Nehrđajući čelik (Nehrđajući čelik)je kratica za nehrđajući čelik otporan na kiseline, a vrste čelika koje su otporne na slabe korozivne medije poput zraka, pare, vode ili imaju svojstva nehrđajućeg čelika nazivaju se nehrđajući čelik.
Izraz "nehrđajući čelik"ne odnosi se samo na jednu vrstu nehrđajućeg čelika, već na više od stotinu vrsta industrijskog nehrđajućeg čelika, od kojih svaka ima dobre performanse u svom specifičnom području primjene.
Svi sadrže 17 do 22% kroma, a bolje vrste čelika također sadrže nikal. Dodavanje molibdena može dodatno poboljšati atmosfersku koroziju, posebno otpornost na koroziju u atmosferama koje sadrže kloride.
Klasifikacija nehrđajućeg čelika
1. Što je nehrđajući čelik i čelik otporan na kiseline?
Odgovor: Nehrđajući čelik je kratica za nehrđajući čelik otporan na kiseline, koji je otporan na slabe korozivne medije poput zraka, pare, vode ili je nehrđajući čelik. Korodirane vrste čelika nazivaju se čelici otporni na kiseline.
Zbog razlike u kemijskom sastavu ta dva čelika, njihova otpornost na koroziju je različita. Obični nehrđajući čelik općenito nije otporan na koroziju uzrokovanu kemijskim medijima, dok je čelik otporan na kiseline općenito nehrđajući.
2. Kako klasificirati nehrđajući čelik?
Odgovor: Prema organizacijskom stanju, može se podijeliti na martenzitni čelik, feritni čelik, austenitni čelik, austenitno-feritni (dupleks) nehrđajući čelik i nehrđajući čelik s precipitacijskim kaljenjem.
(1) Martenzitni čelik: visoka čvrstoća, ali slaba plastičnost i zavarljivost.
Najčešće korištene vrste martenzitnog nehrđajućeg čelika su 1Cr13, 3Cr13 itd. Zbog visokog sadržaja ugljika ima visoku čvrstoću, tvrdoću i otpornost na habanje, ali otpornost na koroziju je nešto slaba, pa se koristi zbog visokih mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju. Potrebni su neki opći dijelovi, kao što su opruge, lopatice parnih turbina, ventili hidrauličnih preša itd.
Ova vrsta čelika se koristi nakon kaljenja i otpuštanja, a žarenje je potrebno nakon kovanja i štancanja.
(2) Feritni čelik: 15% do 30% kroma. Njegova otpornost na koroziju, žilavost i zavarljivost povećavaju se s povećanjem sadržaja kroma, a otpornost na koroziju uzrokovanu kloridnim naponom bolja je od drugih vrsta nehrđajućeg čelika, kao što su Crl7, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 itd.
Zbog visokog sadržaja kroma, njegova otpornost na koroziju i oksidaciju su relativno dobre, ali su mu mehanička svojstva i procesna svojstva loša. Uglavnom se koristi za konstrukcije otporne na kiseline s malim naprezanjem i kao antioksidacijski čelik.
Ova vrsta čelika može se oduprijeti koroziji atmosfere, dušične kiseline i otopine soli, te ima karakteristike dobre otpornosti na oksidaciju na visokim temperaturama i malog koeficijenta toplinskog širenja. Koristi se u opremi za tvornice dušične kiseline i hrane, a može se koristiti i za izradu dijelova koji rade na visokim temperaturama, poput dijelova plinskih turbina itd.
(3) Austenitni čelik: Sadrži više od 18% kroma, a također sadrži oko 8% nikla i malu količinu molibdena, titana, dušika i drugih elemenata. Dobre ukupne performanse, otporan na koroziju uzrokovanu raznim medijima.
Općenito se primjenjuje obrada otopinom, odnosno čelik se zagrijava na 1050-1150 °C, a zatim hladi vodom ili zrakom kako bi se dobila jednofazna austenitna struktura.
(4) Austenitno-feritni (dupleks) nehrđajući čelik: Ima prednosti i austenitnog i feritnog nehrđajućeg čelika te superplastičnost. Austenit i ferit čine otprilike polovicu nehrđajućeg čelika.
U slučaju niskog udjela C, udio Cr je 18% do 28%, a udio Ni je 3% do 10%. Neki čelici također sadrže legirajuće elemente poput Mo, Cu, Si, Nb, Ti i N.
Ova vrsta čelika ima karakteristike i austenitnih i feritnih nehrđajućih čelika. U usporedbi s feritom, ima veću plastičnost i žilavost, ne krhkost na sobnoj temperaturi, značajno poboljšanu otpornost na interkristalnu koroziju i performanse zavarivanja, a istovremeno zadržava čvrstoću. Tijelo od nehrđajućeg čelika je krhko na 475°C, ima visoku toplinsku vodljivost i karakteristike superplastičnosti.
U usporedbi s austenitnim nehrđajućim čelikom, ima visoku čvrstoću i značajno poboljšanu otpornost na interkristalnu koroziju i koroziju uzrokovanu kloridnim naponom. Dupleks nehrđajući čelik ima izvrsnu otpornost na rupičastu koroziju i ujedno je nehrđajući čelik koji štedi nikal.
(5) Nehrđajući čelik s precipitacijskim kaljenjem: matrica je austenit ili martenzit, a najčešće korištene vrste nehrđajućeg čelika s precipitacijskim kaljenjem su 04Cr13Ni8Mo2Al i tako dalje. To je nehrđajući čelik koji se može očvrsnuti (ojačati) precipitacijskim kaljenjem (također poznatim kao kaljenje starenjem).
Prema sastavu, dijeli se na kromirani nehrđajući čelik, krom-nikalni nehrđajući čelik i krom-mangan-dušikov nehrđajući čelik.
(1) Kromirani nehrđajući čelik ima određenu otpornost na koroziju (oksidirajuće kiseline, organske kiseline, kavitacija), otpornost na toplinu i otpornost na habanje te se općenito koristi kao materijal za opremu u elektranama, kemikalijama i naftnoj industriji. Međutim, njegova zavarljivost je slaba i treba obratiti pozornost na proces zavarivanja i uvjete toplinske obrade.
(2) Tijekom zavarivanja, nehrđajući čelik od krom-nikla podvrgava se ponovljenom zagrijavanju kako bi se istaložili karbidi, što će smanjiti otpornost na koroziju i mehanička svojstva.
(3) Čvrstoća, duktilnost, žilavost, oblikovljivost, zavarljivost, otpornost na habanje i koroziju krom-manganskog nehrđajućeg čelika su dobre.
Složeniji problemi u zavarivanju nehrđajućeg čelika i uvod u upotrebu materijala i opreme
1. Zašto je zavarivanje nehrđajućeg čelika teško?
Odgovor: (1) Osjetljivost nehrđajućeg čelika na toplinu je relativno jaka, a vrijeme zadržavanja u temperaturnom rasponu od 450-850 °C je nešto dulje, što značajno smanjuje otpornost zavara i zone utjecaja topline na koroziju;
(2) skloni termičkim pukotinama;
(3) Slaba zaštita i jaka oksidacija na visokim temperaturama;
(4) Koeficijent linearnog širenja je velik i lako je proizvesti veliku deformaciju zavarivanja.
2. Koje se učinkovite tehnološke mjere mogu poduzeti za zavarivanje austenitnog nehrđajućeg čelika?
Odgovor: (1) Strogo odaberite materijale za zavarivanje prema kemijskom sastavu osnovnog metala;
(2) Brzo zavarivanje s malom strujom, mala energija linije smanjuje unos topline;
(3) Žica za zavarivanje tankog promjera, šipka za zavarivanje, bez njihanja, višeslojno višeprolazno zavarivanje;
(4) Prisilno hlađenje zavarenog šava i zone utjecaja topline radi smanjenja vremena zadržavanja na 450-850°C;
(5) Argonska zaštita na stražnjoj strani TIG zavara;
(6) Zavari u kontaktu s korozivnim medijem se konačno zavaruju;
(7) Pasivizacijski tretman zavarenog šava i zone utjecaja topline.
