جوش و منطقه تحت تأثیر گرما به طور جدی کاهش می یابد.
(2) مستعد ترکهای حرارتی؛
(3) محافظت ضعیف و اکسیداسیون شدید در دمای بالا؛
(4) ضریب انبساط خطی بزرگ است و ایجاد تغییر شکل جوشکاری بزرگ به راحتی انجام میشود.
۲. چه اقدامات تکنولوژیکی مؤثری میتوان برای جوشکاری فولاد ضد زنگ آستنیتی انجام داد؟
پاسخ: (1) مواد جوشکاری را با توجه به ترکیب شیمیایی فلز پایه به طور دقیق انتخاب کنید.
(2) جوشکاری سریع با جریان کم، انرژی خط کم، ورودی گرما را کاهش میدهد.
(3) سیم جوش با قطر نازک، میله جوشکاری، بدون تاب، جوشکاری چند لایه چند پاسه؛
(4) خنکسازی اجباری درز جوش و منطقهی متأثر از حرارت برای کاهش زمان ماندگاری در دمای 450-850 درجهی سانتیگراد؛
(5) محافظ آرگون در پشت جوش TIG؛
(6) جوشهایی که در تماس با محیط خورنده هستند، سرانجام جوش داده میشوند.
(7) عملیات غیرفعالسازی درز جوش و منطقه تحت تأثیر حرارت.
۳. چرا باید سیم جوش و الکترود سری ۲۵-۱۳ را برای جوشکاری فولاد ضد زنگ آستنیتی، فولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ (جوشکاری فولاد غیر همجنس) انتخاب کنیم؟
پاسخ: برای جوشکاری اتصالات جوشی فولاد غیرهمجنس که فولاد ضد زنگ آستنیتی را به فولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ متصل میکنند، فلز رسوب جوش باید از سیم جوش سری 25-13 (309، 309L) و میله جوشکاری (آستنیتی 312، آستنیتی 307 و غیره) استفاده کند.
اگر از سایر مواد مصرفی جوشکاری فولاد ضد زنگ استفاده شود، ساختار مارتنزیتی و ترکهای سرد روی خط ذوب در سمت فولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ ظاهر میشود.
۴. چرا سیمهای جوشکاری فولاد ضد زنگ توپر از گاز محافظ ۹۸٪Ar+2٪O2 استفاده میکنند؟
پاسخ: در جوشکاری MIG سیم فولاد ضد زنگ جامد، اگر از گاز آرگون خالص برای محافظت استفاده شود، کشش سطحی حوضچه مذاب زیاد است و جوش به خوبی شکل نمیگیرد و شکل جوش "کوهاندار" دارد. افزودن ۱ تا ۲ درصد اکسیژن میتواند کشش سطحی حوضچه مذاب را کاهش دهد و درز جوش صاف و زیبا باشد.
۵. چرا سطح سیم جوش فولاد ضد زنگ جامد جوش MIG سیاه میشود؟ چگونه این مشکل را حل کنیم؟
پاسخ: سرعت جوشکاری MIG سیم جوش فولاد ضد زنگ جامد نسبتاً سریع است (30-60 سانتی متر در دقیقه). هنگامی که نازل گاز محافظ به ناحیه حوضچه مذاب جلویی رسیده است، درز جوش هنوز در حالت قرمز داغ با دمای بالا است که به راحتی توسط هوا اکسید میشود و اکسیدها روی سطح تشکیل میشوند. جوشها سیاه هستند. روش غیرفعالسازی با اسیدشویی میتواند پوسته سیاه را از بین ببرد و رنگ سطح اصلی فولاد ضد زنگ را بازیابی کند.
۶. چرا سیم جوش فولاد ضد زنگ توپر برای دستیابی به جوشکاری جت و بدون پاشش، نیاز به منبع تغذیه پالسی دارد؟
پاسخ: هنگام جوشکاری MIG با سیم فولادی ضد زنگ جامد، سیم جوش φ1.2، هنگامی که جریان I ≥ 260 ~ 280A باشد، گذار جت قابل تحقق است؛ قطرات با گذار اتصال کوتاه با مقدار کمتر از این مقدار، و پاشش زیاد است، که به طور کلی توصیه نمیشود.
تنها با استفاده از منبع تغذیه MIG با پالس، میتوان قطرات پالس را از مشخصات کوچک به مشخصات بزرگ (حداقل یا حداکثر مقدار را با توجه به قطر سیم انتخاب کنید) و جوشکاری بدون پاشش تغییر داد.
۷. چرا سیم جوش فولاد ضد زنگ با هسته شار به جای منبع تغذیه پالسی توسط گاز CO2 محافظت میشود؟
پاسخ: در حال حاضر سیم جوش فولاد ضد زنگ با هسته شار (مانند 308، 309 و غیره) که معمولاً استفاده میشود، فرمول شار جوشکاری در سیم جوش طبق واکنش متالورژیکی شیمیایی جوشکاری تحت حفاظت گاز CO2 توسعه داده میشود، بنابراین به طور کلی نیازی به منبع تغذیه جوشکاری قوس پالسی نیست (منبع تغذیه با پالس اساساً نیاز به استفاده از گاز مخلوط دارد)، اگر میخواهید از قبل وارد گذار قطرهای شوید، میتوانید از منبع تغذیه پالسی یا مدل جوشکاری با محافظ گاز معمولی با جوشکاری گاز مخلوط نیز استفاده کنید.
زمان ارسال: 24 مارس 2023