เลือกวัสดุเชื่อมลวดเชื่อมและอิเล็กโทรดสแตนเลสอย่างไร?

เหล็กกล้าไร้สนิม 4 ประเภทและบทบาทขององค์ประกอบโลหะผสม:

เหล็กกล้าไร้สนิมสามารถจำแนกได้เป็น 4 ประเภทหลัก ได้แก่ เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก และดูเพล็กซ์ (ตารางที่ 1) การจำแนกประเภทนี้พิจารณาจากโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าไร้สนิมที่อุณหภูมิห้อง เมื่อเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำถูกให้ความร้อนถึง 1,550 องศาเซลเซียส โครงสร้างจุลภาคจะเปลี่ยนจากเฟอร์ไรต์ที่อุณหภูมิห้องเป็นออสเทนไนต์ เมื่อเย็นตัวลง โครงสร้างจุลภาคจะเปลี่ยนกลับเป็นเฟอร์ไรต์ ออสเทนไนต์ซึ่งพบที่อุณหภูมิสูงนั้นไม่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก โดยทั่วไปจะมีความแข็งแรงต่ำกว่าแต่มีความเหนียวดีกว่าเฟอร์ไรต์ที่อุณหภูมิห้อง

เมื่อปริมาณโครเมียม (Cr) ในเหล็กเกิน 16% โครงสร้างจุลภาคที่อุณหภูมิห้องจะคงตัวในเฟสเฟอร์ไรต์ ทำให้เฟอร์ไรต์คงตัวอยู่ได้ในทุกช่วงอุณหภูมิ สเตนเลสประเภทนี้เรียกว่าสเตนเลสเฟอร์ริติก เมื่อปริมาณโครเมียม (Cr) สูงกว่า 17% และนิกเกิล (Ni) สูงกว่า 7% เฟสออสเทไนต์จะเสถียร ทำให้ออสเทไนต์คงตัวอยู่ได้ตั้งแต่อุณหภูมิต่ำจนถึงจุดหลอมเหลว

เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกมักเรียกว่าประเภท “Cr-N” ในขณะที่เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกและเฟอร์ริติกเรียกโดยตรงว่าประเภท “Cr” ธาตุในเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะเติมสามารถแบ่งได้เป็นธาตุที่ก่อให้เกิดออสเทนไนต์และธาตุที่ก่อให้เกิดเฟอร์ไรต์ ธาตุหลักที่ก่อให้เกิดออสเทนไนต์ ได้แก่ Ni, C, Mn และ N ในขณะที่ธาตุหลักที่ก่อให้เกิดเฟอร์ไรต์ ได้แก่ Cr, Si, Mo และ Nb การปรับปริมาณของธาตุเหล่านี้สามารถควบคุมสัดส่วนของเฟอร์ไรต์ในรอยเชื่อมได้

เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีปริมาณไนโตรเจน (N) น้อยกว่า 5% เชื่อมง่ายกว่าและให้คุณภาพการเชื่อมที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีปริมาณไนโตรเจนต่ำกว่า รอยเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกมีความแข็งแรงและความเหนียวที่ดี จึงไม่จำเป็นต้องอบชุบด้วยความร้อนก่อนและหลังการเชื่อม ในงานเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกมีสัดส่วน 80% ของการใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิมทั้งหมด ทำให้เป็นหัวข้อหลักของบทความนี้

วิธีการเลือกที่ถูกต้องการเชื่อมสแตนเลสวัสดุสิ้นเปลือง สายไฟ และอิเล็กโทรด?

หากวัสดุต้นทางเป็นชนิดเดียวกัน กฎข้อแรกคือ "ต้องตรงกับวัสดุต้นทาง" ตัวอย่างเช่น หากถ่านเชื่อมกับสแตนเลส 310 หรือ 316 ให้เลือกวัสดุถ่านที่ตรงกัน เมื่อเชื่อมวัสดุต่างชนิดกัน ให้ปฏิบัติตามแนวทางการเลือกวัสดุพื้นฐานที่ตรงกับปริมาณโลหะผสมสูง ตัวอย่างเช่น เมื่อเชื่อมสแตนเลส 304 และ 316 ให้เลือกวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับงานเชื่อมประเภท 316 อย่างไรก็ตาม ยังมีกรณีพิเศษอีกมากมายที่ไม่ปฏิบัติตามหลักการ "ตรงกับโลหะพื้นฐาน" ในกรณีนี้ ขอแนะนำให้ "ดูตารางการเลือกวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับงานเชื่อม" ตัวอย่างเช่น สแตนเลสประเภท 304 เป็นวัสดุพื้นฐานที่พบมากที่สุด แต่ไม่มีแท่งเชื่อมประเภท 304

หากวัสดุเชื่อมจำเป็นต้องตรงกับโลหะฐาน จะต้องเลือกวัสดุเชื่อมเพื่อเชื่อมลวดสแตนเลส 304 และอิเล็กโทรดอย่างไร?

เมื่อเชื่อมสแตนเลส 304 ควรใช้วัสดุสิ้นเปลืองสำหรับงานเชื่อมประเภท 308 เนื่องจากองค์ประกอบเสริมในสแตนเลส 308 สามารถทำให้พื้นที่เชื่อมมีเสถียรภาพมากขึ้น สแตนเลส 308L ก็เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมเช่นกัน L หมายถึงปริมาณคาร์บอนต่ำ สแตนเลส 3XXL หมายถึงปริมาณคาร์บอน 0.03% ในขณะที่สแตนเลส 3XX มาตรฐานอาจมีปริมาณคาร์บอนสูงถึง 0.08% เนื่องจากวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับงานเชื่อมประเภท L จัดอยู่ในประเภทเดียวกับวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับงานเชื่อมที่ไม่ใช่ประเภท L ผู้ผลิตจึงควรพิจารณาใช้วัสดุสิ้นเปลืองสำหรับงานเชื่อมประเภท L แยกต่างหาก เนื่องจากปริมาณคาร์บอนต่ำสามารถลดแนวโน้มการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้ อันที่จริง ผู้เขียนเชื่อว่าหากผู้ผลิตต้องการปรับปรุงผลิตภัณฑ์ วัสดุสีเหลืองรูปตัว L จะได้รับความนิยมมากขึ้น ผู้ผลิตที่ใช้วิธีการเชื่อมแบบ GMAW ก็กำลังพิจารณาใช้สแตนเลสประเภท 3XXSi เช่นกัน เนื่องจาก SI สามารถปรับปรุงการเปียกและการรั่วไหลของชิ้นส่วน ในกรณีที่ชิ้นถ่านหินมีจุดสูงสุดที่สูงกว่าหรือการเชื่อมต่อแอ่งเชื่อมไม่ดีที่ปลายรอยเชื่อมของตะเข็บเชื่อมมุมช้าหรือการเชื่อมทับ การใช้ลวดเชื่อมป้องกันก๊าซที่มี S สามารถทำให้ตะเข็บถ่านหินชื้นและปรับปรุงอัตราการสะสมได้