آیا برای فولاد ضد زنگ، 308 یا 309 بهتر است؟

وقتی صحبت ازجوشکاری فولاد ضد زنگ به فولاد ضد زنگیکی از رایج‌ترین سوالاتی که مهندسان و سازندگان می‌پرسند این است:
«آیا باید از فلز پرکننده 308 یا 309 استفاده کنم؟»

هر دو 308 و 309 هستندمواد پرکننده فولاد ضد زنگ آستنیتیبه طور گسترده در ساخت و تعمیر سازه‌های فولادی ضد زنگ استفاده می‌شوند. با این حال، بسته به نوع، اهداف مختلفی را دنبال می‌کنند.ترکیب فلز پایه، شرایط جوشکاری و محیط کار.

در این مقاله مفصل،ساکیستیل، یک تولیدکننده و صادرکننده جهانی فولاد ضد زنگ، توضیح می‌دهد کهتفاوت بین فلزات پرکننده ضد زنگ 308 و 309، مشخصات شیمیایی و متالورژیکی آنها، و اینکه کدام یک برای کاربردهای جوشکاری فولاد ضد زنگ به فولاد ضد زنگ عملکرد بهتری دارد.

۱. مقدمه‌ای بر فولادهای ضد زنگ ۳۰۸ و ۳۰۹

فولاد ضد زنگ 308

فولاد ضد زنگ 308(UNS S30800) یک استآلیاژ آستنیتی کروم-نیکلدر درجه اول برای جوشکاری طراحی شده استفولادهای ضد زنگ 304 و 304Lاین شامل حدود۲۰٪ کرومو۱۰٪ نیکل، که به آن مقاومت عالی در برابر خوردگی و جوش پذیری خوب می دهد.

به دلیل ترکیب مشابه آن با 304، پرکننده 308 بهترین است.انتخاب استانداردهنگام اتصال فولاد ضد زنگ 304 به 304 یا سایر فولادهای ضد زنگ سری 300 در محیط‌های غیرشدید.

فولاد ضد زنگ 309

فولاد ضد زنگ 309(UNS S30900) نیز یک آلیاژ کروم-نیکل آستنیتی است، اما حاوی ...کروم بالاتر (≈23٪)ونیکل (≈۱۳٪)از 308. این باعث میشه بیشتر بشهمقاوم در برابر اکسیداسیون، خستگی حرارتی و پوسته پوسته شدن در دماهای بالا.

در ابتدا به عنوان یک توسعه یافته استدرجه مقاوم در برابر حرارت، 309 اکنون نیز به عنوان ... استفاده می‌شود.فلز پرکننده انتقالیبرای اتصال فولادهای ضد زنگ غیر همجنس و جوشکاری بین فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی.

۲. ترکیب شیمیایی

ترکیب شیمیایی، عملکرد هر آلیاژ را در حین و بعد از جوشکاری تعیین می‌کند.

• فولاد ضد زنگ 308 ترکیب:

  • کروم: ۱۹–۲۱٪

  • نیکل: ۹–۱۱٪

  • کربن: ≤0.08%

  • منگنز: ≤2%

  • سیلیکون: ≤1%

• فولاد ضد زنگ 309 ترکیب:

  • کروم: ۲۲–۲۴٪

  • نیکل: ۱۲–۱۵٪

  • کربن: ≤0.08%

  • منگنز: ≤2%

  • سیلیکون: ≤1%

تفاوت کلیدی:

309 عددمحتوای آلیاژ بالاتر، بهبود مقاومت در برابرگرما و اکسیداسیوناما کمی آن را انجام دهیدگران تربیشتر از 308.

۳. ریزساختار و ویژگی‌های متالورژیکی

هر دو 308 و 309 هستندآستنیتیفولادهای ضد زنگ، به این معنی که ساختار بلوری آنها ...مکعبی با وجوه مرکزپر (FCC)این به آنها خاصیت شکل‌پذیری، چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی عالی می‌دهد.

با این حال، آنهامحتوای فریتپس از انجماد متفاوت است:

• فلز جوش 308 معمولاً حاوی۳ تا ۱۰ درصد فریتکه باعث کاهش ترک خوردگی گرم می‌شود.

• فلز جوش 309 تمایل به داشتن داردمحتوای فریت بالاتر(تا ۱۵٪)، بهبود مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از انجماد در دمای بالا.

بنابراین، ۳۰۹ برای موارد زیر بهتر است:جوشکاری مقاطع ضخیم‌تر یا مواد با ورودی گرمای بالا، جایی که ترک خوردگی یک نگرانی است.

۴. کاربردهای جوشکاری فولاد ۳۰۸

308 فلز پرکنندهاستاندارد صنعتی برای جوشکاری استفولادهای زنگ نزن آستنیتیمانند 304، 304L و 301.

کاربردهای معمول:

• جوشکاری304/304L تا 304/304L

• ساختمخازن، لوله‌کشی و اجزای سازه‌ای

• تجهیزات فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی

• کاربردهای معماری و تزئینی

308L (نسخه کم کربن) اغلب برای جلوگیری ازرسوب کاربیدو حفظ مقاومت در برابر خوردگی دراتصالات جوش داده شدهبدون عملیات حرارتی پس از جوشکاری

مزایای 308:

• تطابق عالی با فولادهای زنگ نزن 304 و مشابه

• ظاهر خوب جوش و حذف آسان سرباره

• مقاومت در برابر خوردگی را در اکثر محیط‌ها حفظ می‌کند

محدودیت‌ها:

• برای سرویس در دمای بالا بالاتر از ۸۰۰ درجه سانتیگراد ایده‌آل نیست

• برای اتصال فولاد ضد زنگ به فولاد کربنی مناسب نیست

۵. کاربردهای جوشکاری فولاد ۳۰۹

309 فلز پرکنندهبرای طراحی شده استمحتوای آلیاژ بالاتروسازگاری گسترده‌تربیشتر از 308.

کاربردهای معمول:

• جوشکاریفولاد ضد زنگ به فولاد کربنی یا فولاد کم آلیاژ

• پیوستنفولادهای زنگ نزن غیرمشابه(مثلاً، ۳۰۴ تا ۳۱۰، یا ۳۱۶ تا ۳۲۱)

• جوشکاری تعمیری گریدهای ناشناخته فولاد ضد زنگ

• اجزای با دمای بالا مانندقطعات کوره، مبدل‌های حرارتی و سیستم‌های اگزوز

محتوای کروم و نیکل بالاتر 309 به آن اجازه می‌دهدعدم تطابق ترکیب را تحمل کنیدبین آلیاژهای مختلف بدون ترک خوردگی یا خوردگی.

مزایای 309:

• مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و پوسته پوسته شدن تا دمای 1100 درجه سانتیگراد

• تحمل برتر برای فلزات پایه مخلوط یا ناشناخته

• کاهش تمایل به ترک خوردگی در حین جوشکاری با حرارت بالا

محدودیت‌ها:

• کمی گران‌تر از 308

• ترکیب بیش از حد ممکن است شکل‌پذیری جوش‌های ورق نازک را کاهش دهد.

۶. مقاومت در برابر خوردگی

هر دو گرید مقاومت خوردگی عالی ارائه می‌دهند، اما محیط سرویس تعیین می‌کند که کدام یک عملکرد بهتری دارد.

• ۳۰۸:برجسته درشرایط جوی و شیمیایی ملایم، مشابه فولاد ضد زنگ 304.

• ۳۰۹:برتر درمحیط‌های اکسیدکننده و دمای بالا، تحمل چرخه حرارتی بدون پوسته پوسته شدن یا کربوریزاسیون.

برایمحیط‌های دریایی یا غنی از کلریدنه فولادهای 308 و نه 309 به خوبی گریدهای حاوی مولیبدن مانند 316 یا 317 عمل نمی‌کنند.

با این حال، برایتجهیزات حرارتی صنعتی و اتصالات انتقالی، 309 به وضوح از 308 پیشی می‌گیرد.

۷. مقاومت در برابر دمای بالا

این یکی از مهمترین تفاوت‌های بین 308 و 309 است.

• ۳۰۸:عملکرد خوبی دارد تا۸۷۰ درجه سانتیگراد (۱۶۰۰ درجه فارنهایت)قبل از اینکه استحکام و مقاومت در برابر اکسیداسیون خود را از دست بدهد.

• ۳۰۹:حفظ یکپارچگی تا۱۱۰۰ درجه سانتیگراد (۲۰۱۰ درجه فارنهایت)، و آن را برای آن ایده‌آل می‌کندسیستم‌های کوره و اگزوز.

بنابراین، اگر اتصال جوش داده شده در معرضگرمایش مداوم یا چرخه‌ای, 309 انتخاب بهتری است.

۸. خواص مکانیکی

خواص مکانیکی معمول برای هر دو فلز پرکننده (شرایط رسوب جوش):

• ۳۰۸:

  • استحکام کششی: ~550 مگاپاسکال

  • استحکام تسلیم: حدود ۳۵۰ مگاپاسکال

  • کشیدگی: ۳۵٪

• ۳۰۹:

  • استحکام کششی: ~620 مگاپاسکال

  • استحکام تسلیم: حدود ۴۲۰ مگاپاسکال

  • کشیدگی: ۳۵٪

نتیجه‌گیری:
جوش‌های 309 قوی‌تر و در برابر تغییر شکل در دمای بالا مقاوم‌تر هستند، در حالی که جوش‌های 308 انعطاف‌پذیرتر و پرداخت آسان‌تری برای کاربردهای زیبایی یا بهداشتی دارند.

۹. جوش‌پذیری و ساخت

هر دو مدل ۳۰۸ و ۳۰۹ دارندجوش پذیری عالیو می‌تواند با تمام فرآیندهای رایج مورد استفاده قرار گیرد -GTAW (TIG)، GMAW (MIG)، SMAW (Stick) و FCAW (Flux-Cored).

با این حال، موارد زیر را در نظر بگیرید:

• استفاده کنید308 لیترهنگام جوشکاری فولادهای زنگ نزن کم کربن برای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای.

• استفاده کنید۳۰۹هنگام اتصال فلزات غیرمشابه یا زمانی که ترکیب دقیق پایه ناشناخته است.

برای جلوگیری از ترک خوردن،کنترل ورودی گرماودمای بین پاسی را زیر ۱۵۰ درجه سانتیگراد نگه دارید.

۱۰. تطبیق فلزات پایه

یک قانون کلی و عمومی: