Die Wahl der richtigen Schweißelektrode für rostfreien Stahl: Ein vollständiger Leitfaden

Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl sind für das Verbinden von korrosionsbeständigen oder hitzebeständigen Stählen mit einem Chromgehalt von mehr als 10,5% und weniger als 50% Nickel unerlässlich. Die Auswahl geeigneter Schweißdrähte ist von entscheidender Bedeutung und sollte auf der Grundlage der spezifischen Edelstahlsorte und der Betriebsbedingungen, einschließlich Temperatur- und Umweltfaktoren, erfolgen.

Bei hitzebeständigen nichtrostenden Stählen, die bei erhöhten Temperaturen eingesetzt werden, liegt das Hauptaugenmerk auf der Gewährleistung der Rissbeständigkeit der Schweißnaht und der Aufrechterhaltung der Hochtemperaturleistung der Schweißverbindung. Bei austenitischen hitzebeständigen Stählen wie 10Cr18Ni9Ti und Cr17Ni13, bei denen das Verhältnis von Chrom zu Nickel über 1 liegt, werden in der Regel austenitisch-ferritische Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl empfohlen. Bei stabilisierten austenitischen hitzebeständigen Stählen wie Cr16Ni25Mo6 und Cr15Ni25W4Ti2 mit einem Chrom-Nickel-Verhältnis unter 1 ist es entscheidend, die Zusammensetzung des Schweißguts an das Grundmetall anzupassen und Elemente wie Molybdän, Wolfram und Mangan zu erhöhen, um die Rissfestigkeit zu verbessern.

Beim Schweißen von korrosionsbeständigen nichtrostenden Stählen, die verschiedenen korrosiven Medien ausgesetzt sind, sollte die Auswahl der Schweißdrähte auf die jeweilige Umgebung und Betriebstemperatur abgestimmt werden. Für Anwendungen über 300°C in hochkorrosiven Umgebungen werden Schweißstäbe mit stabilisierenden Elementen wie Titan oder Niob oder Stäbe aus nichtrostendem Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt bevorzugt. In Umgebungen mit verdünnter Schwefel- oder Salzsäure werden in der Regel Stäbe mit Molybdän oder einer Kombination aus Molybdän und Kupfer gewählt. Für Geräte, die bei Umgebungstemperaturen unter leicht korrosiven Bedingungen betrieben werden oder bei denen die Vermeidung von Rost im Vordergrund steht, sind Schweißstäbe aus nichtrostendem Stahl ohne Titan oder Niob oft ausreichend.

Beim Schweißen von nichtrostenden Chromstählen wie dem martensitischen 12Cr13 oder dem ferritischen 10Cr17Ti werden häufig Schweißdrähte aus austenitischem Chrom-Nickel-Stahl verwendet, um die Duktilität der Schweißverbindung zu verbessern. Diese Auswahl trägt dazu bei, die Gefahr von Sprödbrüchen bei diesen Stählen zu verringern.

Es ist wichtig zu beachten, dass auch das Schweißverfahren, die Wärmezufuhr und die Wärmebehandlung nach dem Schweißen eine entscheidende Rolle für das Erreichen optimaler Verbindungseigenschaften spielen. Konsultieren Sie immer die neuesten Schweißnormen und Herstellerempfehlungen für bestimmte Anwendungen und erwägen Sie die Durchführung von Schweißverfahrensprüfungen für kritische Komponenten, um sicherzustellen, dass die gewünschten mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit erreicht werden.

Edelstahl-Schweißdraht Modellnummer

Gemäß den Bestimmungen der GB/T983-2012 Edelstahlschweißdrähte" wird die Modellnummer von Edelstahlschweißdrähten nach der chemischen Zusammensetzung des aufgetragenen Metalls, der Art der Beschichtung, der Schweißposition und der Art des Schweißstroms unterteilt.

Die Modellnummer wird wie folgt zusammengestellt:

a) Der erste Teil wird durch den Buchstaben "E" dargestellt, um die Schweißdraht.

b) Der zweite Teil ist die Zahl nach dem Buchstaben "E", die die Klassifizierung der chemischen Zusammensetzung des abgeschiedenen Metalls angibt. Der Buchstabe "L" steht für einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt, der Buchstabe "H" für einen höheren Kohlenstoffgehalt. Wenn es andere besondere Anforderungen an die chemische Zusammensetzung gibt, wird dies durch das Elementsymbol hinter der Nummer angegeben.

c) Der dritte Teil ist die erste Ziffer nach dem Bindestrich "-", die die Schweißposition angibt, wie in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2 Schweißposition Code

Der Sprengstoff Schweißposition ist in GB/T16672 dargestellt, wobei PA=flaches Schweißen, PB=flaches Winkelschweißen, PD=Steigungswinkelschweißen, PF=vertikales Schweißen nach oben, PG=vertikales Schweißen nach unten

d) Der vierte Teil ist die letzte Ziffer, die die Beschichtungsart und den Stromtyp angibt, wie in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3 Beschichtungsarten-Codes

Modell Beispiel

Beispiele für vollständige Elektrodenmodelle in dieser Norm sind die folgenden:

E 308-1 6

• E - Zeigt an, dass der Beschichtungstyp Rutil ist, der für das AC/DC-Schweißen geeignet ist.
• 308 - Klassifizierungscode für die chemische Zusammensetzung des abgeschiedenen Metalls
• 1 - Anzeige der Schweißposition
• 6 - Anzeigeschweißdraht

Auswahl gängiger austenitischer, martensitischer und ferritischer Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl

Hier sind einige spezifische Auswahlen gängiger austenitischer, martensitischer und ferritischer rostfreier Stahl Schweißdrähte:

1. Auswahl von Schweißdrähten aus austenitischem nichtrostendem Stahl (siehe Tabelle 1)

Um sicherzustellen, dass das Schweißgut aus austenitischem rostfreiem Stahl die gleiche Korrosionsbeständigkeit und andere Eigenschaften wie das Grundmetall aufweist, muss die Kohlenstoffgehalt von der Schweißstäbe aus austenitischem nichtrostendem Stahl sollte nicht höher sein als die des Grundmetalls.

Tabelle 1 Auswahl häufig verwendeter Schweißdrähte aus austenitischem nichtrostendem Stahl

2. Auswahl von Schweißdrähten aus martensitischem nichtrostendem Stahl (siehe Tabelle 2)

Zum Schweißen von martensitischem nichtrostendem Stahl werden zwei Arten von Stäben verwendet: Chrom-Edelstahl Schweißdrähte und Chrom-Nickel-Schweißdrähte aus austenitischem nichtrostendem Stahl.

Tabelle 2 Auswahl gängiger martensitischer Edelstahlelektroden

3. Auswahl von Schweißdrähten aus ferritischem nichtrostendem Stahl (siehe Tabelle 3)

Aufgrund der geringen Zähigkeit des abgeschiedenen Metalls aus ferritischen SchweißmaterialienIn Verbindung mit der Schwierigkeit, zugesetzte ferritische Elemente wie Al und Ti effektiv in das Schweißbad zu überführen, werden ferritische Schweißdrähte nicht häufig verwendet.

Tabelle 3 Auswahl von Schweißdrähten aus ferritischem nichtrostendem Stahl

Auswahltabelle für Schweißdrähte aus Edelstahl

Schweißeigenschaften und Elektrodenauswahl bei austenitischem nichtrostendem Stahl

Schweißeigenschaften und Elektrodenauswahl bei austenitischem nichtrostendem Stahl

Austenitischer rostfreier Stahl ist bekannt für seine außergewöhnliche Schweißbarkeit und seine weit verbreiteten industriellen Anwendungen. Obwohl er im Allgemeinen keine speziellen Schweißverfahren erfordert, ist das Verständnis seiner einzigartigen Eigenschaften entscheidend für das Erreichen optimaler Ergebnisse. Dieses Papier bietet eine umfassende Analyse potenzieller Schweißfehler bei austenitischem Edelstahl, einschließlich Heißrissbildung, interkristalline Korrosion, Spannungsrisskorrosion und verschiedene Formen der Versprödung von Schweißverbindungen (Niedrigtemperatur-, Sigma-Phasen- und Schmelzlinien-Sprödbruch). Darüber hinaus bietet es praktische Präventionsstrategien für jedes dieser Probleme.

Durch eine Synthese von theoretischen Grundlagen und praktischen Erkenntnissen befasst sich diese Studie mit den Feinheiten der Elektrodenauswahl für das Schweißen von austenitischem nichtrostendem Stahl. Es wird untersucht, wie die Materialzusammensetzung, die Betriebsbedingungen und die spezifischen Anwendungsanforderungen die Wahl der Schweißzusatzwerkstoffe beeinflussen. Es wird betont, dass die Erzielung einer hervorragenden Schweißnahtqualität von der Synergie zwischen geeigneten Prozessparametern und einer vernünftigen Elektrodenauswahl abhängt.

Nichtrostender Stahl hat sich zu einem unverzichtbaren Werkstoff in Hochleistungsindustrien wie der Luft- und Raumfahrt, der Petrochemie, der modernen chemischen Verarbeitung und der nuklearen Energieerzeugung entwickelt. Die Einteilung der nichtrostenden Stähle erfolgt in der Regel entweder nach der chemischen Zusammensetzung (Chrom oder Chrom-Nickel) oder nach der Mikrostruktur (ferritisch, martensitisch, austenitisch und austenitisch-ferritisches Duplex). Der austenitische rostfreie Stahl, der aufgrund seines typischen Chrom- und Nickelgehalts oft als rostfreier Stahl 18-8 bezeichnet wird, zeichnet sich durch seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus.

Austenitischer nichtrostender Stahl hat zwar eine geringere Streckgrenze als einige andere Stahlsorten, doch kompensiert er dies durch seine ausgezeichnete Duktilität, außergewöhnliche Zähigkeit und hervorragende Schweißbarkeit. Diese Eigenschaften machen ihn zum Material der Wahl für kritische Komponenten in chemischen Verarbeitungsanlagen, Druckbehältern und verschiedenen industriellen Anwendungen, bei denen die Materialintegrität von größter Bedeutung ist.

Trotz seiner vielen Vorteile erfordert das Schweißen von austenitischem nichtrostendem Stahl sorgfältige Überlegungen. Ungeeignete Schweißtechniken oder die Wahl eines ungeeigneten Schweißzusatzes können zu verschiedenen Defekten führen, die die Leistungsfähigkeit des Werkstoffs beeinträchtigen. Dazu gehören Sensibilisierung, ein unausgewogener Ferritgehalt oder die Bildung intermetallischer Phasen, die sich alle nachteilig auf die Korrosionsbeständigkeit, die mechanischen Eigenschaften oder die Lebensdauer der geschweißten Struktur auswirken können.

Durch die Bewältigung dieser Herausforderungen durch eine sachkundige Prozessgestaltung und Materialauswahl können Ingenieure und Schweißfachleute die Fähigkeiten des austenitischen Edelstahls voll ausschöpfen und so eine robuste und zuverlässige Leistung in anspruchsvollen industriellen Umgebungen gewährleisten.

Merkmale des Schweißens von austenitischem rostfreiem Stahl

(I) Es ist anfällig für Heißrissbildung

Heißrissbildung ist ein Fehler, der beim Schweißen von austenitischem rostfreiem Stahl leicht auftreten kann, einschließlich Längs- und Querrissen in der Schweißnaht, Lichtbogenstreik Risse, Wurzelrisse des ersten Durchgangs und Zwischenlagenrisse beim Mehrlagenschweißen. Dies gilt insbesondere für austenitische nichtrostende Stähle mit hohem Nickelgehalt.

1. Ursachen der Heißrissbildung

(1) Austenitischer rostfreier Stahl hat ein großes Phasenintervall zwischen flüssiger und fester Phase, was zu einer längeren Kristallisationszeit und einer starken kristallographischen Orientierung der einphasigen Phasen führt. Austenitwas zu einer starken Entmischung von Verunreinigungen führt.

(2) Es hat einen kleinen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten und einen großen linearen Ausdehnungskoeffizienten, was zu großen Schweiß-Eigenspannungen führt (typischerweise Zugspannungen in der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone).

(3) Elemente wie C, S, P, Ni in austenitischem nichtrostendem Stahl können im Schweißbad niedrigschmelzende Eutektika bilden. So hat z. B. das aus S und Ni gebildete Ni3S2 einen Schmelzpunkt von 645 °C, während das Ni-Ni3S2-Eutektikum einen Schmelzpunkt von nur 625 °C hat.

2. Vorbeugende Maßnahmen

(1) Verwenden Sie eine Schweißnaht mit Duplexstruktur. Es ist anzustreben, dass das Schweißgut eine austenitische und ferritische Duplex-Struktur aufweist. Die Kontrolle des Ferritgehalts unter 3-5% kann die Richtung der Schweißung stören. Austenit säulenförmige Kristalle und verfeinern die Körner. Außerdem kann Ferrit mehr Verunreinigungen auflösen als Austenit, wodurch die Entmischung niedrig schmelzender Eutektika an den Austenit-Korngrenzen verringert wird.

(2) Schweissverfahren Maßnahmen. Es sollten möglichst hochwertige alkalisch umhüllte Elektroden gewählt werden, sowie eine geringe Streckenenergie, kleine Ströme und schnelles, nicht oszillierendes Schweißen. Bei der Endbearbeitung sollten Sie versuchen, den Krater zu füllen und Argon zu verwenden. Lichtbogenschweißen für den ersten Durchgang, um Schweißspannungen und Kraterrisse zu minimieren.

(3) Kontrolle der chemischen Zusammensetzung. Strenge Begrenzung des Gehalts an Verunreinigungen wie S, P in der Schweißnaht, um niedrigschmelzende Eutektika zu reduzieren.

(II) Intergranulare Korrosion

Interkristalline Korrosion tritt zwischen den Körnern auf und führt zu einem Verlust der Bindungsstärke zwischen den Körnern, wobei die Festigkeit fast vollständig verschwindet. Bei Beanspruchung bricht das Material entlang der Korngrenzen.

1. Verursacht

Nach der Theorie der Chromverarmung diffundiert beim Erhitzen der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone auf die Sensibilisierungstemperatur von 450-850℃ (gefährliche Temperaturzone) der übersättigte Kohlenstoff aufgrund des größeren Atomradius von Cr und der langsameren Diffusionsgeschwindigkeit zu den Korngrenzen des Austenits. Er bildet Cr23C6 mit der Chromverbindung an der Korngrenze, was zu chromarmen Korngrenzen führt, die nicht ausreichend korrosionsbeständig sind.

2. Vorbeugende Maßnahmen

(1) Kontrolle des Kohlenstoffgehalts

Verwenden Sie zum Schweißen kohlenstoffarmen oder ultrakohlenstoffarmen (W(C) ≤ 0,03%) Edelstahl wie A002.

(2) Stabilisatoren hinzufügen

Die Zugabe von Elementen wie Ti und Nb in Stahl und Schweißwerkstoffen, die eine stärkere Affinität zu C als zu Cr haben, kann sich mit C zu stabilen Karbiden verbinden und so die Chromverarmung an den austenitischen Korngrenzen verhindern. Gängige nichtrostende Stähle und Schweißwerkstoffe enthalten Ti, Nb, z. B. 1Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni12MO2Ti-Stähle, E347-15-Elektroden, H0Cr19Ni9Ti-Schweißdraht usw.

(3) Verwendung einer Duplex-Struktur

Durch Einbringen einer bestimmten Menge ferritbildender Elemente wie Cr, Si, Al, Mo aus Schweißdrähten oder -elektroden in die Schweißnaht wird in der Schweißnaht eine Duplexstruktur aus Austenit und Ferrit gebildet. Da Cr im Ferrit schneller diffundiert als im Austenit, diffundiert Cr im Ferrit schneller in Richtung Korngrenze, wodurch die Chromverarmung an den Austenitkorngrenzen verringert wird. Der Ferritgehalt im Schweißgut wird im Allgemeinen auf 5% bis 10% eingestellt. Ein zu hoher Ferritgehalt führt zu einer Versprödung der Schweißnaht.

(4) Schnelle Abkühlung

Da austenitischer rostfreier Stahl nicht gehärtet wird, ist die Abkühlungsgeschwindigkeit des Schweißnaht kann während des Schweißvorgangs erhöht werden, z. B. durch Unterlegen eines Kupferkissens oder durch direkte Kühlung mit Wasser.

Beim Schweißen können kleine Ströme, hohe Schweißgeschwindigkeiten, kurze Lichtbögen und Mehrlagenschweißen eingesetzt werden, um die Verweildauer der Schweißnaht in der gefährlichen Temperaturzone zu verringern und die Bildung von chromarmen Zonen zu vermeiden.

(5) Durchführung einer Lösungsbehandlung oder homogenisierenden Wärmebehandlung

Nach dem Schweißen ist die Schweißnaht auf 1050-1100℃ zu erhitzen, um die Karbide wieder in den Austenit aufzulösen, und dann schnell abzukühlen, um eine stabile einphasige austenitische Struktur zu bilden.

Alternativ kann eine homogenisierende Wärmebehandlung durchgeführt werden, bei der die Temperatur 2 Stunden lang bei 850-900 °C gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt diffundiert das Cr innerhalb der Austenitkörner zu den Korngrenzen, und der Cr-Gehalt an den Korngrenzen erreicht wieder mehr als 12%, wodurch interkristalline Korrosion verhindert wird.

(III) Spannungsrisskorrosion

Spannungsrisskorrosion ist eine Form der zerstörerischen Korrosion, die bei Metallen unter der kombinierten Einwirkung von Spannung und korrosiven Medien auftritt. Anhand von Beispielen für Spannungskorrosionsversagen bei Geräten und Bauteilen aus nichtrostendem Stahl und experimentellen Untersuchungen kann davon ausgegangen werden, dass bestehende nichtrostende Stähle unter der gemeinsamen Einwirkung bestimmter statischer Zugspannungen und spezifischer elektrochemischer Medien bei bestimmten Temperaturen eine Spannungskorrosion aufweisen können.

Eines der Hauptmerkmale der Spannungskorrosion ist die Selektivität der Kombination von korrosiven Medien und Werkstoffen. Zu den Medien, die Spannungskorrosion bei austenitischem rostfreiem Stahl verursachen können, gehören vor allem Salzsäure und chloridhaltige Medien sowie Schwefelsäure, Salpetersäure, Hydroxide (Alkalien), Meerwasser, Dampf, H2S-Lösung, konzentrierte NaHCO3+NH3+NaCl-Lösung und andere.

1. Verursacht

Spannungsrisskorrosion ist ein Phänomen der verzögerten Rissbildung, das auftritt, wenn eine Schweißnaht in einer bestimmten korrosiven Umgebung einer Zugspannung ausgesetzt wird. Spannungsrisskorrosion in der Schweißnaht von austenitischem nicht rostendem Stahl ist eine schwerwiegende Versagensart, die sich als sprödes Versagen ohne plastische Verformung äußert.

2. Vorbeugende Maßnahmen

(1) Rationelle Verarbeitungs- und Montageverfahren

Minimieren Sie die Kaltverformung so weit wie möglich, vermeiden Sie eine erzwungene Montage und beugen Sie verschiedenen Formen von Schäden (einschließlich Montage und Lichtbogenverbrennungen) während der Montage vor, die als SCC-Rissquellen fungieren und Lochfraßkorrosion verursachen können.

(2) Rationelle Auswahl des Schweißmaterials

Sicherstellung einer guten Übereinstimmung zwischen Schweißnaht und Grundwerkstoff und Vermeidung nachteiliger Strukturen wie Kornvergröberung und harte, spröde Martensit.

(3) Geeignete Schweisstechniken

Sicherstellen, dass die Schweißnaht gut geformt ist und keine Spannungskonzentration oder Lochfraßfehler, wie z. B. Unterschneidungen, aufweist. Wählen Sie eine angemessene Schweißfolge, um die Schweißeigenspannung zu verringern. Vermeiden Sie z. B. Kreuzstöße, ändern Sie Y-förmige Nuten in X-förmige Nuten, reduzieren Sie den Nutenwinkel angemessen, verwenden Sie kurze Schweißwege und nutzen Sie eine niedrige lineare Energie.

(4) Stressabbau-Behandlung

Durchführung einer Wärmebehandlung nach dem Schweißen, wie z. B. eine vollständige Glühen oder Spannungsarmglühen. Nach dem Schweißen hämmern oder schießen Hämmern wenn sich die Wärmebehandlung als schwierig erweist.

(5) Maßnahmen zur Produktionssteuerung

Kontrolle von Verunreinigungen in den Medien, wie O2, N2, H2O in flüssigem Ammoniak, H2S in Flüssiggas, O2, Fe3+, Cr6+ in Chloridlösungen usw. Durchführung von Korrosionsschutzmaßnahmen wie Beschichtung, Auskleidung oder kathodischer Schutz und Zugabe von Korrosionsinhibitoren.

(IV) Versprödung von Schweißnähten

Nachdem Schweißnähte aus austenitischem rostfreiem Stahl über einen bestimmten Zeitraum bei hohen Temperaturen erhitzt wurden, kommt es zu einer Abnahme der Kerbschlagzähigkeit, die als Versprödung bezeichnet wird.

1. Versprödung von Schweißgut bei niedrigen Temperaturen (475°C Versprödung)

(1) Ursachen

Das Gefüge von Duplex-Schweißnähten mit einem hohen Anteil an Ferritphasen (über 15%~20%) wird nach dem Erhitzen auf 350~500°C eine erhebliche Abnahme der Plastizität und Zähigkeit erfahren. Da die Versprödungsrate bei 475°C am höchsten ist, wird dies als 475°C-Versprödung bezeichnet.

Bei Schweißverbindungen aus austenitischem nichtrostendem Stahl ist die Korrosions- oder Oxidationsbeständigkeit nicht immer die wichtigste Eigenschaft. Bei niedrigen Temperaturen werden die Plastizität und die Zähigkeit des Schweißguts zu Schlüsseleigenschaften.

Um die Anforderungen an die Tieftemperaturzähigkeit zu erfüllen, wird für das Schweißgefüge in der Regel eine einzige Austenitstruktur angestrebt, um das Vorhandensein von δ-Ferrit zu vermeiden. Das Vorhandensein von δ-Ferrit verschlechtert immer die Tieftemperaturzähigkeit, und je mehr davon vorhanden ist, desto stärker ist die Versprödung.

(2) Vorbeugende Maßnahmen

① Um die Riss- und Korrosionsbeständigkeit des Schweißgutes zu gewährleisten, sollte die Ferritphase auf einem niedrigeren Niveau, etwa 5%, gehalten werden.

② Schweißnähte, die bei 475°C versprödet sind, können durch Abschrecken bei 900°C beseitigt werden.

2. σ Phasenversprödung der Schweißnaht

(1) Ursachen

Wenn austenitische Schweißverbindungen aus nichtrostendem Stahl über einen längeren Zeitraum im Temperaturbereich von 375~875°C verwendet werden, entsteht eine intermetallische FeCr-Verbindung, die als σ-Phase bekannt ist. Die σ-Phase ist hart und spröde (HRC>68).

Die Ausscheidung der σ-Phase führt zu einer starken Abnahme der Kerbschlagzähigkeit der Schweißnaht, ein Phänomen, das als σ-Phasenversprödung bekannt ist. Die σ-Phase tritt im Allgemeinen nur bei Schweißnähten mit Duplex-Struktur auf; bei Betriebstemperaturen über 800~850°C scheidet sich die σ-Phase auch in einphasigen Austenit-Schweißnähten aus.

(2) Vorbeugende Maßnahmen

① Begrenzen Sie den Ferritgehalt im Schweißgut (weniger als 15%); verwenden Sie superlegierte Schweißmaterialien, d.h. hochnickelhaltige Schweißmaterialien, und kontrollieren Sie streng den Gehalt an Cr, Mo, Ti, Nb und anderen Elementen.

② Verwenden Sie eine kleine Spezifikation, um die Verweilzeit des Schweißguts bei hohen Temperaturen zu reduzieren.

③ Bei bereits ausgefallener σ-Phase ist eine Lösungsbehandlung durchzuführen, wenn die Bedingungen dies zulassen, um die σ-Phase in Austenit aufzulösen.

④ Erhitzen Sie die Schweißverbindung auf 1000~1050°C und kühlen Sie dann schnell ab. Die σ-Phase tritt bei 1Cr18Ni9Ti-Stahl im Allgemeinen nicht auf.

3. Schweißnaht Sprödbruch

(1) Ursachen

Wenn austenitischer rostfreier Stahl über längere Zeit bei hohen Temperaturen verwendet wird, kann es entlang der Schmelzlinie zu Sprödbrüchen kommen.

(2) Vorbeugende Maßnahmen

Die Zugabe von Mo zum Stahl kann die Widerstandsfähigkeit des Stahls gegen Sprödbrüche bei hohen Temperaturen verbessern.

Aus der obigen Analyse geht hervor, dass die richtige Wahl der Schweißverfahren und Schweißwerkstoffe das Auftreten der oben genannten Probleme verhindern kann. Schweißfehler. Austenitischer rostfreier Stahl lässt sich hervorragend schweißen, und fast alle Schweißverfahren kann zum Schweißen von austenitischem rostfreiem Stahl verwendet werden.

Unter den verschiedenen Schweißverfahren ist das Schutzgasschweißen Metallbogen Schweißen (SMAW) ist aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit an verschiedene Positionen und unterschiedliche Blechdicken weit verbreitet. Im Folgenden werden die Grundsätze und Methoden der Auswahl von Schweißdrähten aus austenitischem nichtrostendem Stahl für verschiedene Zwecke analysiert.

Wichtige Punkte für die Auswahl von Schweißdrähten für austenitischen nichtrostenden Stahl

Nichtrostender Stahl wird hauptsächlich wegen seiner Korrosionsbeständigkeit verwendet, aber auch für hitzebeständige und niedrigtemperaturbeständige Stähle.

Daher muss beim Schweißen von nichtrostendem Stahl die Leistung des Schweißdrahtes dem Verwendungszweck des nichtrostenden Stahls entsprechen. Die Auswahl von Schweißdrähten aus nichtrostendem Stahl muss sich nach dem Grundwerkstoff und den Arbeitsbedingungen richten, einschließlich Betriebstemperatur und Kontaktmedien.

Tabelle der verschiedenen Edelstahlsorten und die entsprechenden Schweißdrahttypen und -nummern.

(I) Schlüsselpunkt Eins

Im Allgemeinen kann man sich bei der Auswahl der Schweißdrähte auf das Material des Grundmetalls beziehen und Schweißdrähte wählen, die die gleiche oder eine ähnliche Zusammensetzung wie das Grundmetall haben. Zum Beispiel entspricht A102 dem Werkstoff 0Cr18Ni9, A137 dem Werkstoff 1Cr18Ni9Ti.

(II) Schlüsselpunkt zwei

Da der Kohlenstoffgehalt einen großen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit von nichtrostendem Stahl hat, wird im Allgemeinen empfohlen, Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl zu wählen, bei denen das aufgetragene Metall eine geringere Menge an Kohlenstoff enthält als das Grundmetall. Für 316L muss zum Beispiel ein Schweißdraht A022 gewählt werden.

(III) Schlüsselpunkt drei

Das Schweißgut aus austenitischem rostfreiem Stahl sollte die mechanischen Eigenschaften gewährleisten. Dies kann durch eine Schweißprozessbewertung überprüft werden.

(IV) Schlüsselpunkt vier (Austenitischer hitzebeständiger Stahl)

Bei hitzebeständigem nichtrostendem Stahl (austenitischer hitzebeständiger Stahl), der bei hohen Temperaturen verwendet wird, sollten die ausgewählten Schweißdrähte in erster Linie der Hitzerissfestigkeit des Schweißguts und der Hochtemperaturleistung der Schweißverbindung entsprechen.

