Είναι το 308 ή το 309 καλύτερο για ανοξείδωτο χάλυβα σε ανοξείδωτο χάλυβα;

Όταν πρόκειται γιασυγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα σε ανοξείδωτο χάλυβα, μία από τις πιο συχνές ερωτήσεις που κάνουν οι μηχανικοί και οι κατασκευαστές είναι:
«Πρέπει να χρησιμοποιήσω μέταλλο πλήρωσης 308 ή 309;»

Και τα 308 και 309 είναιωστενιτικά υλικά πλήρωσης από ανοξείδωτο χάλυβαχρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή και επισκευή κατασκευών από ανοξείδωτο χάλυβα. Ωστόσο, εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς ανάλογα με τοσύνθεση βασικού μετάλλου, συνθήκες συγκόλλησης και περιβάλλον λειτουργίας.

Σε αυτό το λεπτομερές άρθρο,SAKYSTEEL, ένας παγκόσμιος κατασκευαστής και εξαγωγέας ανοξείδωτου χάλυβα, εξηγεί τοδιαφορές μεταξύ μετάλλων πλήρωσης από ανοξείδωτο χάλυβα 308 και 309, τα χημικά και μεταλλουργικά χαρακτηριστικά τους, και ποιο από τα δύο αποδίδει καλύτερα για εφαρμογές συγκόλλησης από ανοξείδωτο σε ανοξείδωτο.

1. Εισαγωγή στους ανοξείδωτους χάλυβες 308 και 309

308 Ανοξείδωτο ατσάλι

308 ανοξείδωτο ατσάλι(UNS S30800) είναι έναωστενιτικό κράμα χρωμίου-νικελίουσχεδιασμένο κυρίως για συγκόλλησηΑνοξείδωτοι χάλυβες 304 και 304LΠεριέχει περίπου20% χρώμιοκαι10% νικέλιο, προσδίδοντάς του εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και καλή συγκολλησιμότητα.

Λόγω της παρόμοιας σύνθεσής του με το 304, το υλικό πλήρωσης 308 είναι τοτυπική επιλογήκατά την ένωση ανοξείδωτων χαλύβων 304 με 304 ή άλλων ανοξείδωτων χαλύβων σειράς 300 σε μη σοβαρά περιβάλλοντα.

309 Ανοξείδωτο ατσάλι

309 ανοξείδωτο ατσάλι(UNS S30900) είναι επίσης ένα ωστενιτικό κράμα χρωμίου-νικελίου, αλλά περιέχειυψηλότερο χρώμιο (≈23%)καινικέλιο (≈13%)από 308. Αυτό το καθιστά πιοανθεκτικό στην οξείδωση, τη θερμική κόπωση και την απολέπιση σε υψηλές θερμοκρασίες.

Αρχικά αναπτύχθηκε ωςανθεκτικό στη θερμότητα, το 309 χρησιμοποιείται πλέον και ωςμέταλλο πλήρωσης μετάβασηςγια τη σύνδεση ανόμοιων ανοξείδωτων χαλύβων και για τη συγκόλληση μεταξύ ανοξείδωτου χάλυβα και ανθρακούχου χάλυβα.

2. Χημική Σύνθεση

Η χημική σύνθεση καθορίζει την απόδοση κάθε κράματος κατά τη διάρκεια και μετά τη συγκόλληση.

• Σύνθεση από ανοξείδωτο χάλυβα 308:

  • Χρώμιο: 19–21%

  • Νικέλιο: 9–11%

  • Άνθρακας: ≤0,08%

  • Μαγγάνιο: ≤2%

  • Πυρίτιο: ≤1%

• Σύνθεση από ανοξείδωτο χάλυβα 309:

  • Χρώμιο: 22–24%

  • Νικέλιο: 12–15%

  • Άνθρακας: ≤0,08%

  • Μαγγάνιο: ≤2%

  • Πυρίτιο: ≤1%

Βασική διαφορά:

309 έχειυψηλότερη περιεκτικότητα σε κράματα, βελτιώνοντας την αντίσταση σεθερμότητα και οξείδωσηαλλά κάνοντάς το ελαφρώςακριβότεροςαπό 308.

3. Μικροδομή και Μεταλλουργικά Χαρακτηριστικά

Και τα 308 και 309 είναιωστενιτικόςανοξείδωτοι χάλυβες, που σημαίνει ότι η κρυσταλλική τους δομή είναικυβικό με επίκεντρο την όψη (FCC)Αυτό τους δίνει εξαιρετική ολκιμότητα, σκληρότητα και αντοχή στη διάβρωση.

Ωστόσο, τουςπεριεκτικότητα σε φερρίτημετά τη στερεοποίηση διαφέρει:

• Το μέταλλο συγκόλλησης 308 συνήθως περιέχει3–10% φερρίτης, το οποίο μειώνει τη θερμή ρηγμάτωση.

• Το μέταλλο συγκόλλησης 309 τείνει να έχειυψηλότερη περιεκτικότητα σε φερρίτη(έως 15%), βελτιώνοντας την αντοχή στη ρωγμάτωση λόγω στερεοποίησης υπό υψηλή θερμότητα.

Έτσι, το 309 είναι καλύτερο γιασυγκόλληση παχύτερων τμημάτων ή υλικών με υψηλή θερμική ισχύ, όπου η ρωγμή αποτελεί ανησυχία.

4. Εφαρμογές συγκόλλησης 308

308 μέταλλο πλήρωσηςείναι το βιομηχανικό πρότυπο για συγκόλλησηωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβεςόπως 304, 304L και 301.

Τυπικές χρήσεις:

• Συγκόλληση304/304L έως 304/304L

• Κατασκευήδεξαμενές, σωληνώσεις και δομικά στοιχεία

• Εξοπλισμός επεξεργασίας τροφίμων και ποτών

• Αρχιτεκτονικές και διακοσμητικές εφαρμογές

Το 308L (έκδοση χαμηλών εκπομπών άνθρακα) χρησιμοποιείται συχνά για την πρόληψηκαθίζηση καρβιδίουκαι διατηρήστε την αντοχή στη διάβρωσησυγκολλημένες ενώσειςχωρίς θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση.

Πλεονεκτήματα του 308:

• Εξαιρετική αντιστοιχία για ανοξείδωτους χάλυβες 304 και παρόμοιους

• Καλή εμφάνιση συγκόλλησης και εύκολη αφαίρεση σκωρίας

• Διατηρεί την αντοχή στη διάβρωση στα περισσότερα περιβάλλοντα

Περιορισμοί:

• Δεν είναι ιδανικό για λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες άνω των 800°C

• Δεν είναι κατάλληλο για τη σύνδεση ανοξείδωτου χάλυβα με ανθρακούχο χάλυβα

5. Εφαρμογές συγκόλλησης 309

309 μέταλλο πλήρωσηςέχει σχεδιαστεί γιαυψηλότερη περιεκτικότητα σε κράματακαιευρύτερη συμβατότητααπό 308.

Τυπικές χρήσεις:

• Συγκόλλησηανοξείδωτο χάλυβα σε ανθρακούχο χάλυβα ή χάλυβα χαμηλού κράματος

• Συμμετοχήανόμοιοι ανοξείδωτοι χάλυβες(π.χ., 304 έως 310 ή 316 έως 321)

• Επισκευή συγκολλήσεων άγνωστων ποιοτήτων ανοξείδωτου χάλυβα

• Εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας όπωςμέρη κλιβάνου, εναλλάκτες θερμότητας και συστήματα εξάτμισης

Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε χρώμιο και νικέλιο του 309 του επιτρέπει ναανέχομαι την αναντιστοιχία σύνθεσηςμεταξύ διαφορετικών κραμάτων χωρίς ράγισμα ή διάβρωση.

Πλεονεκτήματα του 309:

• Εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση και την απολέπιση έως και 1100°C

• Ανώτερη ανοχή για μικτά ή άγνωστα βασικά μέταλλα

• Μειωμένη τάση ρωγμών κατά τη συγκόλληση σε υψηλή θερμοκρασία

Περιορισμοί:

• Ελαφρώς πιο ακριβό από το 308

• Η υπερβολική αντιστοίχιση σύνθεσης μπορεί να μειώσει την ολκιμότητα για συγκολλήσεις λεπτών φύλλων

6. Αντίσταση στη διάβρωση

Και οι δύο ποιότητες παρέχουν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, αλλά το περιβάλλον λειτουργίας καθορίζει ποια από τις δύο έχει καλύτερη απόδοση.

• 308:Εξαιρετικό σεατμοσφαιρικές και ήπιες χημικές συνθήκες, παρόμοιο με το ανοξείδωτο 304.

• 309:Ανώτερος σεοξειδωτικά και υψηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντα, ανεκτικός θερμικός κύκλος χωρίς σχηματισμό απολεπίσεων ή ενανθράκωση.

Γιαθαλάσσια ή πλούσια σε χλωριούχα περιβάλλοντα, ούτε το 308 ούτε το 309 έχουν την ίδια απόδοση με τις ποιότητες που περιέχουν μολυβδαίνιο, όπως το 316 ή το 317.

Ωστόσο, γιαβιομηχανικός θερμικός εξοπλισμός και μεταβατικοί σύνδεσμοι, το 309 ξεπερνά σαφώς το 308.

7. Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες

Αυτή είναι μια από τις πιο σημαντικές διαφορές μεταξύ του 308 και του 309.

• 308:Αποδίδει καλά έως και870°C (1600°F)πριν χάσει την αντοχή και την αντοχή στην οξείδωση.

• 309:Διατηρεί την ακεραιότητα έως και1100°C (2010°F), καθιστώντας το ιδανικό γιασυστήματα καυστήρων και εξάτμισης.

Έτσι, εάν η συγκολλημένη σύνδεση εκτίθεται σεσυνεχής ή κυκλική θέρμανση, Το 309 είναι η καλύτερη επιλογή.

8. Μηχανικές Ιδιότητες

Τυπικές μηχανικές ιδιότητες και για τα δύο μέταλλα πλήρωσης (κατάσταση εναπόθεσης συγκόλλησης):

• 308:

  • Αντοχή σε εφελκυσμό: ~550 MPa

  • Όριο διαρροής: ~350 MPa

  • Επιμήκυνση: 35%

• 309:

  • Αντοχή σε εφελκυσμό: ~620 MPa

  • Όριο διαρροής: ~420 MPa

  • Επιμήκυνση: 35%

Σύναψη:
Οι συγκολλήσεις 309 είναι ισχυρότερες και πιο ανθεκτικές στην παραμόρφωση σε υψηλή θερμοκρασία, ενώ οι συγκολλήσεις 308 είναι πιο όλκιμες και πιο εύκολες στην τελική επεξεργασία για αισθητικές ή υγειονομικές εφαρμογές.

9. Συγκολλησιμότητα και Κατασκευή

Τόσο το 308 όσο και το 309 έχουνεξαιρετική συγκολλησιμότητακαι μπορεί να χρησιμοποιηθεί με όλες τις συνήθεις διαδικασίες —GTAW (TIG), GMAW (MIG), SMAW (Stick) και FCAW (Flux-Cored).

Ωστόσο, λάβετε υπόψη τα εξής:

• Χρήση308Lκατά τη συγκόλληση ανοξείδωτων χαλύβων χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα για την πρόληψη της διακρυσταλλικής διάβρωσης.

• Χρήση309κατά την ένωση ανόμοιων μετάλλων ή όταν η ακριβής σύνθεση των βάσεων είναι άγνωστη.

Για να αποφύγετε το ράγισμα,έλεγχος της εισόδου θερμότηταςκαιδιατηρήστε τις θερμοκρασίες μεταξύ των περασμάτων κάτω από 150°C.

10. Συνδυασμός βασικών μετάλλων

Ένας γενικός εμπειρικός κανόνας: