فولاد ضد زنگ آلیاژی است که حاوی حداقل 10.51 TP3T کروم (Cr) است که به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی و خواص مکانیکی خوب شناخته شده است. کروم مهمترین عنصر آلیاژی در فولاد ضد زنگ است، زیرا یک لایه نازک و سخت اکسید کروم را روی سطح تشکیل می دهد و از مواد در برابر خوردگی ناشی از اکسیژن، رطوبت و سایر مواد خورنده موجود در هوا محافظت می کند. فولاد ضد زنگ انواع مختلفی دارد، که بر اساس ترکیب و نیازهای پردازشی خود می تواند نیازهای فنی رشته های مختلف را برآورده کند.
جوشکاری فولاد ضد زنگ به فرآیند اتصال مواد فولادی ضد زنگ به یکدیگر با استفاده از تکنیک های مختلف جوش اشاره دارد. نکته کلیدی در جوشکاری فولاد ضد زنگ، انتخاب روش و مواد مناسب جوشکاری است تا اطمینان حاصل شود که اتصال جوش داده شده دارای استحکام کافی، مقاومت در برابر خوردگی و ظاهری زیباست.
انواع متداول فولاد ضد زنگ قابل جوش
فولاد زنگ نزن قابل جوش معمولاً به انواعی اطلاق می شود که می توانند با استفاده از فرآیندهای جوشکاری رایج (مانند جوشکاری TIG، MIG، MMA و غیره) به یکدیگر متصل شوند و پس از جوشکاری خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی خوبی را حفظ کنند.
عملکرد جوش انواع فولاد ضد زنگ بسته به ترکیب و ویژگی های ساختاری آنها متفاوت است. در زیر چندین نوع متداول فولاد ضد زنگ قابل جوش آورده شده است:
| نوع فولاد ضد زنگ | خصوصیات | ویژگی های جوشکاری |
| فولاد ضد زنگ آستنیتی | رایج ترین و ساده ترین جوشکاری. چقرمگی خوب، مقاومت در برابر خوردگی و جوش پذیری. | می توان با استفاده از روش های TIG یا MIG جوش داد. مواد جوش رایج: 304L، 316L (انواع کم کربن خوردگی بین دانه ای را کاهش می دهد). |
| فولاد ضد زنگ فریتی | مقاومت اکسیداسیون خوب اما جوش پذیری ضعیف تر از فولادهای آستنیتی. مستعد شکنندگی در ناحیه متاثر از گرما. | در حین جوشکاری به گرمای ورودی کنترل شده نیاز دارد. از روش های جوشکاری TIG و MIG استفاده می شود. |
| فولاد ضد زنگ مارتنزیتی | حاوی کربن بالاتر، مستعد ترک خوردگی داغ و شکنندگی در حین جوشکاری است. | نسخه های کم کربن (به عنوان مثال، 410L) برای بهبود جوش پذیری استفاده می شود. ممکن است پس از جوشکاری نیاز به عملیات حرارتی باشد. |
آیا جوشکاری فولاد ضد زنگ مشکل است؟
جوشکاری فولاد ضد زنگ می‌تواند چالش‌هایی را ایجاد کند، اما اگر تکنیک‌ها، فرآیندها و انتخاب مواد صحیح جوشکاری درک شود، ذاتاً دشوار نیست. کلید کنترل حرارت ورودی، انتخاب مواد جوشکاری مناسب، طراحی صحیح فرآیند جوشکاری و انجام عملیات پس از عملیات ضروری است. تسلط مناسب بر این تکنیک ها یک مهارت مهم برای مهندسان جوش است.
فولاد ضد زنگ به گرمای ورودی حساس است و گرمای بیش از حد می تواند منجر به درشت شدن دانه و کاهش خواص مواد، به ویژه در منطقه متاثر از حرارت (HAZ) شود. دمای بالا می تواند باعث مشکلات زیر شود:
خوردگی بین دانه ای: به خصوص در مورد فولاد زنگ نزن آستنیتی، حرارت ورودی بیش از حد در حین جوشکاری می تواند باعث رسوب کاربید در ناحیه جوش شود و بر مقاومت به خوردگی آن تأثیر بگذارد.
ترک های جوشکاری: فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی و سخت شده با بارش به ویژه در معرض ترک خوردگی داغ هستند.
راه حل: پارامترهای فرآیند جوشکاری (مانند سرعت جوشکاری و گرمای ورودی) را کنترل کنید، از عملیات پیش گرمایش و پس از گرمایش مناسب استفاده کنید و از ورود گرمای بیش از حد خودداری کنید.
چگونه فولاد ضد زنگ را جوش دهیم
جوشکاری فولاد ضد زنگ نیاز به توجه به عوامل متعددی برای اطمینان از استحکام اتصال، مقاومت در برابر خوردگی و کیفیت زیبایی دارد. در زیر مراحل و ملاحظات اساسی برای جوشکاری فولاد ضد زنگ آورده شده است:
1. روش جوشکاری مناسب را انتخاب کنید
روش های رایج جوشکاری فولاد ضد زنگ عبارتند از:
جوشکاری TIG (جوشکاری با گاز بی اثر تنگستن): مناسب برای جوشکاری دقیق، ایده آل برای جوشکاری صفحات نازک و لوله های فولادی ضد زنگ. این جوش با کیفیت بالا و تمیز و بدون آلودگی را فراهم می کند. برای محافظت از الکترود تنگستن و گاز بی اثر (مانند آرگون) استفاده می کند.
جوشکاری MIG (جوشکاری با گاز بی اثر فلز): مناسب برای صفحات فولادی ضد زنگ ضخیم تر، سرعت جوشکاری سریع تری را ارائه می دهد و برای تولید با راندمان بالا و در مقیاس بزرگ ایده آل است.
جوشکاری MMA (جوشکاری با قوس فلزی دستی): مناسب برای صفحات فولادی ضد زنگ ضخیم تر و می تواند در محیط های بدون حفاظت از گاز بی اثر اجرا شود، اما نیاز به شرایط جوش خوبی دارد.
جوش لیزری: مناسب برای جوشکاری با دقت بالا، معمولا در ماشین آلات دقیق، الکترونیک و زمینه های دیگر استفاده می شود.
2. مواد جوشکاری مناسب را انتخاب کنید
انتخاب مواد پرکننده مناسب (سیم جوش یا میله) که با مواد اصلی مطابقت داشته باشد بسیار مهم است. به عنوان مثال، هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ 304 از سیم جوش 304 لیتری و در هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ 316 از سیم جوش 316 لیتری استفاده کنید. برای فولادهای زنگ نزن کم کربن (مانند 304L و 316L)، خطر خوردگی بین دانه ای پس از جوشکاری کاهش می یابد.
3. آماده سازی قبل از جوشکاری
مواد پایه را تمیز کنید: سطوح فولادی ضد زنگ باید برای از بین بردن اکسیدها، گریس، زنگ زدگی، گرد و غبار و سایر آلاینده ها تمیز شوند. از پاک کننده های فولاد ضد زنگ یا محلول های ترشی استفاده کنید.
تناسب و گیره: اطمینان حاصل کنید که قطعات جوش داده شده به درستی تراز شده و محکم بسته شده اند تا از جابجایی مواد در حین جوشکاری جلوگیری شود.
بررسی پارامترهای جوشکاری: جریان، ولتاژ و سرعت جوشکاری را بر اساس ضخامت و الزامات مواد تنظیم کنید.
4. ملاحظات در طول فرآیند جوشکاری
کنترل گرمای ورودی: برای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای یا ترک داغ، به ویژه هنگام جوشکاری مواد جدار نازک، از دمای بیش از حد در حین جوشکاری خودداری کنید.
استفاده از گازهای محافظ مناسب: در جوشکاری TIG و MIG معمولا از گازهایی مانند آرگون یا مخلوط آرگون-هلیوم برای جلوگیری از اکسیداسیون ناحیه جوش استفاده می شود.
جلوگیری از تخلخل و تشکیل نیترید: اطمینان از گاز محافظ کافی برای جلوگیری از ورود رطوبت و آلاینده ها به ناحیه جوش، کاهش احتمال تخلخل و نیتریدها، که می تواند استحکام اتصال و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش دهد.
5. توالی جوشکاری را کنترل کنید
توالی جوش برای کنترل ناحیه متاثر از حرارت و جلوگیری از اعوجاج بسیار مهم است. جوش متقارن یا روش های جوشکاری قطعه ای می تواند اعوجاج حرارتی و تمرکز تنش را کاهش دهد.
6. درمان پس از جوشکاری
درمان پس از حرارت (به عنوان مثال، بازپخت): انواع خاصی از فولاد ضد زنگ (به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ مارتنزیتی) ممکن است به بازپخت پس از جوشکاری برای کاهش تنش های داخلی و بازیابی خواص مواد نیاز داشته باشد.
ترشی و غیرفعال سازی: پس از جوشکاری، درز جوش را می توان ترشی و غیرفعال کرد تا رسوب اکسید حذف شود و مقاومت در برابر خوردگی ناحیه جوش افزایش یابد. محلول های رایج ترشی شامل اسید نیتریک یا اسید فسفریک است.
پولیش و تمیز کردن: پس از جوشکاری، درزهای جوش ممکن است نیاز به آسیاب یا صیقل دادن داشته باشند تا صافی سطح فولاد ضد زنگ حفظ شود و ظاهر آن حفظ شود و مقاومت در برابر خوردگی بهبود یابد.
7. مشکلات و راه حل های رایج
ترک های جوشکاری: ترک خوردگی در حین جوشکاری ممکن است به دلیل گرمای ورودی بیش از حد، سرعت کم جوشکاری یا مواد پرکننده نامناسب رخ دهد. کاهش حرارت ورودی، انتخاب روش های مناسب جوشکاری و استفاده از مواد پرکننده مناسب می تواند این مشکل را حل کند.
تخلخل و تشکیل نیترید: تخلخل اغلب از گاز محافظ ناکافی یا سطوح آلوده ناشی می شود. از تمیزی محل جوش اطمینان حاصل کنید و از گازهای محافظ مناسب و پارامترهای جوش استفاده کنید.
اعوجاج جوش: جوشکاری در سطح بزرگ ممکن است منجر به اعوجاج شود، به خصوص در فولاد ضد زنگ نازک. این را می توان با استفاده از جوشکاری قطعه ای، جوشکاری متناوب یا فیکسچر کاهش داد.
8. بازرسی کیفیت پس از جوشکاری
بازرسی بصری: ظاهر درز جوش را بررسی کنید تا مطمئن شوید که یکنواخت، بدون ترک، تخلخل، ذوب بیش از حد و سایر عیوب است.
آزمایش اشعه ایکس یا اولتراسونیک: برای قطعات جوش داده شده با فشار بالا و ایمنی بالا، آزمایش اشعه ایکس یا اولتراسونیک را برای بررسی عیوب داخلی در اتصال جوش داده شده انجام دهید.
تست سختی و استحکام: تست های سختی و تست کشش را انجام دهید تا مطمئن شوید که خواص مکانیکی اتصال جوش داده شده مطابق با الزامات است.
خلاصه
جوشکاری فولاد ضد زنگ می تواند چالش برانگیز باشد، اما اگر تکنیک های جوشکاری صحیح و پارامترهای فرآیند تسلط داشته باشند، کیفیت جوش قابل کنترل است. نکته کلیدی این است که روش، مواد و پارامترهای جوشکاری مناسب را انتخاب کنید، مواد را قبل از جوشکاری به درستی تمیز کنید و عملیات پس از جوشکاری لازم را انجام دهید. با کنترل موثر این عوامل می توان به اتصالات جوشی با استحکام بالا و مقاوم در برابر خوردگی دست یافت.
منابع بیشتر：
FA 
EN 
DE 
RU 
ID