Nerūsējošais tērauds ir tērauda veids, kas satur hromu, nodrošinot tam spēcīgu izturību pret rūsu. Pamatojoties uz tā struktūru, nerūsējošais tērauds ir iedalīts četros galvenajos veidos: austenīta, ferīta, martensīta undupleksais nerūsējošais tērauds. Katram tipam ir unikālas īpašības un īpašas metināšanas prasības.
Nerūsējošais tērauds tiek ražots, pievienojot tēraudam hromu, radot pasivētu stāvokli, kas padara materiālu izturīgu pret rūsu. Lai šī īpašība būtu efektīva, hroma saturam jābūt vismaz 12%. Lai vēl vairāk uzlabotu izturību pret koroziju, pasivācijas slāņa stiprināšanai bieži tiek pievienoti tādi elementi kā niķelis un molibdēns.
Kopumā "nerūsējošais tērauds" plaši ietver gan nerūsējošo, gan skābes izturīgo tēraudu. Lai gan nerūsējošais tērauds ne vienmēr ir izturīgs pret skābēm, pret skābēm izturīgs tērauds parasti nodrošina izcilu izturību pret rūsu tā uzlabotā ķīmiskā sastāva dēļ.
Austenīta nerūsējošais tērauds un tā metināšanas īpašības
Austenīta nerūsējošais tērauds satur lielu hroma un niķeļa daļu, kas parasti veido pilnībā austenīta struktūru istabas temperatūrā. Šis tērauds nodrošina izcilu plastiskumu, stingrību un izturību pret koroziju. Tomēr metināšanas laikā tas rada vairākas problēmas:
Starpgranulu korozija:
Ja austenīta nerūsējošais tērauds ilgstoši paliek temperatūras diapazonā no 450 līdz 850 grādiem, Cr23C6 karbīdi var izgulsnēties pie graudu robežām, veidojot zonas, kurās trūkst hroma, un izraisot starpkristālu koroziju. Preventīvie pasākumi ietver īpaši zemu oglekļa emisiju vai stabilizētu metināšanas materiālu izmantošanu ar tādiem elementiem kā titāns vai niobijs, zemas siltuma ievades metināšanas paņēmienu izmantošanu un pēcmetināšanas šķīduma apstrādi.
Karstās plaisas:
Pateicoties augstajam termiskās izplešanās koeficientam, austenīta nerūsējošais tērauds dzesēšanas laikā piedzīvo ievērojamu saraušanās stresu, padarot to pakļautu karstai plaisāšanai. Lai to novērstu, metinātā metāla sastāvu var noregulēt, veidojot dupleksu struktūru ar ferīta saturu, kas tiek kontrolēts no 3% līdz 5%. Turklāt, izvēloties atbilstošu elektrodu pārklājumu, var samazināt plaisāšanas risku.
Sprieguma korozijas plaisāšana:
Austenīta nerūsējošā tērauda metinātajiem savienojumiem var rasties aizkavēta plaisāšana stiepes spriedzes apstākļos īpašās korozīvās vidēs. Profilaktiskās stratēģijas ietver saderīgu metināšanas materiālu izvēli, pareizu metinājuma un parastā metāla saskaņošanas nodrošināšanu, piemērotu metināšanas procesu izmantošanu un pēcmetināšanas spriedzes samazināšanas apstrādi.
Slikta metinājuma veidošanās:
Tā kā austenīta nerūsējošais tērauds ir augsts sakausējuma saturs un kausētā baseina zemā plūstamība, tas var izraisīt sliktu metināšanas virsmas kvalitāti. Lai uzlabotu metināšanas šuves veidošanos, var izmantot tādas metodes kā volframa inertās gāzes (TIG) metināšana sakņu caurlaidēm, siltuma ietekmētās zonas sensibilizācijas temperatūras diapazona kontrole un šauru metināšanas lodīšu tehnoloģijas pielietošana.
Ferīta nerūsējošais tērauds un tā metināšanas īpašības
Ferīta nerūsējošais tērauds satur 10,5% līdz 30% hroma, un tam ir uz ķermeni vērsta kubiskā režģa struktūra. Tam parasti trūkst niķeļa, bet var saturēt nelielu daudzumu molibdēna, titāna vai niobija, lai uzlabotu īpašības. Šim tēraudam ir augsta siltumvadītspēja, zema siltuma izplešanās un lieliska oksidācijas un stresa korozijas izturība. Tās metināšanas īpašības ietver:
Metināmība:
Tā kā ferīta nerūsējošais tērauds ir zems termiskās izplešanās koeficients, tam ir tendence attīstīt metināšanas spriegumus, kas var izraisīt plaisāšanu. Iepriekšēja uzsildīšana pirms metināšanas un lēna dzesēšana pēc tam ir būtiska, lai samazinātu stresu un izvairītos no plaisāšanas.
Starpgranulu korozija:
Ferīta nerūsējošais tērauds ir pakļauts starpgraudu korozijai, īpaši, ja oglekļa saturs ir augsts. Lai samazinātu šo risku, ieteicams izmantot zema oglekļa satura vai stabilizētus metināšanas materiālus.
Izturība pret koroziju:
Ferīta nerūsējošais tērauds nodrošina labāku izturību pret koroziju nekā austenīts316 nerūsējošais tērauds, īpaši vidēs ar augstu hlora saturu. Tas padara to piemērotu agresīviem korozijas apstākļiem.
Mehāniskās īpašības:
Ferīta nerūsējošajam tēraudam ir nedaudz augstāka ražība un stiepes izturība nekā tēraudam ar zemu oglekļa saturu, bet zemāka elastība. Īpaša uzmanība jāpievērš metinājuma plastiskuma un stingrības saglabāšanai metināšanas laikā.
Trauslums:
Ferīta nerūsējošais tērauds var kļūt trausls istabas temperatūrā, īpaši augstas hroma klases. Šo problēmu var mazināt, kontrolējot dzesēšanas ātrumu metināšanas laikā un veicot atbilstošu termisko apstrādi pēc metināšanas.
Trauslums augstā temperatūrā:
Paaugstinātā temperatūrā ferīta nerūsējošais tērauds var kļūt trausls karbīda nokrišņu dēļ. Šo risku var samazināt, kontrolējot tērauda oglekļa un slāpekļa saturu.
Martensīta nerūsējošais tērauds un tā metināšanas īpašības
Martensīta nerūsējošais tērauds ir nerūsējošais tērauds ar augstu oglekļa saturu ar uz korpusu centrētu kubiskā režģa struktūru. Tas sasniedz augstu izturību un cietību, termiski apstrādājot, bet tam ir salīdzinoši zema plastiskums un stingrība. Galvenās metināšanas īpašības ietver:
Sacietēšanas tendence:
Martensīta nerūsējošais tērauds pēc metināšanas atdzesējot mēdz veidot cietu un trauslu martensīta struktūru, palielinot trausluma un plaisāšanas risku metinātajos savienojumos.
Iepriekšēja uzsildīšana un pēctermiskā apstrāde:
Lai samazinātu metināšanas spriegumu un novērstu plaisāšanu, būtiska ir priekšsildīšana pirms metināšanas un pēcmetināšanas termiskās apstrādes. Šie pasākumi palīdz atjaunot metinātās vietas stingrību.
Metināšanas plaisas:
Martensīta nerūsējošais tērauds tā rūdāmības un metināšanas sprieguma dēļ ir pakļauts aukstai plaisāšanai, īpaši, ja priekšsildīšana un pēctermiskā apstrāde netiek veikta pareizi.
Metināšanas materiāla izvēle:
Ir ļoti svarīgi izvēlēties piemērotus metināšanas materiālus. Lai samazinātu plaisāšanas risku, parasti tiek izmantoti elektrodi ar zemu ūdeņraža saturu vai metināšanas stieples, kas atbilst pamatmateriāla ķīmiskajam sastāvam.
Metināšanas process:
Lai iegūtu augstas kvalitātes metināšanas šuves, ir ļoti svarīgi izvēlēties pareizo metināšanas procesu, piemēram, loka metināšanu vai volframa inertās gāzes (TIG) metināšanu, un kontrolēt metināšanas parametrus.
Dzesēšanas ātrums:
Atdzesēšanas ātrums pēc metināšanas būtiski ietekmē metinājuma kvalitāti. Ātra dzesēšana palielina sacietēšanas un plaisāšanas risku, savukārt lēna dzesēšana var samazināt stingrību metinātajā zonā.
Tātad, lai nodrošinātu augstu metināšanas kvalitāti un veiktspēju, ir jāizvēlas piemēroti metināšanas materiāli, jākontrolē metināšanas parametri un jāveic piemērotas pēcmetināšanas procedūras. Pilnīga nerūsējošā tērauda metināšanas īpašību izpratne ir ļoti svarīga izturīgas tehnikas projektēšanā un ražošanā.
