Rostfritt stål är en typ av stål som innehåller krom, vilket ger det stark rostbeständighet. Baserat på sin struktur klassificeras rostfritt stål i fyra huvudtyper: austenitisk, ferritisk, martensitisk ochduplex rostfritt stål. Varje typ har unika egenskaper och specifika svetskrav.
Rostfritt stål tillverkas genom att tillsätta krom till stål, vilket skapar ett passiverat tillstånd som gör materialet motståndskraftigt mot rost. För att denna egenskap ska vara effektiv måste kromhalten vara minst 12 %. För att ytterligare förbättra korrosionsbeständigheten tillsätts ofta element som nickel och molybden för att stärka passiveringsskiktet.
I allmänhet omfattar "rostfritt stål" i stort sett både rostfritt och syrafast stål. Även om rostfritt stål inte alltid är syrabeständigt, erbjuder syrabeständigt stål vanligtvis överlägsen rostbeständighet på grund av dess förbättrade kemiska sammansättning.
Austenitiskt rostfritt stål och dess svetsegenskaper
Austenitiskt rostfritt stål innehåller en hög andel krom och nickel, vilket vanligtvis bildar en helt austenitisk struktur vid rumstemperatur. Detta stål erbjuder utmärkt plasticitet, seghet och korrosionsbeständighet. Under svetsning innebär det dock flera utmaningar:
Intergranulär korrosion:
När austenitiskt rostfritt stål förblir inom temperaturområdet 450 grader till 850 grader under en längre period, kan Cr23C6-karbider fällas ut vid korngränserna, skapa kromutarmade zoner och orsaka intergranulär korrosion. Förebyggande åtgärder inkluderar användning av ultralågt kolhalt eller stabiliserade svetsmaterial med element som titan eller niob, tillämpning av svetstekniker med låg värmeinmatning och behandling av lösning efter svetsning.
Heta sprickor:
På grund av sin höga värmeutvidgningskoefficient upplever austenitiskt rostfritt stål betydande krympspänningar under kylning, vilket gör det benäget att spricka i värmen. För att förhindra detta kan svetsmetallsammansättningen justeras för att bilda en duplexstruktur, med ferrithalten kontrollerad mellan 3% och 5%. Dessutom kan valet av lämplig elektrodbeläggning minska risken för sprickbildning.
Spänningskorrosion:
Svetsade fogar i austenitiskt rostfritt stål kan uppleva fördröjda sprickbildningar under dragpåkänning i specifika korrosiva miljöer. Förebyggande strategier inkluderar val av kompatibla svetsmaterial, säkerställande av korrekt matchning mellan svets och basmetall, användning av lämpliga svetsprocesser och tillämpning av spänningsavlastningsbehandling efter svetsning.
Dålig svetsbildning:
På grund av dess höga legeringsinnehåll och den smälta poolens låga flytbarhet kan austenitiskt rostfritt stål resultera i dålig svetsytas kvalitet. För att förbättra svetsbildningen kan tekniker som TIG-svetsning (volfram inert gas) för rotpassager, styrning av den värmepåverkade zonens sensibiliseringstemperaturområde och tillämpning av smal svetssträngsteknik användas.
Ferritiskt rostfritt stål och dess svetsegenskaper
Ferritiskt rostfritt stål innehåller 10,5 % till 30 % krom och har en kroppscentrerad kubisk gitterstruktur. Det saknar vanligtvis nickel men kan innehålla små mängder molybden, titan eller niob för förbättrade egenskaper. Detta stål har hög värmeledningsförmåga, låg termisk expansion och utmärkt oxidations- och spänningskorrosionsbeständighet. Dess svetsegenskaper inkluderar:
Svetsbarhet:
På grund av sin låga värmeutvidgningskoefficient tenderar ferritiskt rostfritt stål att utveckla svetsspänningar, vilket kan orsaka sprickbildning. Förvärmning före svetsning och långsam nedkylning efteråt är avgörande för att minimera stress och undvika sprickbildning.
Intergranulär korrosion:
Ferritiskt rostfritt stål är utsatt för intergranulär korrosion, särskilt när kolhalten är hög. För att minska denna risk rekommenderas användning av lågkolhaltiga eller stabiliserade svetsmaterial.
Korrosionsbeständighet:
Ferritiskt rostfritt stål ger bättre korrosionsbeständighet än austenitiskt316 rostfritt stål, särskilt i miljöer med hög klorhalt. Detta gör den lämplig för aggressiva korrosiva förhållanden.
Mekaniska egenskaper:
Ferritiskt rostfritt stål har något högre sträck- och draghållfasthet än lågkolhaltigt stål, men lägre duktilitet. Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt att bibehålla svetsplasticitet och seghet under svetsning.
Sprödhet:
Ferritiskt rostfritt stål kan bli skört vid rumstemperatur, särskilt högkromkvaliteter. Att kontrollera nedkylningshastigheten under svetsning och tillämpa lämplig värmebehandling efter svetsning kan lindra detta problem.
Sprödhet vid hög temperatur:
Vid förhöjda temperaturer kan ferritiskt rostfritt stål uppleva sprödhet på grund av karbidutfällning. Denna risk kan minimeras genom att kontrollera stålets kol- och kvävehalt.
Martensitiskt rostfritt stål och dess svetsegenskaper
Martensitiskt rostfritt stål är ett rostfritt stål med hög kolhalt med en kroppscentrerad kubisk gallerstruktur. Den uppnår hög hållfasthet och hårdhet genom värmebehandling men har relativt låg plasticitet och seghet. Viktiga svetsegenskaper inkluderar:
Härdningstendens:
Martensitiskt rostfritt stål tenderar att bilda en hård och spröd martensitisk struktur vid kylning efter svetsning, vilket ökar risken för sprödhet och sprickbildning i svetsfogar.
Förvärmning och eftervärmebehandling:
För att minska svetsspänningen och förhindra sprickbildning är förvärmning före svetsning och applicering av värmebehandling efter svetsning väsentliga. Dessa åtgärder hjälper till att återställa segheten i det svetsade området.
Svetssprickor:
På grund av sin härdbarhet och svetsspänning är martensitiskt rostfritt stål benäget att kallspricka, speciellt om förvärmning och eftervärmebehandling inte utförs korrekt.
Val av svetsmaterial:
Att välja lämpliga svetsmaterial är avgörande. Elektroder med låg vätehalt eller svetstrådar som matchar modermaterialets kemiska sammansättning används vanligtvis för att minska sprickrisken.
Svetsprocess:
Att välja rätt svetsprocess, såsom bågsvetsning eller TIG-svetsning, och kontroll av svetsparametrar är avgörande för att uppnå högkvalitativa svetsar.
Kylhastighet:
Kylhastigheten efter svetsning påverkar svetskvaliteten avsevärt. Snabb kylning ökar risken för härdning och sprickbildning, medan långsam kylning kan minska segheten i det svetsade området.
Så att säkerställa hög svetskvalitet och prestanda innebär att man väljer lämpliga svetsmaterial, kontrollerar svetsparametrar och utför lämpliga eftersvetsbehandlingar. En grundlig förståelse för svetsegenskaperna hos rostfritt stål är avgörande för att designa och tillverka hållbara maskiner.
