Artikel dari Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. ini menjelaskan apa yang harus dipertimbangkan saat menentukan logam pengisi untuk pengelasan baja tahan karat.
Kemampuan yang membuat baja tahan karat begitu menarik - kemampuan untuk menyesuaikan sifat mekaniknya dan ketahanan terhadap korosi dan oksidasi - juga meningkatkan kerumitan pemilihan logam pengisi yang sesuai untuk pengelasan.Untuk kombinasi bahan dasar tertentu, salah satu dari beberapa jenis elektroda mungkin sesuai, tergantung pada masalah biaya, kondisi servis, sifat mekanik yang diinginkan, dan sejumlah masalah terkait pengelasan.
Artikel ini memberikan latar belakang teknis yang diperlukan untuk memberikan apresiasi kepada pembaca atas kompleksitas topik dan kemudian menjawab beberapa pertanyaan paling umum yang diajukan pemasok logam pengisi.Ini menetapkan pedoman umum untuk memilih logam pengisi baja tahan karat yang sesuai - dan kemudian menjelaskan semua pengecualian untuk pedoman tersebut!Artikel tersebut tidak mencakup prosedur pengelasan, karena itu adalah topik untuk artikel lain.
Empat tingkat, banyak elemen paduan
Ada empat kategori utama baja tahan karat:
austenitik
martensit
feritik
Rangkap
Nama-nama tersebut berasal dari struktur kristal baja yang biasanya ditemukan pada suhu kamar.Ketika baja karbon rendah dipanaskan di atas 912degC, atom baja disusun ulang dari struktur yang disebut ferit pada suhu kamar menjadi struktur kristal yang disebut austenit.Pada pendinginan, atom kembali ke struktur aslinya, ferit.Struktur suhu tinggi, austenit, bersifat non-magnetik, plastis dan memiliki kekuatan yang lebih rendah dan keuletan yang lebih besar daripada bentuk ferit pada suhu kamar.
Ketika lebih dari 16% kromium ditambahkan ke baja, struktur kristal suhu kamar, ferit, distabilkan dan baja tetap dalam kondisi feritik di semua suhu.Oleh karena itu nama baja tahan karat feritik diterapkan pada basis paduan ini.Ketika lebih dari 17% kromium dan 7% nikel ditambahkan ke baja, struktur kristal suhu tinggi baja, austenit, distabilkan sehingga bertahan pada semua suhu dari yang paling rendah hingga hampir meleleh.
Baja tahan karat austenitik umumnya disebut sebagai jenis 'krom-nikel', dan baja martensitik dan feritik biasanya disebut jenis 'krom lurus'.Elemen paduan tertentu yang digunakan dalam baja tahan karat dan logam las berperilaku sebagai penstabil austenit dan lainnya sebagai penstabil ferit.Stabilisator austenit yang paling penting adalah nikel, karbon, mangan, dan nitrogen.Stabilisator ferit adalah kromium, silikon, molibdenum dan niobium.Menyeimbangkan elemen paduan mengontrol jumlah ferit dalam logam las.
Nilai austenitik lebih mudah dan memuaskan dilas daripada yang mengandung kurang dari 5% nikel.Sambungan las yang diproduksi dalam baja tahan karat austenitik kuat, ulet, dan tangguh dalam kondisi seperti dilas.Mereka biasanya tidak memerlukan pemanasan awal atau perlakuan panas pasca-las.Nilai austenitik mencapai sekitar 80% dari baja tahan karat yang dilas, dan artikel pengantar ini sangat berfokus pada nilai tersebut.
Tabel 1: Jenis baja tahan karat dan kandungan kromium dan nikelnya.
mulai{c,80%}
thead{Jenis|% Kromium|% Nikel|Jenis}
tdata{Austenitik|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Martensitik|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Feritik|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Dupleks|18 - 28%|4 - 8%|2205}
cenderung{}
Bagaimana memilih logam pengisi stainless yang benar
Jika bahan dasar di kedua pelat sama, prinsip panduan aslinya dulu adalah, 'Mulailah dengan mencocokkan bahan dasar.'Itu bekerja dengan baik dalam beberapa kasus;untuk menggabungkan Tipe 310 atau 316, pilih Tipe pengisi yang sesuai.
Untuk menggabungkan bahan yang berbeda, ikuti prinsip panduan ini: 'pilih bahan pengisi yang cocok dengan bahan paduan yang lebih tinggi.'Untuk menggabungkan 304 hingga 316, pilih pengisi 316.
Sayangnya, 'aturan kecocokan' memiliki begitu banyak pengecualian sehingga prinsip yang lebih baik adalah, Lihat tabel pemilihan logam pengisi.Misalnya, Tipe 304 adalah bahan dasar baja tahan karat yang paling umum, tetapi tidak ada yang menawarkan elektroda Tipe 304.
Cara mengelas stainless Tipe 304 tanpa elektroda Tipe 304
Untuk mengelas baja tahan karat Tipe 304, gunakan pengisi Tipe 308, karena elemen paduan tambahan pada Tipe 308 akan lebih menstabilkan area las.
Namun, 308L juga merupakan pengisi yang dapat diterima.Penunjukan 'L' setelah Jenis apa pun menunjukkan kandungan karbon rendah.Baja tahan karat Tipe 3XXL memiliki kandungan karbon 0,03% atau kurang, sedangkan baja tahan karat Tipe 3XX standar dapat memiliki kandungan karbon maksimum 0,08%.
Karena filler Tipe L termasuk dalam klasifikasi yang sama dengan produk non-L, perakit dapat, dan harus sangat mempertimbangkan, menggunakan filler Tipe L karena kandungan karbon yang lebih rendah mengurangi risiko masalah korosi intergranular.Faktanya, penulis berpendapat filler Tipe L akan lebih banyak digunakan jika perakit memperbarui prosedur mereka.
Perakit yang menggunakan proses GMAW mungkin juga ingin mempertimbangkan untuk menggunakan pengisi Tipe 3XXSi, karena penambahan silikon meningkatkan pembasahan.Dalam situasi di mana lasan memiliki mahkota yang tinggi atau kasar, atau di mana genangan las tidak mengikat dengan baik di jari kaki sambungan fillet atau pangkuan, menggunakan elektroda GMAW Tipe Si dapat menghaluskan manik las dan meningkatkan fusi yang lebih baik.
Jika presipitasi karbida menjadi perhatian, pertimbangkan pengisi Tipe 347 , yang mengandung sedikit niobium.
Cara mengelas baja tahan karat menjadi baja karbon
Situasi ini terjadi pada aplikasi di mana satu bagian struktur memerlukan permukaan eksterior tahan korosi yang digabungkan ke elemen struktur baja karbon untuk menurunkan biaya.Saat menyambungkan bahan dasar tanpa elemen paduan ke bahan dasar dengan elemen paduan, gunakan pengisi paduan berlebih sehingga pengenceran di dalam logam las seimbang atau paduannya lebih tinggi daripada logam dasar tahan karat.
Untuk menyambung baja karbon ke Tipe 304 atau 316, serta untuk menyambung baja tahan karat yang berbeda, pertimbangkan elektroda Tipe 309L untuk sebagian besar aplikasi.Jika konten Cr yang lebih tinggi diinginkan, pertimbangkan Tipe 312.
Sebagai catatan peringatan, baja tahan karat austenitik menunjukkan tingkat ekspansi sekitar 50 persen lebih besar daripada baja karbon.Saat disambung, perbedaan tingkat pemuaian dapat menyebabkan retak karena tekanan internal kecuali elektroda yang tepat dan prosedur pengelasan yang digunakan.
Gunakan prosedur pembersihan persiapan las yang benar
Seperti logam lainnya, pertama-tama bersihkan minyak, gemuk, tanda, dan kotoran dengan pelarut yang tidak diklorinasi.Setelah itu, aturan utama persiapan las stainless adalah 'Hindari kontaminasi dari baja karbon untuk mencegah korosi.'Beberapa perusahaan menggunakan bangunan terpisah untuk 'toko stainless' dan 'toko karbon' untuk mencegah kontaminasi silang.
Tetapkan roda gerinda dan sikat tahan karat sebagai 'hanya tahan karat' saat menyiapkan pinggiran untuk pengelasan.Beberapa prosedur memerlukan pembersihan dua inci ke belakang dari sambungan.Persiapan sambungan juga lebih kritis, karena mengkompensasi ketidakkonsistenan dengan manipulasi elektroda lebih sulit dibandingkan dengan baja karbon.
Gunakan prosedur pembersihan pasca-las yang benar untuk mencegah karat
Untuk memulai, ingat apa yang membuat baja tahan karat tahan karat: reaksi kromium dengan oksigen untuk membentuk lapisan pelindung kromium oksida pada permukaan material.Karat tahan karat karena pengendapan karbida (lihat di bawah) dan karena proses pengelasan memanaskan logam las ke titik di mana oksida feritik dapat terbentuk pada permukaan las.Dibiarkan dalam kondisi as-welded, lasan yang sempurna mungkin menunjukkan 'jejak gerobak karat' di batas zona yang terkena panas dalam waktu kurang dari 24 jam.
Agar lapisan baru kromium oksida murni dapat direformasi dengan baik, baja tahan karat membutuhkan pembersihan pasca-pengelasan dengan memoles, mengawetkan, menggiling, atau menyikat.Sekali lagi, gunakan gerinda dan sikat khusus untuk tugas tersebut.
Mengapa kawat las stainless steel bersifat magnetis?
Baja tahan karat sepenuhnya austenitik bersifat non-magnetik.Namun, suhu pengelasan menghasilkan butiran yang relatif besar pada struktur mikro, yang menyebabkan las menjadi sensitif retak.Untuk mengurangi kepekaan terhadap hot cracking, produsen elektroda menambahkan elemen paduan, termasuk ferit.Fasa ferit menyebabkan butiran austenit jauh lebih halus, sehingga las menjadi lebih tahan retak.
Magnet tidak akan menempel pada gulungan pengisi stainless austenitik, tetapi orang yang memegang magnet mungkin merasakan sedikit tarikan karena ferit yang tertahan.Sayangnya, hal ini menyebabkan beberapa pengguna berpikir bahwa produk mereka telah diberi label yang salah atau mereka menggunakan logam pengisi yang salah (terutama jika mereka merobek label dari keranjang kawat).
Jumlah ferit yang benar dalam elektroda tergantung pada suhu layanan aplikasi.Misalnya, terlalu banyak ferit menyebabkan lasan kehilangan ketangguhannya pada suhu rendah.Jadi, filler Tipe 308 untuk aplikasi perpipaan LNG memiliki nomor ferit antara 3 dan 6, dibandingkan dengan nomor ferit 8 untuk pengisi Tipe 308 standar.Singkatnya, logam pengisi mungkin tampak serupa pada awalnya, tetapi perbedaan kecil dalam komposisi itu penting.
Apakah ada cara mudah untuk mengelas baja tahan karat dupleks?
Biasanya, baja tahan karat dupleks memiliki struktur mikro yang terdiri dari sekitar 50% ferit dan 50% austenit.Secara sederhana, ferit memberikan kekuatan tinggi dan ketahanan terhadap retak korosi tegangan sementara austenit memberikan ketangguhan yang baik.Dua fase dalam kombinasi memberikan sifat menarik pada baja dupleks.Berbagai macam baja tahan karat dupleks tersedia, dengan yang paling umum adalah Tipe 2205;ini mengandung 22% kromium, 5% nikel, 3% molibdenum dan 0,15% nitrogen.
Saat mengelas baja tahan karat dupleks, masalah dapat muncul jika logam las memiliki terlalu banyak ferit (panas dari busur menyebabkan atom mengatur dirinya sendiri dalam matriks ferit).Untuk mengkompensasi, logam pengisi perlu mempromosikan struktur austenitik dengan kandungan paduan yang lebih tinggi, biasanya nikel 2 sampai 4% lebih banyak daripada logam dasar.Misalnya, kawat berinti fluks untuk pengelasan Tipe 2205 mungkin memiliki 8,85% nikel.
Konten ferit yang diinginkan dapat berkisar dari 25 hingga 55% setelah pengelasan (namun bisa lebih tinggi).Perhatikan bahwa laju pendinginan harus cukup lambat untuk memungkinkan austenit terbentuk kembali, tetapi tidak terlalu lambat untuk menciptakan fase intermetalik, juga tidak terlalu cepat untuk membuat kelebihan ferit di zona yang terkena panas.Ikuti prosedur yang direkomendasikan pabrikan untuk proses las dan logam pengisi yang dipilih.
Penyesuaian parameter saat mengelas baja tahan karat
Untuk perakit yang selalu menyesuaikan parameter (tegangan, arus listrik, panjang busur, induktansi, lebar pulsa, dll) saat mengelas baja tahan karat, penyebabnya adalah komposisi logam pengisi yang tidak konsisten.Mengingat pentingnya elemen paduan, variasi komposisi kimia dari banyak ke banyak dapat berdampak nyata pada kinerja las, seperti basah yang buruk atau pelepasan terak yang sulit.Variasi diameter elektroda, kebersihan permukaan, cetakan dan heliks juga mempengaruhi kinerja pada aplikasi GMAW dan FCAW.
Mengontrol presipitasi karbida kontrol dalam baja tahan karat austenitik
Pada suhu di kisaran 426-871degC, kandungan karbon lebih dari 0,02% bermigrasi ke batas butir struktur austenitik, di mana ia bereaksi dengan kromium untuk membentuk karbida kromium.Jika kromium terikat dengan karbon, itu tidak tersedia untuk ketahanan korosi.Ketika terkena lingkungan korosif, hasil korosi intergranular, memungkinkan batas butir dimakan habis.
Untuk mengontrol presipitasi karbida, jaga kandungan karbon serendah mungkin (maksimum 0,04%) dengan mengelas menggunakan elektroda rendah karbon.Karbon juga dapat diikat oleh niobium (sebelumnya columbium) dan titanium, yang memiliki afinitas yang lebih kuat terhadap karbon daripada kromium.Elektroda tipe 347 dibuat untuk tujuan ini.
Bagaimana mempersiapkan diskusi tentang pemilihan logam pengisi
Minimal, kumpulkan informasi tentang penggunaan akhir bagian yang dilas, termasuk lingkungan servis (terutama suhu operasi, paparan elemen korosif, dan tingkat ketahanan korosi yang diharapkan) dan masa pakai yang diinginkan.Informasi tentang sifat mekanik yang diperlukan pada kondisi pengoperasian sangat membantu, termasuk kekuatan, ketangguhan, keuletan, dan kelelahan.
Sebagian besar produsen elektroda terkemuka menyediakan buku panduan untuk pemilihan logam pengisi, dan penulis tidak dapat terlalu menekankan hal ini: lihat panduan aplikasi logam pengisi atau hubungi pakar teknis produsen.Mereka ada di sana untuk membantu memilih elektroda baja tahan karat yang tepat.
Untuk informasi lebih lanjut tentang logam pengisi baja tahan karat TYUE dan untuk meminta saran dari pakar perusahaan, kunjungi www.tyuelec.com.
Waktu posting: 23-Des-2022