Нержавіюча сталь (нержавіюча сталь)— це абревіатура від нержавіюча кислотостійка сталь, а марки сталі, стійкі до слабких агресивних середовищ, таких як повітря, пара, вода, або мають властивості нержавіючої сталі, називаються нержавіючою сталлю.
Термін "нержавіюча сталь«не просто стосується одного виду нержавіючої сталі, а стосується понад ста видів промислової нержавіючої сталі, кожен з яких має хороші характеристики у своїй конкретній галузі застосування».
Всі вони містять від 17 до 22% хрому, а кращі марки сталі також містять нікель. Додавання молібдену може ще більше покращити атмосферну корозію, особливо стійкість до корозії в атмосферах, що містять хлориди.
Класифікація нержавіючої сталі
1. Що таке нержавіюча сталь та кислотостійка сталь?
Відповідь: Нержавіюча сталь – це абревіатура від нержавіюча кислотостійка сталь, яка стійка до слабких агресивних середовищ, таких як повітря, пара, вода, або має нержавіючу сталь. Кородовані марки сталі називаються кислотостійкими сталями.
Через різницю в хімічному складі цих двох матеріалів, їхня корозійна стійкість різна. Звичайна нержавіюча сталь, як правило, нестійка до корозії в хімічному середовищі, тоді як кислотостійка сталь, як правило, є нержавіючою.
2. Як класифікувати нержавіючу сталь?
Відповідь: За організаційним станом її можна розділити на мартенситну сталь, феритну сталь, аустенітну сталь, аустенітно-феритну (дуплексну) нержавіючу сталь та нержавіючу сталь, що твердне дисперсійним способом.
(1) Мартенситна сталь: висока міцність, але погана пластичність і зварюваність.
Найчастіше використовуються марки мартенситної нержавіючої сталі 1Cr13, 3Cr13 тощо. Через високий вміст вуглецю вона має високу міцність, твердість та зносостійкість, але корозійна стійкість дещо низька, тому її використовують для отримання високих механічних властивостей та корозійної стійкості. Потрібні деякі загальні деталі, такі як пружини, лопаті парових турбін, клапани гідравлічних пресів тощо.
Цей тип сталі використовується після гартування та відпуску, а відпал потрібен після кування та штампування.
(2) Феритна сталь: від 15% до 30% хрому. Її корозійна стійкість, міцність та зварюваність зростають зі збільшенням вмісту хрому, а її стійкість до хлоридної корозії під напругою краща, ніж у інших видів нержавіючої сталі, таких як Crl7, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 тощо.
Через високий вміст хрому його стійкість до корозії та окислення є відносно хорошою, але його механічні властивості та технологічні характеристики погані. Він здебільшого використовується для кислотостійких конструкцій з низьким навантаженням та як антиокислювальна сталь.
Цей тип сталі стійкий до корозії в атмосфері, азотній кислоті та сольових розчинах, а також має хорошу стійкість до окислення за високих температур та малий коефіцієнт теплового розширення. Він використовується в обладнанні для виробництва азотної кислоти та харчових продуктів, а також може бути використаний для виготовлення деталей, що працюють за високих температур, таких як деталі газових турбін тощо.
(3) Аустенітна сталь: містить понад 18% хрому, а також близько 8% нікелю та невелику кількість молібдену, титану, азоту та інших елементів. Має гарні загальні характеристики, стійка до корозії в різних середовищах.
Зазвичай застосовується обробка на розчин, тобто сталь нагрівають до 1050-1150 °C, а потім охолоджують водою або повітрям для отримання однофазної аустенітної структури.
(4) Аустенітно-феритна (дуплексна) нержавіюча сталь: вона має переваги як аустенітної, так і феритної нержавіючої сталі, а також має надпластичність. Аустеніт і ферит становлять приблизно половину нержавіючої сталі.
У випадку низького вмісту C вміст Cr становить від 18% до 28%, а вміст Ni — від 3% до 10%. Деякі сталі також містять легуючі елементи, такі як Mo, Cu, Si, Nb, Ti та N.
Цей тип сталі має характеристики як аустенітних, так і феритних нержавіючих сталей. Порівняно з феритом, він має вищу пластичність і в'язкість, не є крихким за кімнатної температури, значно покращену стійкість до міжкристалічної корозії та зварювальні характеристики, зберігаючи при цьому властивості заліза. Корпус нержавіючої сталі стає крихким при 475°C, має високу теплопровідність та має характеристики надпластичності.
Порівняно з аустенітною нержавіючою сталлю, вона має високу міцність та значно покращену стійкість до міжкристалічної корозії та хлоридної корозії під напругою. Дуплексна нержавіюча сталь має чудову стійкість до точкової корозії, а також є нікельзберігаючим матеріалом.
(5) Дисперсійно-гартуюча нержавіюча сталь: матрицею є аустеніт або мартенсит, а поширеними марками дисперсійно-гартуючої нержавіючої сталі є 04Cr13Ni8Mo2Al тощо. Це нержавіюча сталь, яку можна загартувати (зміцнити) дисперсійним гартуванням (також відомим як старіння).
За складом вона поділяється на хромову нержавіючу сталь, хромонікелеву нержавіючу сталь та хромомарганцеву азотисту нержавіючу сталь.
(1) Хромована нержавіюча сталь має певну стійкість до корозії (окислювальна кислота, органічна кислота, кавітація), термостійкість та зносостійкість, і зазвичай використовується як матеріал для обладнання на електростанціях, у хімічній та нафтовій промисловості. Однак її зварюваність низька, тому слід звертати увагу на процес зварювання та умови термічної обробки.
(2) Під час зварювання хромонікелева нержавіюча сталь піддається багаторазовому нагріванню для виділення карбідів, що знижує корозійну стійкість та механічні властивості.
(3) Міцність, пластичність, в'язкість, формуваність, зварюваність, зносостійкість та корозійна стійкість хромомарганцевої нержавіючої сталі є хорошими.
Складні проблеми зварювання нержавіючої сталі та введення у використання матеріалів та обладнання
1. Чому зварювання нержавіючої сталі є складним?
Відповідь: (1) Термочутливість нержавіючої сталі є відносно високою, а час перебування в діапазоні температур 450-850 °C дещо довший, що значно знижує корозійну стійкість зварного шва та зони термічного впливу;
(2) схильні до термічних тріщин;
(3) Поганий захист та сильне окислення за високої температури;
(4) Коефіцієнт лінійного розширення великий, і легко створити велику деформацію зварювання.
2. Які ефективні технологічні заходи можна вжити для зварювання аустенітної нержавіючої сталі?
Відповідь: (1) Суворо вибирайте зварювальні матеріали відповідно до хімічного складу основного металу;
(2) Швидке зварювання малим струмом, мала енергія лінії зменшує введення тепла;
(3) Зварювальний дріт тонкого діаметра, зварювальний стрижень, без розгойдування, багатошарове багатопрохідне зварювання;
(4) Примусове охолодження зварного шва та зони термічного впливу для скорочення часу перебування при 450-850°C;
(5) Аргоновий захист на зворотному боці зварного шва TIG;
(6) Зварні шви, що контактують з агресивним середовищем, остаточно зварюються;
(7) Пасиваційна обробка зварного шва та зони термічного впливу.
3. Чому варто обрати зварювальний дріт та електрод серії 25-13 для зварювання аустенітної нержавіючої сталі, вуглецевої сталі та низьколегованої сталі (зварювання різнорідних сталей)?
Відповідь: Для зварювання зварних з'єднань різнорідних сталей, що з'єднують аустенітну нержавіючу сталь з вуглецевою сталлю та низьколегованою сталлю, для наплавленого металу необхідно використовувати зварювальний дріт серії 25-13 (309, 309L) та зварювальний стрижень (аустенітний 312, аустенітний 307 тощо).
Якщо використовуються інші зварювальні матеріали з нержавіючої сталі, на лінії плавлення з боку вуглецевої та низьколегованої сталі з'явиться мартенситна структура та холодні тріщини.
4. Чому для зварювальних дротів з нержавіючої сталі з твердим покриттям використовується захисний газ 98%Ar+2%O2?
Відповідь: Під час зварювання MIG суцільним дротом з нержавіючої сталі, якщо для захисту використовується чистий аргоновий газ, поверхневий натяг розплавленої ванни буде високим, а зварний шов погано сформується, демонструючи «горбату» форму шва. Додавання 1-2% кисню може зменшити поверхневий натяг розплавленої ванни, а зварний шов буде гладким і красивим.
5. Чому поверхня суцільного зварювального дроту з нержавіючої сталі, отриманого методом MIG, чорніє? Як вирішити цю проблему?
Відповідь: Швидкість зварювання MIG суцільним зварювальним дротом з нержавіючої сталі відносно висока (30-60 см/хв). Коли сопло захисного газу досягає передньої зони розплавленої ванни, зварний шов все ще знаходиться в розпеченому стані високої температури, який легко окислюється повітрям, і на поверхні утворюються оксиди. Зварні шви чорні. Метод травлення-пасивації може видалити чорну плівку та відновити початковий колір поверхні нержавіючої сталі.
6. Чому для зварювального дроту з нержавіючої сталі з суцільним покриттям потрібне імпульсне джерело живлення для досягнення переходу струменя та зварювання без розбризкування?
Відповідь: Під час зварювання MIG суцільним дротом з нержавіючої сталі, зварювальним дротом φ1.2, коли струм I ≥ 260 ~ 280A, можливий струменевий перехід; при меншому значенні краплі відбувається перехід короткого замикання, а розбризкування велике, що зазвичай не рекомендується.
Тільки за допомогою імпульсного джерела живлення MIG можна забезпечити перехід імпульсної краплі від малого до великого значення (виберіть мінімальне або максимальне значення залежно від діаметра дроту) та зварювання без розбризкування.
7. Чому зварювальний дріт з флюсовою порошковою основою з нержавіючої сталі захищений газом CO2, а не імпульсним джерелом живлення?
Відповідь: Наразі широко використовується зварювальний дріт з нержавіючої сталі з флюсовим порошком (наприклад, 308, 309 тощо), формула зварювального флюсу в дроті розробляється відповідно до хімічної металургійної реакції зварювання під захистом газу CO2, тому загалом немає потреби в імпульсному джерелі живлення для дугового зварювання (джерело живлення з імпульсним живленням в основному потребує використання змішаного газу). Якщо ви хочете заздалегідь увійти в перехід крапель, ви також можете використовувати імпульсне джерело живлення або звичайну модель зварювання в захисному газі зі змішаним газовим зварюванням.
Час публікації: 24 березня 2023 р.