3. Zašto bismo trebali odabrati žicu i elektrodu za zavarivanje serije 25-13 za zavarivanje austenitnog nehrđajućeg čelika, ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika (zavarivanje raznorodnih čelika)?
Odgovor: Za zavarivanje zavarenih spojeva različitih čelika koji spajaju austenitni nehrđajući čelik s ugljičnim čelikom i niskolegiranim čelikom, za zavarivanje se mora koristiti žica za zavarivanje serije 25-13 (309, 309L) i šipka za zavarivanje (austenitni 312, austenitni 307 itd.).
Ako se koriste drugi potrošni materijali za zavarivanje nehrđajućeg čelika, na liniji taljenja na strani ugljičnog i niskolegiranog čelika pojavit će se martenzitna struktura i hladne pukotine.
4. Zašto se za zavarivanje žica od nehrđajućeg čelika koristi zaštitni plin 98%Ar+2%O2?
Odgovor: Tijekom MIG zavarivanja pune žice od nehrđajućeg čelika, ako se čisti plin argon koristi za zaštitu, površinska napetost rastaljene kupke je visoka, a zavar je loše oblikovan, pokazujući "grbavi" oblik zavara. Dodavanje 1 do 2% kisika može smanjiti površinsku napetost rastaljene kupke, a zavar je gladak i lijep.
5. Zašto površina pune žice za zavarivanje nehrđajućeg čelika kod MIG zavara postaje crna? Kako riješiti taj problem?
Odgovor: Brzina MIG zavarivanja pune žice za zavarivanje nehrđajućeg čelika je relativno velika (30-60 cm/min). Kada mlaznica zaštitnog plina dođe do prednjeg područja rastaljenog taloga, zavareni šav je još uvijek u usijanom stanju visoke temperature, lako oksidira zrakom, a na površini se stvaraju oksidi. Zavareni spojevi su crni. Metoda pasivizacije kiseljenjem može ukloniti crnu kožicu i vratiti izvornu površinsku boju nehrđajućeg čelika.
6. Zašto je za zavarivanje pune žice od nehrđajućeg čelika potrebno pulsirajuće napajanje kako bi se postigao prijelaz mlaza i zavarivanje bez prskanja?
Odgovor: Kod MIG zavarivanja punom žicom od nehrđajućeg čelika, žicom za zavarivanje φ1.2, kada je struja I ≥ 260 ~ 280A, može se ostvariti prijelaz mlaza; kapljica je kratkospojni prijelaz s manjom vrijednošću i velikom količinom prskanja, što se općenito ne preporučuje.
Samo korištenjem MIG napajanja s pulsom, pulsna kapljica može prijeći s male na veliku specifikaciju (odaberite minimalnu ili maksimalnu vrijednost prema promjeru žice), zavarivanje bez prskanja.
7. Zašto je žica za zavarivanje nehrđajućeg čelika s fluksnom jezgrom zaštićena CO2 plinom umjesto pulsirajućim napajanjem?
Odgovor: Trenutno se često koristi žica za zavarivanje nehrđajućeg čelika s fluksom (kao što su 308, 309 itd.), formula fluksa u žici za zavarivanje razvija se prema kemijskoj metalurškoj reakciji zavarivanja pod zaštitom plina CO2, tako da općenito nema potrebe za pulsirajućim napajanjem za zavarivanje (napajanje s pulsom u osnovi treba koristiti miješani plin). Ako želite unaprijed ući u prijelaz kapljica, možete koristiti i pulsirajući izvor napajanja ili konvencionalni model zavarivanja u zaštiti plina sa zavarivanjem miješanim plinom.
Vrijeme objave: 24. ožujka 2023.