ריתוך נירוסטה

ריתוך נירוסטה דורש תשומת לב נוספת למאפייני החומר, בקרת חום וניקיון כדי למנוע פגמים כמו עיוות, סדקים ורגישות. במהלך הריתוך, הטמפרטורות של הנירוסטה הצמודה לריתוך מגיעות לרמות שבהן מתרחשות טרנספורמציות מיקרו-סטרוקטורליות, ולכן ריתוך TIG הוא הטכניקה הנפוצה ביותר בשל הדיוק והתאמתה למאפייני הנירוסטה.

 

תֵאוּר

 

נירוסטה מסווגת לסוגים שונים על סמך מבנה המיקרו והרכבה, המשפיעים על תכונותיה המכניות, עמידות בפני קורוזיה ויכולת הריתוך שלה. הסוגים העיקריים הם פלדות אל-חלד אוסטניטיות, פריטיות, מרטנסיטיות, דופלקס ומשקעים-מתקשות, ולכל סוג יש שיקולי ריתוך ספציפיים וטכניקות ריתוך מתאימות עקב הבדלים במוליכות תרמית, התפשטות תרמית ורגישות לפגמים כמו סדקים או רגישות.

 

 

סוגי נירוסטה וטכניקות ריתוך

 

פלדות אל-חלד הן סגסוגות על בסיס ברזל- המכילות 15% או יותר כרום יחד עם אחוז מסוים של ניקל, אשר יכול לספק תכונות עמידות בפני קורוזיה- יוצאות דופן. ניתן להתאים את תכולת הכרום יחד עם אלמנטים מתגזרים אחרים כדי לעמוד בדרישות ספציפיות לשימוש קצה או ייצור, ולהלן סקירה כללית של סוגי הנירוסטה הנפוצים ביותר.

 

• √נירוסטה אוסטינית

כרום גבוה (16-26%) וניקל (6-22%), לרוב עם מוליבדן (למשל, 304, 316). זה לא מגנטי, עמידות מצוינת בפני קורוזיה ויכולת צורה טובה, והוא נוטה לרגישות (משקעי קרביד) אם הוא נחשף ל-450-850 מעלות לתקופות ממושכות, מה שמוביל לקורוזיה בין-גרעינית. בנוסף, יש לו התפשטות תרמית גבוהה ומוליכות תרמית נמוכה, מה שמגביר את הסיכון לעיוותים. הציונים הפופולריים הם 304, 304L (דל פחמן), 316, 316L (דל פחמן), 321 (מיוצב עם טיטניום). בשל תכונתם הטובה עמידה בפני קורוזיה, הם נמצאים בשימוש נרחב בציוד לעיבוד מזון, מיכלים כימיים, צנרת, בנייה, תשתיות, טלקום ותעשיות רפואיות.

טכניקות ריתוך מתאימות

1. 1. ריתוך TIG (GTAW) מומלץ מאוד עבור חתכים דקים ויישומים קריטיים בשל בקרת חום מדויקת, מזעור רגישות ועיוותים. השתמש בגז מגן ארגון או ארגון-הליום.
2. 2. ריתוך MIG/MAG (GMAW) מתאים יותר למקטעים עבים יותר וייצור מהיר יותר, תוך שימוש בגז תלת-תמהיל (ארגון, הליום, CO2) כדי לייצב את הקשת והוא יכול להפחית ניתזים.
3. 3. ריתוך מקל (SMAW) משמש בדרך כלל לתיקוני שטח או יישומים לא-קריטיים עם אלקטרודות פחמן נמוכות{{2} (למשל, E308L עבור 304L).

•  
• √נירוסטה פריטית

כרום גבוה (10.5-30%), ניקל נמוך ופחמן נמוך (למשל, 430), זה מגנטית, עמידות בפני קורוזיה מתונה, ועלות נמוכה יותר מדרגות אוסטניטיות. בינתיים הוא פחות נוטה לרגישות אבל רגיש לצמיחת גרגרים והתפרקות בטמפרטורות גבוהות, ויש לו התפשטות תרמית נמוכה יותר מאשר דרגות אוסטניטיות, מה שמפחית את הסיכון לעיוותים. הציונים הנפוצים הם 409, 430, 439, וסוג זה של מתכת פריטית נמצא בשימוש נרחב עבור מערכות פליטה לרכב, מכשירי מטבח וציוד תעשייתי.

טכניקות ריתוך מתאימות:

1. 1. ריתוך TIG (GTAW) מתאים לקטעים דקים וריתוכים- באיכות גבוהה, שיכולים לספק שליטה טובה על קלט החום כדי למנוע צמיחת גרגרים.
2. 2. ריתוך MIG/MAG (GMAW) יעיל לחומרים עבים יותר ולריתוך מהיר יותר. השתמש בגז מגן מבוסס-ארגון עם CO2 נמוך כדי למנוע חמצון מוגזם.
3. 3. ריתוך מקל (SMAW) מקובל עבור יישומים לא-קריטיים עם אלקטרודות מתאימות (למשל, E430).

 

• √פלדת אל חלד מרטנסיטית

כרום גבוה (11.5-18%), פחמן בינוני וניקל נמוך (למשל, 410), וזה מגנטי, חוזק וקשיות גבוה אך עמידות נמוכה יותר בפני קורוזיה בהשוואה לסוגים אחרים. לכן, הוא רגיש לסדקים שנגרמו-מימן ודורש חימום מוקדם וטיפול בחום לאחר הריתוך כדי למנוע שבירות. יש לו מוליכות תרמית גבוהה והתפשטות תרמית נמוכה יותר. הציונים הנפוצים הם 410, 420, 440, והם נמצאים בשימוש נרחב עבור מכשירים כירורגיים ולהבי טורבינה.

טכניקות ריתוך מתאימות:

1. 1. ריתוך TIG (GTAW), מתאים לדיוק ושליטה על כניסת חום באמצעות גז מגן ארגון.
2. 2. ריתוך מקל (SMAW), בשימוש נרחב לתיקונים או קטעים עבים יותר עם אלקטרודות תואמות (למשל, E410).
3. 3. ריתוך MIG/MAG (GMAW), פחות נפוץ אך יכול לשמש לחומרים עבים יותר עם פרמטרים מבוקרים.

 

• √נירוסטה דופלקס

תערובת מאוזנת של אוסטניט ופריט עם כרום גבוה (20-30%), מוליבדן וחנקן (למשל, 2205), והוא משלב חוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה מעולה, במיוחד בסביבות כלוריד. אמנם, הוא רגיש להיווצרות פאזה סיגמא (בין מתכתי שביר) אם הוא מרותך בצורה לא נכונה בטמפרטורות גבוהות. יש לו התפשטות ומוליכות תרמית מתונים. הציונים הנפוצים הם 2205, 2507 וכו', והם נמצאים בשימוש נרחב בצינורות נפט וגז, עיבוד כימי, סביבות ימיות.

טכניקות ריתוך מתאימות:

1. 1. ריתוך TIG (GTAW), אידיאלי לריתוכים- באיכות גבוהה עם כניסת חום מבוקרת כדי למנוע היווצרות פאזה של סיגמה על ידי שימוש בגז מגן חנקן של ארגון או ארגון{{2}.
2. 2. ריתוך MIG/MAG (GMAW), מתאים לקטעים עבים יותר עם גז מיגון מתאים (תערובת הליום של ארגון- עם CO2 נמוך).
3. 3. ריתוך מקל (SMAW) עבור ריתוך שדה עם אלקטרודות דופלקס- ספציפיות (למשל, E2209).

 

• √משקעים-התקשות נירוסטה

מכיל אלמנטים סגסוגים כמו אלומיניום, נחושת או ניוביום לחיזוק באמצעות טיפול בחום (למשל, 17-4 PH), ויש לו חוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה מתונה, הדורש ריתוך מבוקר כדי למנוע התיישנות יתר או אובדן של תכונות מכניות. הציונים הפופולריים הם 17-4 PH, 15-5 PH, והם נמצאים בשימוש נרחב עבור רכיבי תעופה וחלל, כורים גרעיניים, מחברים בעלי חוזק גבוה.

טכניקות ריתוך מתאימות:

1. 1. ריתוך TIG (GTAW) לדיוק והזנת חום מינימלית לשימור תכונות מכניות.
2. 2. ריתוך MIG/MAG (GMAW), מתאים בשימוש למקטעים עבים יותר עם פרמטרים מבוקרים.

 

 

שיקולים לריתוך נירוסטה

 

לנירוסטה מוליכות תרמית גבוהה והתפשטות תרמית נמוכה, מה שמוביל לסיכון גבוה יותר של עיוות ועיוות במהלך הריתוך. בנוסף, הוא נוטה לרגישות (אובדן עמידות בפני קורוזיה) אם הוא נחשף לטמפרטורות גבוהות למשך זמן רב מדי, במיוחד בדרגות אוסטניטיות כמו 304 ו-316. כדי להימנע מפגמי ריתוך אלו, הרתך לא צריך לשקול את ההיבטים הבאים:

 

• √טרום-ניקוי

נקה את מפרק הריתוך ממזהמים כמו צבעים, שמן, גריז, פריימרים, תרכובות חיתוך ופחמימנים אחרים. מזהמים כאלה יכולים להחדיר פחמן לריתוך, לפגוע בעמידות בפני קורוזיה ולהחליש את המפרק. הערה חשובה מאוד היא שהרתך צריך להשתמש במברשת נירוסטה ייעודית כדי לנקות את המפרק, ולוודא שאין להשתמש במברשת, ששימשה בעבר על פלדת פחמן מכיוון שהדבר עלול לזהם את חלק העבודה מנירוסטה.

• √בחירת מילוי

בחירת חומר המילוי המתאים בהתאם להיקף העבודה, והוא יתאים לדרגת הנירוסטה, תוך השגת כמעט אותן תכונות.

• √עיצוב מפרקי ריתוך

תכנון מפרק הריתוך משלים את מבנה הריתוך, טכניקת הריתוך והחומר, והוא אחד הגורמים העיקריים שיקבעו את חוזק ואיכות הריתוכים. לכן, חיוני להבין את הכוחות המופעלים על הריתוכים, ושילוב זה בתכנון המפרק ימנע כשל מבני.

• √בחירת כיתה

בחירת דרגות, דרגות שונות (למשל, אוסטניטי, פריטי, מרטנסיטי, דופלקס) מתנהגים אחרת, דרגות פחמן נמוכות (למשל, 304L, 316L) יכולות למזער את הסיכון למשקעי קרביד ולקורוזיה בין-גרגירית.

• √בקרת כניסת חום

בקרת כניסת חום, חום מוגזם עלול לגרום לצמיחת גרגרים, עיוות ואובדן עמידות בפני קורוזיה, וזה חכם להשתמש בקלט חום נמוך ולהימנע מחשיפה ממושכת לטמפרטורות גבוהות. באופן כללי, זרם הריתוך צריך להיות פחות בכ-20% מאשר עבור פלדת פחמן כדי למנוע קורוזיה.

• √גז מגן

גז מגן, הבחירה בגז מגן בתהליכים כגון ריתוך MIG ו-TIG היא קריטית בהגנה על בריכת הריתוך מפני זיהום. הרכב גז המגן הנכון יקטין את הסיכון לפגמי ריתוך וישפר את התוצאה הכוללת של הריתוך.

 

לכן, כדי לבצע ריתוך קול, רתך מנוסה צריך לקחת בחשבון פרמטר מקיף הכולל דרגת נירוסטה, טכניקת ריתוך, קלט חום, גז מגן, אספקת חשמל, זווית הלפיד, מהירות נסיעה וקצב השקיעה. רק באמצעות שימוש יעיל בפרמטרי ריתוך אלו, הרתך יכול להשיג את הריתוכים באיכות הגבוהה והעקבית.

 

ליקויים ומניעה

 

ליקויי הריתוך הנפוצים ביותר בנירוסטה כוללים סדקים, נקבוביות, תכלילים של סיגים, חוסר איחוי, חדירה לא מלאה, חתכים, ניתזים ועיוותים, יחד עם זיהום מחלקיקי ברזל, גווני חום וריקבון ריתוך. פגמים אלו מפחיתים את התכונות המכניות של הריתוך ואת עמידות בפני קורוזיה ויכולים לנבוע מניקוי לא נכון, הגדרות אלקטרודות/גז שגויות, כניסת חום מוגזמת או מוליכות תרמית נמוכה.

 

• √הַשׁתָאָה

לנירוסטה מוליכות תרמית נמוכה והתפשטות תרמית גבוהה, מה שהופך אותה לרגישה לעיוות. הכנסת חום מוגזמת במהלך ריתוך או שינוי מהיר בטמפרטורה מכניסה את המתכת למתח, וכתוצאה מכך לעיוות כשהיא מתקררת. הפתרון הנפוץ ביותר הוא הפחתת כניסת החום תוך הימנעות מאיכות ריתוך ירודה עקב איחוי לא שלם בין חלקי העבודה, ופתרון נוסף הוא יצירת גוף קירור על ידי הידוק נחושת או פליז מאחורי או ליד תפר הריתוך, ספיגת חום מיותר.

 

• √הִסָדְקוּת

סדקים יכולים להתרחש במהלך או לאחר הריתוך ויכולים להיות מושפעים מלחץ תרמי גבוה או קצבי קירור לא נאותים.

ישנם שני סוגים עיקריים של פיצוח: פיצוח חם ופיצוח קר. פיצוח חם מתרחש במהלך ההתמצקות של תהליך הריתוך עקב כמות מוגזמת של זיהומים כמו גופרית או זרחן בריתך, מה שעלול להוריד את נקודת ההיתוך של אזורים מסוימים, ולגרום להיווצרות סדקים כשהמתכת מתמצקת. זה מתרחש לעתים קרובות באזורי-טמפרטורות גבוהות של הריתוך. פיצוח קור מתרחש לאחר שהריתוך התקרר במשך זמן מה, הנעים בין מספר שעות לכמה ימים, ולעתים קרובות הוא נגרם כתוצאה מלחץ שיורי שנותר במתכת לאחר הריתוך או על ידי מימן שנספג בתוך הריתוך. כדי למנוע סדקים, זה חכם להשתמש בחומרי המילוי הנכונים ולשלוט בקצב הקירור בזהירות רבה, בינתיים חימום מוקדם של חומר הבסיס יכול להיות דרך טובה להפחית את הלחץ התרמי לפני הריתוך.

 

• √נַקבּוּבִיוּת

זהו פגם שבו כיסי גז נלכדים בריתוכים, המובילים לחללים קטנים או לחללים, ולעתים קרובות הוא נגרם על ידי מזהמים כגון לכלוך, שמן, חלודה, שעלולים להכניס גזים לריתוך. גזים אלה נלכדים לאחר מכן בבריכת הריתוך המותכת, ויוצרים חללים כשהמתכת מתקררת. שימוש בגז מגן לא תקין יכול גם לגרום לנקבוביות. לחות ולחות על חומר בסיס או חומרי מילוי יכולים להתאדות במהלך הריתוך, וליצור בועות גז בריתך. לכן, חשוב לשמור על חומר הבסיס ומוטות המילוי נקיים ויבשים, ולהשתמש בגז המגן הנכון כדי לשמור על זרימה עקבית לאורך תהליך הריתוך.

 

• √פיוז'ן גרוע

איחוי לקוי מתרחש כאשר מתכת הריתוך אינה מתמזגת כראוי עם חומר הבסיס, והיא יוצרת נקודות חלשות במפרק שבהן שני החומרים אינם מחוברים במלואם. זה יכול להפחית ברצינות את החוזק הכולל של הריתוך ומגביר את הסיכון לכשל. פגם זה נגרם לרוב מחום לא מספיק, זווית ריתוך שגויה, מהירות נסיעה מהירה.

 

• √נתזי ריתוך

הן טיפות קטנות של מתכת מותכת שנדחפות החוצה מתוך בריכת הריתוך במהלך הריתוך, והן לא ממש מחלישות את הריתוך. עם זאת הם משפיעים על המראה, מה שעלול להוביל לעבודה מיותרת לאחר טיפול. הנתזים נגרמים לעתים קרובות על ידי הגדרות זרם גבוהות שיכולות לייצר ניתזים מוגזמים כאשר המתכת המותכת נפלטת באלימות מבריכת הריתוך. אורך קשת שגוי וגז מיגון לא תקין עלולים גם הם לגרום להתזה במהלך ריתוך נירוסטה. לכן, חשוב להפחית ניתזים, להתאים את ההגדרות הנוכחיות ולשמור על קשת יציבה תוך שימוש בגז המגן הנכון עם זרימה קבועה לאורך הריתוך.

 

 

ריתוך נירוסטה דורש תשומת לב לפרמטרים רבים כגון תכונות החומר, גז מיגון, חומרי מילוי, הזנת חום וניקיון כדי למנוע פגמים כמו עיוות, סדקים ורגישות. הרתכים המנוסים של Fabmann פועלים לפי השיטות הטובות ביותר להגדיר את המכונה עם מתח, זרם נכונים, והם יודעים כיצד לרתך במהירות נסיעה נכונה בהתבסס על עובי חומר הנירוסטה וסוג הנירוסטה כדי להשיג ריתוכים עמידים בפני קורוזיה- באיכות גבוהה. Fabmann מספקת פלדת אל חלד באיכות גבוהה בהתאמה אישית לתעשיית האנרגיה הסולארית, חלקי מכונות ומכסי אוורורלמגזר בניית בתים.