Dicas de soldagem de aço inoxidável austenítico

O aço inoxidável austenítico é o tipo de aço inoxidável mais amplamente utilizado, principalmente do tipo Cr18-Ni8, Cr25-Ni20, Cr25-Ni35. A soldagem de aço inoxidável austenítico tem características óbvias:

  • Soldagem de trincas a quente.

O aço inoxidável austenítico é fácil de formar uma estrutura de grão colunar volumoso quando as peças da junta de soldagem de alta temperatura e tempo de retenção são mais longos devido à pequena condutividade térmica e ao grande coeficiente de expansão linear. No processo de solidificação, se o teor de enxofre, fósforo, estanho, antimônio, nióbio e outras impurezas do elemento forem maiores, isso leva à formação de baixo ponto de fusão eutético entre os grãos. Quando a junta soldada é submetida a altas tensões de tração, rachaduras de solidificação são facilmente formadas na costura de solda e rachaduras de liquefação são facilmente formadas na zona afetada pelo calor, que são rachaduras térmicas de soldagem. O método mais eficaz para prevenir a trinca a quente é reduzir os elementos de impureza que são fáceis de produzir eutéticos de baixo ponto de fusão em aço e materiais de soldagem e fazer com que o aço inoxidável austenítico Cr - Ni contenha 4% ~ 12% de estrutura de ferrita.

  • Corrosão intergranular.

De acordo com a teoria do esgotamento do cromo, a precipitação do carboneto de cromo na superfície intergranular, resultando no esgotamento do cromo no contorno do grão, é a principal razão para a corrosão intergranular. Portanto, a escolha de graus de carbono ultrabaixo ou materiais de soldagem contendo elementos estabilizados como nióbio e titânio são as principais medidas para prevenir a corrosão intergranular.

  • Rachadura por corrosão sob tensão.

A corrosão sob tensão (SCC) é geralmente apresentada como uma falha frágil, e o tempo de processamento da falha é curto e o dano é sério. A tensão residual de soldagem é a principal causa de corrosão sob tensão no aço inoxidável austenítico. A mudança na microestrutura da junta soldada ou a concentração de tensões do meio corrosivo local também são os motivos.

  • Fragilização da fase σ das juntas soldadas

A fase σ é um tipo de composto intermetálico frágil que se concentra principalmente no contorno de grão dos grãos colunares. Para aço inoxidável austenítico Cr-Ni, especialmente para aço inoxidável Ni-Cr-Mo, é propenso à transição de fase δ-σ e a mudança será mais óbvia quando o teor de ferrita δ nas juntas de solda for superior a 12%, tornando fragilização óbvia no metal de solda, é por isso que a quantidade de ferrita delta da camada de superfície da parede do reator de hidrogenação da parede quente será controlada em 3% ~ 10%.

Qual material de soldagem é adequado para soldagem de aço inoxidável 304?

O material de soldagem do tipo 308 é recomendado ao soldar aço inoxidável 304 porque os elementos adicionais em aço inoxidável 308 podem estabilizar melhor a zona de solda. Fios 308L também são uma opção aceitável.

O teor de carbono do aço inoxidável de baixo carbono é inferior a 0.03%, enquanto o aço inoxidável padrão pode conter até 0.08% de teor de carbono. Os fabricantes devem dar atenção especial ao uso de materiais de soldagem de carbono L, porque seu baixo teor de carbono reduz a tendência à corrosão intergranular. Os fabricantes de soldagem GMAW também usam soldas 3XXSi, como 308LSi or 316LSi porque o Si melhora a umectação das soldas. Nos casos em que a soldagem tem uma alta saliência ou onde a conexão da piscina é ruim na ponta do filete ou solda sobreposta, o uso de um fio com proteção de ar contendo Si pode umedecer a solda e aumentar a taxa de depósito. Os materiais de soldagem do tipo 347 com uma pequena quantidade de Nb podem ser selecionados se a precipitação de carboneto for considerada.

Como soldar aço inoxidável e aço carbono?

Algumas peças estruturais são soldadas à superfície de aço carbono com uma camada resistente à corrosão para reduzir custos. Ao soldar aço carbono em liga de metal base, o uso de material de soldagem com maior teor de liga pode equilibrar a taxa de diluição na solda. Por exemplo, ao soldar aço carbono e aço inoxidável 304 ou 316, bem como outros aços inoxidáveis ​​diferentes, o fio ou eletrodo 309L é uma escolha adequada.

Se você deseja obter um conteúdo maior de Cr, use 312 soldagem material. É importante ressaltar que a taxa de expansão térmica do aço inoxidável austenítico é 50% superior à do aço carbono. Durante a soldagem, a diferença na taxa de expansão térmica produzirá tensões internas, que levarão à trinca. Neste caso, é necessário selecionar o material de soldagem adequado ou especificar o processo de soldagem adequado (Fig. 1). Ele mostra que ao soldar aço carbono e aço inoxidável, a deformação de empenamento causada por diferentes taxas de expansão térmica precisa de mais compensação.

Qual é a preparação pré-soldagem adequada?

Antes de soldar, use solvente sem cloro para remover graxa, marcas e poeira para evitar a resistência à corrosão do material de base de aço inoxidável do aço carbono. Algumas empresas usam armazenamento separado de aço inoxidável e aço carbono para evitar contaminação cruzada. Quando rebolos especiais e escovas com aço inoxidável são usados ​​para limpar a área ao redor dos chanfros, às vezes é necessário fazer uma limpeza secundária das juntas. Como a operação de compensação do eletrodo da soldagem de aço inoxidável é mais difícil do que a do aço carbono, a limpeza da junta é importante.

Qual é o tratamento pós-soldagem correto?

Em primeiro lugar, vamos lembrar que a razão pela qual o aço inoxidável não enferruja é que o Cr e O reagem na superfície do material para gerar uma camada da densa camada de óxido e desempenham um papel protetor. A ferrugem do aço inoxidável é causada pela precipitação de carboneto e aquecimento durante o processo de soldagem resultando na formação de óxido de ferro na superfície de soldagem. Soldagens perfeitas no estado de soldagem também podem produzir cortes inferiores na área enferrujada no limite da zona afetada pelo calor de soldagem dentro de 24 horas. Portanto, para regenerar o novo óxido de cromo, o aço inoxidável precisa ser polido, decapado, lixado ou lavado após a soldagem.

Como controlar a precipitação de carboneto em aço inoxidável austenítico?

Quando o conteúdo de carbono excede 0.02% em 800-1600 ℉, C se difunde para os limites dos grãos austeníticos e reage com o Cr nos limites dos grãos para formar carbonetos de cromo. Se uma grande quantidade de Cr for curada pelo elemento C, a resistência à corrosão do aço inoxidável diminuirá e ocorrerá corrosão intergranular quando exposto a um ambiente corrosivo. Os resultados experimentais mostram que a corrosão intergranular ocorre na zona afetada pelo calor de soldagem no tanque de água com meio corrosivo. Usar materiais de soldagem com baixo teor de carbono ou ligas especiais pode reduzir a tendência de precipitação de carboneto e aumentar a resistência à corrosão. Nb e Ti também podem ser adicionados para solidificar C. Comparado com Cr, os elementos Nb e Ti têm uma afinidade maior com C. grau 347 o material de soldagem é projetado para este propósito.

Por que os fios de aço inoxidável são magnéticos?

Os aços inoxidáveis ​​com estrutura totalmente austenítica não são magnéticos. No entanto, a temperatura de soldagem mais elevada faz com que os grãos na microestrutura cresçam e a suscetibilidade a trincas aumenta após a soldagem. Para reduzir a sensibilidade à trinca térmica, o fabricante de consumíveis de soldagem adiciona elementos formadores de ferrita ao material de soldagem (Fig. 2). A fase de ferrita reduz o tamanho do grão de austenita e aumenta a resistência a trincas. A figura a seguir mostra a fase de ferrita (parte cinza) distribuída na matriz de austenita no material de soldagem 309L.

O ímã não adere firmemente ao metal de solda austenítico, mas uma leve sucção pode ser sentida ao ser lançado. Isso também leva alguns usuários a acreditar que o produto está rotulado incorretamente ou que o material de solda incorreto está sendo usado (especialmente quando o rótulo é removido da embalagem). A quantidade de ferrita no material de soldagem depende da temperatura de serviço da aplicação. O excesso de ferrita, por exemplo, reduz a tenacidade em baixas temperaturas. Como resultado, a quantidade de ferrita para materiais de soldagem de grau 308 usados ​​em dutos de GNL está entre 3 e 6, enquanto a contagem de ferrite para materiais de soldagem padrão Tipo 308 é 8. Em suma, os materiais de soldagem podem parecer semelhantes, mas até mesmo pequenas diferenças em a composição às vezes pode fazer uma grande diferença.

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