Suggerimenti per la saldatura dell'acciaio inossidabile austenitico

L'acciaio inossidabile austenitico è il tipo di acciaio inossidabile più utilizzato, principalmente del tipo Cr18-Ni8, Cr25-Ni20, Cr25-Ni35. La saldatura dell'acciaio inossidabile austenitico ha caratteristiche evidenti:

• Saldatura a caldo.

L'acciaio inossidabile austenitico è facile che si formi una struttura a grani colonnari ingombranti quando le parti del giunto di saldatura sono ad alta temperatura e il tempo di ritenzione è più lungo, a causa della piccola conducibilità termica e del grande coefficiente di espansione lineare. Nel processo di solidificazione, se il contenuto di zolfo, fosforo, stagno, antimonio, niobio e altre impurità è più elevato, si forma un'eutettica a basso punto di fusione tra i grani. Quando il giunto saldato è sottoposto a elevate sollecitazioni di trazione, è facile che si formino cricche di solidificazione nel cordone di saldatura e cricche di liquefazione nella zona termicamente interessata, ovvero cricche termiche di saldatura. Il metodo più efficace per prevenire le cricche a caldo è quello di ridurre gli elementi di impurità che producono facilmente eutettici a basso punto di fusione nell'acciaio e nei materiali di saldatura e di far sì che l'acciaio inossidabile austenitico al Cr-Ni contenga una struttura ferritica 4% - 12%.

• Corrosione intergranulare.

Secondo la teoria della deplezione del cromo, la precipitazione del carburo di cromo sulla superficie intergranulare, con conseguente deplezione del cromo al confine dei grani, è la causa principale della corrosione intergranulare. Pertanto, la scelta di qualità a bassissimo tenore di carbonio o di materiali di saldatura contenenti elementi stabilizzati come il niobio e il titanio sono le misure principali per prevenire la corrosione intergranulare.

• Cricche da corrosione sotto sforzo.

La cricca da tensocorrosione (SCC) si presenta solitamente come un cedimento fragile, il cui tempo di lavorazione è breve e il danno è grave. Le tensioni residue di saldatura sono la causa principale della cricca da tensocorrosione negli acciai inossidabili austenitici. Anche il cambiamento della microstruttura del giunto saldato o la concentrazione di tensioni dei mezzi corrosivi locali ne sono le cause.

• Infragilimento di fase σ dei giunti saldati

La fase σ è un tipo di composto intermetallico fragile che si concentra principalmente nel confine di grano dei grani colonnari. L'acciaio inossidabile austenitico Cr-Ni, in particolare l'acciaio inossidabile Ni-Cr-Mo, è soggetto alla transizione di fase δ-σ e il cambiamento sarà più evidente quando il contenuto di ferrite δ nei giunti di saldatura è superiore a 12%, rendendo evidente l'infragilimento del metallo saldato; per questo motivo la quantità di ferrite delta dello strato superficiale della parete del reattore di idrogenazione a caldo sarà controllata in 3%~10%.

Quale materiale di saldatura è adatto alla saldatura dell'acciaio inox 304?

Il materiale di saldatura di tipo 308 è consigliato quando si salda l'acciaio inossidabile 304, perché gli elementi aggiuntivi dell'acciaio inossidabile 308 possono stabilizzare meglio la zona di saldatura. Fili 308L sono un'opzione accettabile.

Il contenuto di carbonio dell'acciaio inossidabile a basso tenore di carbonio è inferiore a 0,03%, mentre l'acciaio inossidabile standard può contenere fino a 0,08% di carbonio. I produttori dovrebbero prestare particolare attenzione all'uso di materiali di saldatura a basso tenore di carbonio, perché il loro basso contenuto di carbonio riduce la tendenza alla corrosione intergranulare. I produttori di saldature GMAW utilizzano anche saldature 3XXSi, come ad esempio 308LSi o 316LSi perché il Si migliora l'umidificazione delle saldature. Nei casi in cui la saldatura presenta un'alta gobba o in cui la connessione del bagno è scarsa in corrispondenza della punta del filetto o del giro di saldatura, l'uso di un filo schermato ad aria contenente Si può inumidire la saldatura e aumentare il tasso di deposito. Se si considera la precipitazione dei carburi, si possono scegliere materiali di saldatura di tipo 347 con una piccola quantità di Nb.

Come saldare l'acciaio inossidabile e l'acciaio al carbonio?

Alcune parti strutturali sono saldate sulla superficie dell'acciaio al carbonio con uno strato resistente alla corrosione per ridurre i costi. Quando si salda l'acciaio al carbonio con metalli di base legati, l'uso di materiale di saldatura a più alto contenuto di lega può bilanciare il tasso di diluizione nella saldatura. Ad esempio, per la saldatura di acciaio al carbonio e acciaio inossidabile 304 o 316, nonché di altri acciai inossidabili dissimili, il filo o l'elettrodo 309L sono la scelta più adatta.

Se si vuole ottenere un contenuto di Cr più elevato, usare 312 saldatura materiale. Va sottolineato che il tasso di espansione termica dell'acciaio inossidabile austenitico è 50% superiore a quello dell'acciaio al carbonio. Durante la saldatura, la differenza nel tasso di espansione termica produrrà tensioni interne che porteranno alla formazione di cricche. In questo caso, è necessario selezionare il materiale di saldatura appropriato o specificare il processo di saldatura appropriato (Fig. 1). Si vede che quando si saldano acciaio al carbonio e acciaio inossidabile, la deformazione causata dai diversi tassi di espansione termica necessita di una maggiore compensazione.

Qual è la corretta preparazione pre-saldatura?

Prima della saldatura, utilizzare un solvente privo di cloro per rimuovere grasso, impronte e polvere, per evitare che la resistenza alla corrosione del materiale di base dell'acciaio inossidabile venga compromessa dall'acciaio al carbonio. Alcune aziende utilizzano uno stoccaggio separato dell'acciaio inossidabile e dell'acciaio al carbonio per evitare la contaminazione incrociata. Quando si utilizzano mole e spazzole speciali in acciaio inox per pulire l'area intorno agli smussi, a volte è necessario eseguire una pulizia secondaria dei giunti. Poiché l'operazione di compensazione dell'elettrodo nella saldatura dell'acciaio inossidabile è più difficile di quella dell'acciaio al carbonio, la pulizia dei giunti è importante.

Qual è il corretto trattamento post-saldatura?

Innanzitutto, ricordiamo che il motivo per cui l'acciaio inossidabile non arrugginisce è che Cr e O reagiscono sulla superficie del materiale per generare uno strato di ossido denso, svolgendo un ruolo protettivo. La ruggine dell'acciaio inossidabile è causata dalla precipitazione del carburo e dal riscaldamento durante il processo di saldatura, con conseguente formazione di ossido di ferro sulla superficie di saldatura. Le saldature perfette allo stato di saldatura possono anche produrre un sottosquadro nell'area arrugginita al confine della zona termicamente influenzata dalla saldatura entro 24 ore. Pertanto, per rigenerare il nuovo ossido di cromo, l'acciaio inossidabile deve essere lucidato, decapato, levigato o lavato dopo la saldatura.

Come controllare la precipitazione dei carburi negli acciai inossidabili austenitici?

Quando il contenuto di carbonio supera 0,02% a 800-1600℉, il C si diffonde ai bordi dei grani austenitici e reagisce con il Cr ai bordi dei grani per formare carburi di cromo. Se una grande quantità di Cr viene polimerizzata dall'elemento C, la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile diminuisce e si verifica la corrosione intergranulare quando esposto a un ambiente corrosivo. I risultati sperimentali mostrano che la corrosione intergranulare si verifica nella zona termicamente interessata dalla saldatura nel serbatoio dell'acqua con mezzi corrosivi. L'utilizzo di materiali di saldatura a basso tenore di carbonio o di leghe speciali può ridurre la tendenza alla precipitazione dei carburi e migliorare la resistenza alla corrosione. Anche Nb e Ti possono essere aggiunti per solidificare il C. Rispetto al Cr, gli elementi Nb e Ti hanno una maggiore affinità con il C. Il C è stato sottoposto a un processo di fusione. grado347 Il materiale di saldatura è stato progettato per questo scopo.

Perché i fili di acciaio inossidabile sono magnetici?

Gli acciai inossidabili con struttura completamente austenitica sono amagnetici. Tuttavia, la temperatura di saldatura più elevata fa sì che i grani della microstruttura si ingrandiscano e che la suscettibilità alle cricche aumenti dopo la saldatura. Per ridurre la sensibilità alle cricche termiche, il produttore di materiali di consumo per la saldatura aggiunge elementi di formazione di ferrite al materiale di saldatura (Fig. 2). La fase di ferrite riduce la dimensione dei grani di austenite e aumenta la resistenza alle cricche. L'immagine seguente mostra la fase di ferrite (parte grigia) distribuita sulla matrice di austenite nel materiale di saldatura 309L.

Il magnete non aderisce saldamente al metallo saldato austenitico, ma si avverte una leggera aspirazione quando viene lanciato. Ciò induce alcuni utenti a pensare che il prodotto sia etichettato in modo errato o che sia stato utilizzato il materiale di saldatura sbagliato (soprattutto quando l'etichetta viene rimossa dalla confezione). La quantità di ferrite nel materiale di saldatura dipende dalla temperatura di servizio dell'applicazione. Un eccesso di ferrite, ad esempio, riduce la tenacità alle basse temperature. Di conseguenza, la quantità di ferrite per i materiali di saldatura di grado 308 utilizzati nelle condutture di GNL è compresa tra 3 e 6, mentre la quantità di ferrite per i materiali di saldatura standard di tipo 308 è di 8. In breve, i materiali di saldatura possono sembrare simili, ma anche piccole differenze nella composizione possono talvolta fare una grande differenza.