1. Für austenitische hitzebeständige Stähle mit Cr/Ni≥1, wie z. B. 1Cr18Ni9Ti, werden in der Regel austenitisch-ferritische Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl verwendet, und der Ferritgehalt im Schweißgut sollte 2-5% betragen. Ist der Ferritgehalt zu niedrig, ist die Rissbeständigkeit des Schweißguts schlecht; ist er zu hoch, kann sich bei langfristiger Verwendung bei hohen Temperaturen oder Wärmebehandlung leicht eine spröde Sigma-Phase bilden, die Risse verursacht. Zum Beispiel A002, A102, A137. In einigen speziellen Anwendungsfällen, in denen ein vollständig austenitisches Schweißgut erforderlich ist, kann man A402, A407 Schweißdrähte usw. wählen.
2. Bei stabilisiertem austenitischem hitzebeständigem Stahl mit Cr/Ni<1, wie Cr16Ni25Mo6, sollte der Gehalt an Mo, W, Mn und anderen Elementen im Schweißgut erhöht werden, um die thermische Festigkeit zu erhalten und die Rissbeständigkeit zu verbessern, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass das Schweißgut chemisch in etwa dem Grundmetall entspricht. Zum Beispiel bei der Verwendung von A502, A507.

(V) Schlüsselpunkt Fünf (Korrosionsbeständiger Edelstahl)

Für korrosionsbeständige nichtrostende Stähle, die in verschiedenen korrosiven Medien eingesetzt werden, sollten die Schweißdrähte entsprechend dem Medium und der Betriebstemperatur ausgewählt werden, um ihre Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten (Durchführung von Korrosionstests an den Schweißnähte).

1. Für ein Medium mit starker Korrosivität bei Betriebstemperaturen über 300 °C müssen Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl mit stabilisierenden Elementen wie Ti oder Nb oder Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt wie A137 oder A002 verwendet werden.
2. Für Medien, die verdünnte Schwefelsäure oder Salzsäure enthalten, werden in der Regel Schweißdrähte mit Mo oder sowohl Mo als auch Cu gewählt, wie A032, A052.
3. Bei Arbeiten mit schwacher Korrosion oder bei Anlagen, bei denen eine Verunreinigung durch Rost vermieden werden soll, können Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl ohne Ti oder Nb verwendet werden. Um die Spannungskorrosionsbeständigkeit des Schweißgutes zu gewährleisten, sollten superlegierte Schweißwerkstoffe verwendet werden, d.h. der Gehalt an korrosionsbeständigen Legierungselemente (Cr, Ni, etc.) im Schweißgut sollte höher sein als im Grundwerkstoff. Zum Beispiel: Verwendung von Schweißwerkstoffen des Typs 00Cr18Ni12Mo2 (wie A022) zum Schweißen von Teilen aus 00Cr19Ni10.

(VI) Schlüsselpunkt sechs

Für austenitische nichtrostende Stähle, die bei niedrigen Temperaturen verarbeitet werden, muss die Kälteschlagzähigkeit bei der Betriebstemperatur der Schweißverbindung gewährleistet sein. Daher werden rein austenitische Schweißdrähte wie A402 und A407 verwendet.

(VII) Schlüsselpunkt Sieben

Nickel-Basis Legierungsschweißen Stäbe können ebenfalls ausgewählt werden, wie z.B. die Verwendung eines Schweißmaterials auf Nickelbasis mit 9% Mo zum Schweißen von superaustenitischem Edelstahl des Typs Mo6.

(VIII) Schlüsselpunkt Acht: Auswahl der Schweißdrahtflussmittel-Typen

1. Da das Schweißgut von austenitischem Duplexstahl von Natur aus einen gewissen Ferritanteil enthält, der für eine gute Plastizität und Zähigkeit sorgt, ist der Unterschied zwischen Schweißdrähten mit basischem Flussmittel und Titan-Calcium-Flussmittel in Bezug auf die Rissbeständigkeit nicht so groß wie bei Kohlenstoffstahl-Schweißdrähten. Daher wird in der Praxis mehr Wert auf die Leistung des Schweißprozesses gelegt, wobei meist Schweißdrähte mit der Flussmittelkennzahl 17 oder 16 (wie A102A, A102, A132 usw.) verwendet werden.
2. Nur wenn die Struktursteifigkeit hoch ist oder die Schweißnaht Metallriss (wie z.B. bestimmte nichtrostende martensitische Chromstähle, nichtrostende Chrom-Nickel-Stähle mit reinem Austenitgefüge usw.) sollte man in Erwägung ziehen, Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl mit basischem Flussmittel mit einem Code von 15 (wie A107, A407 usw.) zu wählen.

Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung von Schweißdrähten aus nichtrostendem Stahl

1. Rostfreier Chromstahl weist eine gewisse Korrosionsbeständigkeit (gegenüber oxidativen Säuren, organischen Säuren, Gaskorrosion), Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit auf. Er wird typischerweise in Werkstoffen für Kraftwerke, Chemieanlagen und die Ölindustrie verwendet. Nichtrostender Chromstahl ist relativ schwierig zu schweißen; es sollte auf das Schweißverfahren, die Wärmebehandlungsbedingungen und die Auswahl geeigneter Schweißdrähte geachtet werden.
2. Nichtrostender Chrom 13-Stahl härtet nach dem Schweißen stark aus und neigt zur Rissbildung. Wird mit Schweißdrähten aus nichtrostendem Chromstahl (G202, G207) geschweißt, muss das Werkstück auf über 300℃ vorgewärmt und nach dem Schweißen langsam auf etwa 700℃ abgekühlt werden. Wenn das Werkstück nicht nach dem Schweißen wärmebehandelt werden kann, sollten Chrom-Nickel-Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl (A107, A207) gewählt werden.
3. Die Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit von nichtrostendem Chrom-17-Stahl kann durch die Zugabe stabiler Elemente wie Ti, Nb, Mo usw. verbessert werden. Er ist leichter zu schweißen als der nichtrostende Stahl Chrom 13. Beim Schweißen mit Schweißdrähten aus nichtrostendem Chromstahl (G302, G307) ist ein Vorwärmen auf über 200℃ und ein Anlassen nach dem Schweißen bei etwa 800℃ erforderlich. Wenn eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen nicht möglich ist, sollten Chrom-Nickel-Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl (A107, A207) gewählt werden.
4. Chrom-Nickel-Schweißdrähte aus rostfreiem Stahl weisen eine gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit auf und finden breite Anwendung in der chemischen Industrie, der Düngemittelindustrie, der Ölindustrie und der Herstellung medizinischer Geräte.
5. Beim Schweißen von rostfreiem Chrom-Nickel-Stahl scheidet sich durch die wiederholte Erwärmung Kohlenstoff aus, der die Korrosionsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften verringert.
6. Bei Chrom-Nickel-Schweißdrähten aus nichtrostendem Stahl gibt es sowohl den Titan-Calcium-Typ als auch den wasserstoffarmen Typ. Der Titan-Calcium-Typ kann sowohl für Wechselstrom als auch für Gleichstrom verwendet werden, aber beim Wechselstromschweißen ist der Einbrand flach und neigt zur Rötung, so dass vorzugsweise eine Gleichstromquelle verwendet wird. Stäbe mit einem Durchmesser von 4,0 und weniger können für das Schweißen in allen Positionen verwendet werden, während Stäbe mit einem Durchmesser von 5,0 und mehr für Flachschweißen und Kehlnahtschweißen.
7. Die Schweißdrähte sollten bei der Verwendung trocken bleiben. Der Titan-Kalzium-Typ sollte bei 150℃ eine Stunde lang getrocknet werden, während der wasserstoffarme Typ bei 200-250℃ eine Stunde lang getrocknet werden sollte (wiederholtes Trocknen sollte vermieden werden, da sonst die Beschichtung des Stabes reißen und abblättern kann). Die Umhüllung des Schweißdrahtes muss frei von Öl und anderen Verunreinigungen gehalten werden, um eine Erhöhung des Kohlenstoffgehalts in der Schweißnaht und eine Beeinträchtigung der Qualität der Schweißnaht zu vermeiden.
8. Um interkristalline Korrosion aufgrund von Erwärmung zu vermeiden, sollte der Schweißstrom nicht zu hoch sein; er sollte etwa 20% unter dem Strom für Schweißen von Kohlenstoffstahl Stäbe. Die Lichtbogenlänge sollte nicht zu lang sein, und es ist eine schnelle Zwischenlagenkühlung erforderlich, wobei schmale Schweißbahnen vorzuziehen sind.
9. Das Schweißen von unähnlichen Stählen erfordert eine sorgfältige Auswahl der Schweißdrähte, um thermische Risse oder Sigma-Phasen-Ausscheidungen zu vermeiden, die nach einer Hochtemperatur-Wärmebehandlung zu Sprödigkeit führen. Die Auswahl sollte nach der Norm für die Auswahl von Schweißdrähten für nichtrostende Stähle und artfremde Stähle erfolgen, und es sollten geeignete Schweißverfahren angewendet werden.

Schlussfolgerung

Das Schweißen von austenitischem rostfreiem Stahl hat seine besonderen Eigenschaften, und die Auswahl von Schweißdrähten für austenitischen rostfreien Stahl ist besonders wichtig. Langjährige praktische Erfahrungen haben gezeigt, dass mit den oben genannten Maßnahmen unterschiedliche Schweißverfahren für unterschiedliche Werkstoffe und unterschiedliche Schweißdrähte für unterschiedliche Werkstoffe erreicht werden können.

Die Auswahl von Schweißdrähten aus nichtrostendem Stahl muss sich nach dem Grundwerkstoff und den Arbeitsbedingungen richten, einschließlich Betriebstemperatur und Kontaktmedien. Dies hat für uns eine große richtungsweisende Bedeutung, da wir nur so die erwarteten Ergebnisse erzielen können. Schweißqualität.