metody_spawania_stali_nierdzewnych.pdf

Portal Stali Nierdzewnej i Kwasoodpornej

Metody spawania stali nierdzewnych.

Procesy spawalnicze są najbardziej rozwiniętą i ugruntowaną technologią

łączenia, powszechnie wykorzystywaną przy wytwarzaniu wyrobów ze stali

nierdzewnych. Znajomość różnych, powszechnie dostępnych metod spawalniczych

pozwala na optymalne dobranie procesu łączenia poszczególnych części w

zależności od charakteru produkcji.

Niniejsze opracowanie nie wyjaśnia dogłębnie wszystkich dostępnych

metod stosowanych w łączeniu metali, lecz pozwala na znaczne przybliżenie znajomości poszczególnych

procesów spawalniczych.

Spawalność stali odpornych na korozję

Wg Europejskiego Stowarzyszenia Rozwoju Stali Nierdzewnych Euro-Inox spawalność stali odpornych na

korozję można scharakteryzować następująco:

Austenityczne stale nierdzewne: Fe-Cr-Ni (Mo)-(N)

Struktury zawierające kilka procent ferrytu (często spotykane)

• Niepodatne na gorące pękanie

• Dobra odporność na korozję międzykrystaliczną w przypadku gatunków niskowęglowych

i stabilizowanych.

• Doskonała udarność i ciągliwość

• Kruchość może pojawić się po dłuższej ekspozycji na działanie temperatury między 550°C a 900°C

z powodu rozkładu ferrytu tworzącego fazę sigma.

Struktury w pełni austenityczne (wyjątkowe)

• Podatne na gorące pękanie w trakcie krzepnięcia

• Dobra odporność na korozję międzykrystaliczną w przypadku gatunków niskowęglowych

i stabilizowanych

• Doskonała udarność i ciągliwość.

Ferrytyczne stale nierdzewne: Fe-Cr-(Mo-Ni-V)

Gatunki półferrytyczne: 0,04% C - 17% Cr

• Skłonne do wzrostu kruchości w wyniku rozrostu ziarn w temperaturze powyżej 1150°C

• Niska udarność i ciągliwość

• Skłonne do korozji międzykrystalicznej

• Obróbka cieplna w temperaturze około 800°C przywraca własności mechaniczne i odporność na korozję

międzykrystaliczną.

Gatunki ferrytyczne: 0,02% C – 17-30% Cr – (stabilizowane Ti, Nb)

• Podatne na kruchość poprzez rozrost ziarn powyżej 1150°C

• Zadowalająca ciągliwość oraz lepsza udarność w porównaniu z gatunkami półferrytycznymi

• Zazwyczaj niewrażliwe na rozrost ziarna.

Stale nierdzewne austenityczno-ferrytyczne typu Duplex: Fe-Cr-Ni (Mo)-N

• Niepodatne na gorące pękanie

• Doskonała udarność i dobra ciągliwość w zakresie od – 40°C do 275°C

Portal Stali Nierdzewnej i Kwasoodpornej

• Podatne na wzrost kruchości w wyniku obecności fazy sigma, gdy zostaną poddane działaniu temperatury

między 500°C a 900°C.

Stale nierdzewne martenzytyczne: Fe-Cr-(Mo-Ni-V)

• Podatne na pękanie na zimno, w zależności od zawartości węgla i wodoru oraz poziomu naprężenia

pozostającego, w temperaturze poniżej około 400°C (zaleca się zazwyczaj wstępne

podgrzewanie i wygrzewanie po spawaniu)

• Wysoka wytrzymałość na rozciąganie i twardość. Dobra udarność, szczególnie w przypadku gatunków

niskowęglowych.

P owyższe dane dla najpowszechniej stosownych gatunków zestawiono w poniższej tabeli.

Grupa Gatunek

Spawalność, charakterystyka

1.4301 / 304

spawalna

1.4306 / 304L

spawalna, o obniżonej zawartości węgla ograniczone wytrącanie węgliku podczas

spawania, duża odporność na korozję w miejscach spawania, nie wymaga

wyżarzania

1.4307 / 304L

spawalna, o obniżonej zawartości węgla

1.4404 / 316L

spawalna, o obniżonej zawartości węgla

1.4571 /

316Ti

spawalna, stabilizowana tytanem, dobra odporność na korozję międzykrystaliczną

1.4541 / 321

spawalna, podobna do AISI 304, stabilizowana tytanem, dobra odporność na

korozję międzykrystaliczną

1.4539 / 904L

spawalna

1.4828 / 309

spawalna, obróbka cieplna po spawaniu i podgrzewanie przy spawaniu nie

wymagane

1.4841 /

310/314

spawalna, obróbka cieplna po spawaniu i podgrzewanie przy spawaniu nie

wymagane

1.4000 / 410S spawalna, zalecane wyżarzanie w temp. 600-800°C

1.4016 / 430

trudno spawalna, zalecane wyżarzanie w temp. 600-800°C

1.4724

utrudniona spawalność, należy stosować podgrzewanie do temperatury 100-

300°C, po spawaniu wymagane wyżarzanie w temp. 750-800°C

1.4742

utrudniona spawalność, należy stosować podgrzewanie do temperatury 100-

300°C, po spawaniu wymagane wyżarzanie w temp. 750-800°C

1.4762 / 446

utrudniona spawalność, należy stosować podgrzewanie do temperatury 100-

300°C, po spawaniu wymagane wyżarzanie w temp. 750-800°C

Portal Stali Nierdzewnej i Kwasoodpornej

1.4006 / 410 spawalna

1.4021 / 420

1.4028 / 420F

trudno spawalna, przed spawaniem konieczne podgrzewanie, po spawaniu

wyżarzanie zmiękczające lub ulepszanie cieplne

1.4031

niespawalna

Spawanie łukowe w osłonie gazu obojętnego przy zastosowaniu

nietopliwej elektrody wolframowej z osłoną łuku gazem

dostarczanym z zewnątrz – GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) /

TIG (Tungsten Inert Gas).

Spawanie TIG jest jednym z podstawowych procesów stosowanych do wytwarzania konstrukcji,

zwłaszcza ze stali wysokostopowych. Metodę tę stosuje się do wykonywania połączeń w szerokim zakresie

grubości łączonych elementów od dziesiątych części milimetra do nawet kilkuset. Metodą tą można

wykonywać połączenia w sposób ręczny, półautomatyczny oraz automatyczny dzięki czemu doskonale

sprawdza się w warunkach warsztatowych i montażowych, we wszystkich pozycjach spawania. Urządzenia

do spawania metodą TIG są tanie i łatwe w obsłudze.

Schemat spawania łukowego metodą TIG.

Portal Stali Nierdzewnej i Kwasoodpornej

Podstawowe parametry procesu spawania TIG:

- rodzaj i natężenie prądu [A],

- napięcie łuku [V],

- prędkość spawania [m/min],

- rodzaj i natężenie przepływu gazu ochronnego [l/min],

- rodzaj materiału i średnica elektrody nietopliwej [mm],

- średnica (wymiary) materiału dodatkowego [mm].

Oznaczenia elektrod wolframowych firmy PLANSE

TYP

ELEKTRODY

RODZAJ

PRĄDU

TYPOWE ZAKRESY

ZASTOSOWAŃ

ZALETY SPAWALNICZE

Elektroda

GOLDplus

(1,5 % lantanu)

"złota"

AC/DC

-stale nisko i

wysokostopowe

-stopy aluminium

-stopy magnezu

-stopy tytanu

-stopy niklu

-stopy miedzi

-bardzo dobre właściwości zapłonu i

ponownego zapłonu

-wysoka trwałość

-znakomita w zakresie prądu wysokiego

-wysoka stabilność łuku elektrycznego

-wysoka jakość spawu

-zastępuje z powodzeniem WT

Elektroda WC20

(2,0 % ceru)

"szara"

AC/DC

-jak GOLDplus

-bardzo dobre właściwości zapłonu i

ponownego zapłonu

-znakomita w zakresie prądu niskiego

-wysoka trwałość

-wysoka stabilność łuku elektrycznego

-zastępuje z powodzeniem WT

Elektroda WL 10

(1,0 % lantanu)

"czarna"

AC/DC

-jak GOLDplus

-dobre właściwości zapłonu i ponownego

zapłonu

Elektroda W

(100 %

wolframu)

"zielona"

-stopy aluminium

-stopy magnezu

-stabilny łuk elektryczny przy AC

-nie nadaje się do DC

Elektroda WT 20

(2,0 % toru)

"czerwona"

-stale nisko i

wysokostopowe

-stopy tytanu

-stopy niklu

-stopy miedzi

-dobre właściwości zapłonu i ponownego

zapłonu

-możliwe zagrożenie zdrowia przy

nieumiejętnym posługiwaniu się

-nie nadaje się do AC

-może być zastąpiona przez WC 20 i

GOLDplus

Spawanie metodą GTAW/TIG przebiega z wykorzystaniem prądu stałego lub przemiennego.

Prądem stałym można spawać z biegunowością ujemną (elektroda podłączona do bieguna ujemnego) lub

dodatnią. Spawanie z biegunowością ujemną stosuje się przy osłonie argonu lub helu. Takie podłączenie

jest stosowne do spawania prawie wszystkich metali.

Portal Stali Nierdzewnej i Kwasoodpornej

Dodatnia biegunowość elektrody powoduje jej silne nagrzewanie co wymaga stosowania elektrod

o większych średnicach oraz ogranicza natężenie prądu spawania. Zaletą takiego podłączenia jest

powstanie zjawiska katodowego czyszczenia metalu w miejscu wykonywania połączenia.

Spawanie prądem przemiennym, przy biegunowości dodatniej umożliwia wykorzystanie zjawiska

rozpylania warstwy tlenków bez specjalnych ograniczeń prądowych.

Nowoczesne urządzenia spawalnicze pozwalają na spawanie prądem stałym pulsującym z wykorzystaniem

biegunowości ujemnej. Dzięki impulsowemu przebiegowi prądu spawania spoina składa się z kolejnych

zachodzących na siebie spoin punktowych. Odpowiednie dobranie parametrów spawania pozwala na

znaczne ograniczenie naprężeń i odkształceń spawalniczych co pozwala na wyeliminowanie zabiegów

cieplnych po spawaniu. Metoda GTAW/TIG z pulsującym przebiegiem prądu jest najefektywniejszym

sposobem łączenia blach o grubościach do 3mm.

Zalecane zakresy natężania prądu spawania oraz wymiary stożkowej końcówki elektrod stopowych: W+Th,

W+Ce, W+La przy spawaniu prądem stałym w osłonie argonu.

Średnica

elektrody

[mm]

Kąt stożka

końcówki elektrody

[°]

Średnica stępienia

wierzchołka

końcówki

[mm]

Zakres natężeń

prądu stałego

[A]

Zakres natężeń prądu

impulsowego

[A]

1,0

0,125

2-15

2-25

1,0

0,25

5-30

5-60

1,6

0,5

8-50

8-100

1,6

0,8

10-70

10-140

2,4

0,8

12-90

12-180

2,4

1,1

15-150

15-250

3,2

1,1

20-200

20-300

3,2

1,5

25-250

25-350

Skok spoin

punktowych

[mm]

0,4 0,04-0,12 0,1114-0,22 40-60 1-4 1,0-1,8

0,8 0,12-0,26 0,24-0,34 80-140 4-8 1,2-1,8

2,0 0,20-0,38 0,2-0,3 160-250 6-10 1,2-2,0

3,0 0,28-0,45 0,16-0,3 250-350 8-15 1,5-2,5

Uwagi: Natężenie przepływu argonu 6-8 l/min. Zalecana osłona gazowa grani argonem o natężeniu

przepływu 3-4 l/min. Blachy muszą być przygotowane dokładnie na styk.

Czas impulsu

prądu t i

[s]

Czas przerwy t p

[s]

Natężenie

prądu impulsu

[A]

Natężenie

prądu

podstawowego

[A]

Gazy ochronne

Podstawowe gazy ochronne stosowane do spawania GTAW/TIG to gazy obojętne: Argon, Hel lub ich

mieszanki, ewentualnie z domieszką wodoru. Niekiedy do gazu obojętnego dodawany jest azot, który jest

odpowiedzialny za podwyższenie temperatury łuku i umożliwienie spawania z dużymi prędkościami

spawania.

Warunki technologiczne spawania GTAW prądem pulsującym we wszystkich pozycjach złączy doczołowych

blach ze stali austenitycznych typu 18-8 w osłonie argonu, bez użycia materiału dodatkowego.

Grubość

blachy

[mm]

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: