فولاد زنگ نزن یا Stainless Steel نوعی فولاد است که به واسطه داشتن برخی عناصر آلیاژی مانند کروم و نیکل ویژگی منحصری مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ زدگی و مقاومت بالا به اکسیداسیون در دمای بالا دارند . استفاده از روانکار مناسب در میزان زنگ زدگی فولاد موثر است میتوانید برای خرید روغن های صنعتی اصل شرکت total روی لینک کلیک کنید.
وجود حدود ۱۵٪ از عنــصر کروم در فولاد سبب میشود فولاد در برابر زنگ زدگــی مقاوم شود . در این مقاله به بررسی روش جوشکاری فولاد زنگ نزن خواهیــم پرداخت و چالش هایی که برای جوشکـاری فـولاد زنـگ نـزن نسبت به جوشکاری فولاد ساده کربنی داریم را مورد مطالعه قرار می دهیم .
گاهی مردم تعجب می کنند که انواع مختلفی از فولاد زنگ نزن وجود دارد ، که همین طور نیز می باشد در حقیقت اولین نوع فولاد زنگ نزن در سال ۱۹۱۳ میلادی توسط هِری بیرلی (Harry Brearley) معرفی شد . که مقاومت به خوردگی بیشتری نسبت به فولاد ساده کربنی داشت اما شکل پذیری آن کمتــــر بود . و از آن سال به بعد تا امروزه متالوژیست ها با مطالعه و بررسی سعی در بهبود خواص مکانیــکی فولاد های زنگ نزن داشته اند که موفق شده اند خواص مکانیکی فولاد را به طور شگفت انگیزی بهبود ببخشند .
نکات لازم برای جوشکاری فولاد زنگ نزن
تکنیک لازم برای جوشکـاری فـولاد زنـگ نـزن تفاوت چندانی با جوشکاری فولاد ساده کربنی ندارند ، اما باید به دو نکتـــه اساسی توجه کرد :
۱) در جوشکاری فولاد های زنگ نزن باید دقت بیشتری نسبت به انرژی جوش و نحوه سرد و گرم شدن قطعه داشت .
۲) باید در انتخاب فیلر (پر کننده) مناسب دقت لازم را اعمال کرد .
انواع مختلف فولاد زنگ نزن
فولادهای زنگ نزن بر اساس میکـــروساختار آن طبقـه بنــدی می شود ،چهار دسته کلی فولادهای زنگ نزن وجود دارند که سه دسته اول آن یعنی فولادهای زنگ نزن فریتی ، آستنیتــــی و مارتنزیتــی تک فازی هستند و دسته چهارم یعنی فولادهای زنگ نزن دوپلکس (فریتی – آستنیتــــی) دو فازی می باشند .
۱) فولادهای زنگ نزن فریتی
۲) فولادهای زنگ نزن آستنیــتی
۳) فولادهای زنگ نزن فریتی
۴) فولادهای زنگ نزن دوپلکســی
ویژگی دسته های مختلف فولاد زنگ نزن
عناصر نیکل ، کروم ، منگنز و نیتروژن تقویت کننده منطقــه آستنیت در فولاد هستند و عناصر کروم ، سیلیسیوم ، مولیبدن و نیوبیـــم تقویت کننده منطقــه فریت در فولاد هستند . ساختار نهایی فلز جوش با توجه به ساختار فلز پایه و نوع فیلر یــا الکترود جوشکاری مورد استفاده قرار گرفتــــه تعیین می شود .
برای پیش بینی ساختار فلز جوش از نمودار شافلر استفـــاده میشود در این نمودار با توجه به مقدار کروم معادل و نیکــــل معادل ساختار فلز جوش مشخص می شود .
فولاد زنگ نزن آستنیتی پر کاربردترین نوع فولاد زنگ نزن میبـــاشند و کاربرد آنها از ساخت ملزومات آشپزخانه تا نرده های تزئینی ساختمان و … دیده میشود .
فولاد زنگ نزن مارتنزیتی دسته دیگر فولاد زنگ نزن هستند که بعلت مقاومت خوب آنها در برابر سایش از آنها بیشتر در ابزارآلات استفاده میشود .
فولاد زنگ نزن فریتی دسته سوم فولاد زنگ نزن هستند که قیمت آنها و کاربردشان از دو نوع دیگر کمتر است .
فولاد زنگ نزن دوپلکسی دستــه چهارم فولاد زنگ نزن هستند که از تلفیق دو فولاد زنگ نزن آستنیتی و فریتی به وجود می آیند که به آن فولاد زنگ نزن دوفازی گفته میشود که این نوع فولاد زنگ نزن قیمت بالاتری نسبت به سایر فولاد های زنگ نزن دارد .
آماده سازی پیش از جوشکاری فولاد زنگ نزن
یکی از اقدامات لازم برای جوشکـاری فـولاد زنـگ نـزن مانند جوشکاری سایر فلزات ، تمیزکردن سطح فلز میباشد ، در این مرحله باید توجه کرد اگر برای تمیز کاری سطح فولاد زنگ نزن از برس سیمی استفاده می کنید . این برس را فقط برای تمیز کاری فولاد زنگ نزن استفاده کنید و اگر از آن برای تمیز کردن سطح فولاد ساده کربنی استفاده کردید ، دیگر آن را برای تمیزکاری سطح فولاد زنگ نزن استفاده نکنید چرا که ذرات فولاد که به برس چسبیده اند باعث خراشیدن سطح فولاد زنگ نزن میشوند و موجب زنگ زدگی فولاد زنگ نزن می شوند .
دومین اقدام لازم برای جوشکـاری فـولاد زنـگ نـزن انتخاب فیـــلر مناسب میباشد ، انتخاب فیلر مناسب برای جوشکاری فولاد زنگ نزن کاری تخخصی میباشد که باید توسط متخصص مربوطه یک دستور العمل جوشکاری WPS نوشته بشود که اقدامات لازم برای پیشگیـــری از ایجاد عیوب جوش ، مد نظر قرار بگیرد .
اگر به دستور العمل جوشکاری WPS معتبــــر دسترسی ندارید ، می توانید از یک قانون سرانگشتی برای انجام این کار استفاده کنیـــد : شماره فیـــــلر مربوطه برای جوشکـاری فـولاد زنـگ نـزن باید با شماره فولاد زنگ نزن مربوطه برابر باشد بعنوان مثال میتوانید برای جوشکاری فولاد زنگ نزن 316L از فیــــلر 316L استفاده کنید .
جوشکـاری فـولاد زنـگ نـزن آستنیتی
در ترکیب فولاد زنگ نزن آستنیتی بین ۱۶ تا ۲۶ درصد کروم و ۸ تا ۲۲ درصد نیکـــل وجود دارد ، متداول ترین فولاد زنگ نزن آستنیتی که برای جوشکاری مورد استفاده قرار میگیرد فولاد زنگ نزن ۳۰۴ است ، که در حدود ۱۸٪ کــروم و ۱۰٪ نیکل دارد این فولاد را میتوان با استفاده از روش جوشکاری تیگ ، جوشکاری الکترود دستـــی SMAW و جوشکاری با گاز محافظ میگ جوشکاری نمود . فولاد زنگ نزن آستنیتی قابلیت عملیات حرارتــی ندارند و شکل پذیری خوبی دارند و معمولاً برای جوشکاری آنها نیـــازی به پیشگـــرم و پسگـــرم کردن وجود ندارد .
فولاد زنگ نزن آستنیتی که ساختــــار نهایی فلز جوش آن فول آستنیتی شود خطر عیب ترگ گرم در آن بشدت بالا میرود ، برای جلوگیری از ایجاد این عیب ، متخصص مربوطه باید دستورالعمل جوشکاری WPS را به نحویی طراحی کند که ساختـــار نهایی فلز جوش حداقل حاوی ۵٪ فریت باشد .
جوشکاری فولاد زنگ نزن فریتی
در ترکیب فولاد زنگ نزن فریتــی بین ۱۱ تا ۲۸ درصد کروم وجود دارد ، و معمول ترین گـــرید فولاد زنگ نزن فریتــی ، سری ۴۳۰ میباشد که بین ۱۶ تا ۱۸ درصد کروم وجود دارد . فولاد زنگ نزن فریتــی تک فاز میباشد و قابلیت عملیات حرارتی شدن را ندارد و یکی از عیوب شایع در جوشکاری فولاد زنگ نزن فریتــی ، ساختار خشن و ترد در منطقه متاثر از حرارت یا HAZ است .
جوشکاری فولاد زنگ نزن فریتــی در قیود زیاد مستعد ترک خورگی {عیوب جوش} می باشد و جوشکـاری فـولاد زنـگ نـزن فریتــی با ورق های نازک کمتــــر از ۶ میلیمتر خطر ترک خوردگی در آنهــــا بشدت بالا است که این موضوع با ارائه یک دستورالعمل جوشکاری WPS که تمامی این موارد را در نظر گرفته باشد ، توسط مهندس جوش با تجربه که تمام شرایط خطر آفرین را در نظر گرفته باشد برطرف می گردد . یکی از راه هایی که معمولاً میتواند خطر ترک خوذدگـــی در جوشکاری فولاد زنگ نزن فریتــی تا حد زیادی کاهش دهد استفاده از فیلر های آستنیتی برای جوشکاری است .
راه دیگر که توصیه میشود استفاده از حداقـــل انرژی جوش برای جوشکاری است ، استفاده از پیشگرم برای جوشکاری فولاد زنگ نزن فریتــی بعلت آنکه میزان تنش پسماند در قطعه را کاهش میدهد یکی دیگر از پارامتـــرهای موثر است ، دمــای پیشگرم باید بین ۵۰ تا ۲۵۰ درجه سانتـــی گراد باشد که این دما با توجه به ترکیب فلز مشخص میشود .
جوشکـاری فـولاد زنـگ نـزن مارتنزیتی
متداولتـــرین نوع فولاد زنگ نزن مارتنزیتـــی ۴۱۰ میباشد که دارای مقدار کروم بین ۱۲ تا ۱۸ درصد و مقدار کمی نیکل است . فولاد زنگ نزن مارتنزیتی نسبت به سایر فولادهای زنگ نزن مقدار بالاتری کربــن دارد بطوریکه قابلیت سخت شوندگی به آن می دهد .
در فولاد زنگ نزن مارتنزیتی بعلت وجود بالای مقدار کربن خطر ایجاد ترک هیدروژنی در آن بالا است برای این موضوع موارد زیر توصیه میشود :
استفاده از فرآیند های جوشکاری کم هیدروژن ماننــد جوشکاری با گاز محافظ میگ و جوشکاری تیگ و اطمینان از خشک بودن کامل الکترود در روش جوشکاری الکترود دستی SMAW
پیشگرم کردن قطعه قبل از جوشکاری تا دمای ۲۰۰ الـــی ۳۰۰ درجه سانتــــی گراد
پسگرم کردن قطعه جوشکاری شده تا دمای ۶۵۰ الــــی ۷۵۰ درجه سانتــی گراد که بستگی به ترکیب شیمیایی فلز دارد .
جوشکـاری فـولاد زنـگ نـزن دوپلکـــس
فولاد زنگ نزن دوپلکـــس یک فولاد زنگ نزن دو فازی است که از دو فاز فریتی و آستنیتــــی تشکیل شده است و فولاد زنگ نزن دوپلکـــس معولا دارای ۲۲ تا ۲۶ درصد کروم و ۴ تا ۷ درصد نیکـــل و ۰ تا ۳ درصد مولیبدن و مقدار کمـــی نیتروژن در حدود ۰.۱ تا ۰.۳ درصد هستنـــند .
فولاد زنگ نزن دوپلکـــس که جدیداً در بازار عرضه میشوند قابلیت جوشکـــاری دارند اما پروسه جوشکاری آنهـــا سخت و پیچیـــده است که نیاز به یک دستورالعمل جوشکاری WPS تخصصی نیاز است .
اگـــرچه بیشتر توصیه های برای جوشکـاری فـولاد زنـگ نـزن دوپلکـــس مانند استفاده از انرژی جوش کم و کنتـــرل دمای بین پاسی وجود دارد اما جوشکاری آنها بدون در نظر گرفتن کلیه پارامترها میتواند خطرناک باشد .