Który gatunek stali jest lepszy do łączenia stali nierdzewnej ze stalą nierdzewną: 308 czy 309?

Jeśli chodzi ospawanie stali nierdzewnej ze stalą nierdzewnąJednym z najczęściej zadawanych pytań przez inżynierów i producentów jest:
„Czy powinienem użyć spoiwa 308 czy 309?”

Zarówno 308, jak i 309 sąmateriały wypełniające ze stali nierdzewnej austenitycznejpowszechnie stosowane w produkcji i naprawie konstrukcji ze stali nierdzewnej. Służą jednak różnym celom w zależności odskład metalu bazowego, warunki spawania i środowisko pracy.

W tym szczegółowym artykule,SAKYSTEEL, globalny producent i eksporter stali nierdzewnej, wyjaśniaróżnice między spoiwami ze stali nierdzewnej 308 i 309, ich właściwości chemiczne i metalurgiczne oraz który z nich lepiej sprawdza się w zastosowaniach spawalniczych łączących stal nierdzewną ze stalą nierdzewną.

1. Wprowadzenie do stali nierdzewnych 308 i 309

Stal nierdzewna 308

stal nierdzewna 308(UNS S30800) jestaustenityczny stop chromowo-niklowyprzeznaczony głównie do spawaniaStale nierdzewne 304 i 304LZawiera około20% chromuI10% niklu, co zapewnia doskonałą odporność na korozję i dobrą spawalność.

Ze względu na podobny skład do wypełniacza 304, 308 jeststandardowy wybórprzy łączeniu stali nierdzewnych 304 ze stalą nierdzewną serii 304 lub inną stalą nierdzewną serii 300 w środowiskach niesprzyjających.

Stal nierdzewna 309

stal nierdzewna 309(UNS S30900) jest również austenitycznym stopem chromowo-niklowym, ale zawierawyższa zawartość chromu (≈23%)Inikiel (≈13%)niż 308. To sprawia, że ​​jest to bardziejodporny na utlenianie, zmęczenie cieplne i tworzenie się osadów w wysokich temperaturach.

Pierwotnie opracowany jakogatunek odporny na ciepło, 309 jest obecnie używany również jakospoiwo przejściowedo łączenia różnych stali nierdzewnych oraz do spawania stali nierdzewnej ze stalą węglową.

2. Skład chemiczny

Skład chemiczny stopu decyduje o tym, jak zachowuje się on w trakcie i po spawaniu.

• Skład stali nierdzewnej 308:

  • Chrom: 19–21%

  • Nikiel: 9–11%

  • Węgiel: ≤0,08%

  • Mangan: ≤2%

  • Krzem: ≤1%

• Skład stali nierdzewnej 309:

  • Chrom: 22–24%

  • Nikiel: 12–15%

  • Węgiel: ≤0,08%

  • Mangan: ≤2%

  • Krzem: ≤1%

Kluczowa różnica:

309 mawyższa zawartość stopu, poprawiając odporność naciepło i utlenianieale robiąc to trochędroższyniż 308.

3. Mikrostruktura i charakterystyka metalurgiczna

Zarówno 308, jak i 309 sąaustenitycznystale nierdzewne, co oznacza, że ​​ich struktura krystaliczna jestsześcienny centrowany na ścianie (FCC)Dzięki temu charakteryzują się doskonałą ciągliwością, wytrzymałością i odpornością na korozję.

Jednakże ichzawartość ferrytupo zestaleniu różni się:

• Metal spoiny 308 zwykle zawiera3–10% ferrytu, co zmniejsza pęknięcia na gorąco.

• Metal spoiny 309 ma tendencję dowyższa zawartość ferrytu(do 15%), zwiększając odporność na pękanie podczas krzepnięcia pod wpływem wysokiej temperatury.

Dlatego 309 jest lepsze dlaspawanie grubszych przekrojów lub materiałów o dużym natężeniu ciepła, gdzie pęknięcia stanowią problem.

4. Zastosowania spawalnicze 308

308 spoiwo metalowejest standardem branżowym w zakresie spawaniastale nierdzewne austenitycznejak 304, 304L i 301.

Typowe zastosowania:

• Spawalniczy304/304L do 304/304L

• Produkcjazbiorniki, rurociągi i elementy konstrukcyjne

• Sprzęt do przetwarzania żywności i napojów

• Zastosowania architektoniczne i dekoracyjne

308L (wersja niskoemisyjna) jest często stosowana w celu zapobieganiawytrącanie węglikówi utrzymuje odporność na korozjęzłącza spawanebez obróbki cieplnej po spawaniu.

Zalety 308:

• Doskonale pasuje do stali nierdzewnych 304 i podobnych

• Dobry wygląd spoiny i łatwe usuwanie żużla

• Zachowuje odporność na korozję w większości środowisk

Ograniczenia:

• Nie nadaje się do pracy w wysokich temperaturach powyżej 800°C

• Nie nadaje się do łączenia stali nierdzewnej ze stalą węglową

5. Zastosowania spawalnicze 309

309 spoiwojest przeznaczony dlawyższa zawartość stopuIszersza kompatybilnośćniż 308.

Typowe zastosowania:

• Spawalniczyze stali nierdzewnej na stal węglową lub stal niskostopową

• Łączącyróżne stale nierdzewne(np. 304 do 310 lub 316 do 321)

• Naprawa spawania nieznanych gatunków stali nierdzewnej

• Elementy wysokotemperaturowe, takie jakczęści pieców, wymienników ciepła i układów wydechowych

Wyższa zawartość chromu i niklu w stali 309 pozwala natolerować niedopasowanie składumiędzy różnymi stopami bez pęknięć i korozji.

Zalety 309:

• Doskonała odporność na utlenianie i tworzenie się kamienia do 1100°C

• Doskonała tolerancja na mieszane lub nieznane metale bazowe

• Zmniejszona skłonność do pękania podczas spawania w wysokiej temperaturze

Ograniczenia:

• Nieco droższy niż 308

• Zbytnie dopasowanie składu może zmniejszyć ciągliwość spoin cienkich blach

6. Odporność na korozję

Oba gatunki zapewniają doskonałą odporność na korozję, ale to, który z nich sprawdzi się lepiej, zależy od środowiska, w którym jest używany.

• 308:Wybitny wwarunki atmosferyczne i łagodne warunki chemiczne, podobny do stali nierdzewnej 304.

• 309:Wyższy wśrodowiska utleniające i o wysokiej temperaturze, tolerując cykle termiczne bez tworzenia się kamienia lub nawęglania.

Dlaśrodowiska morskie lub bogate w chlorkiAni stal 308 ani 309 nie sprawdzają się tak dobrze jak stal zawierająca molibden, np. 316 lub 317.

Jednakże dlaprzemysłowe urządzenia grzewcze i złącza przejściowe, 309 wyraźnie przewyższa 308.

7. Odporność na wysoką temperaturę

To jedna z najważniejszych różnic pomiędzy 308 i 309.

• 308:Dobrze sprawdza się do870°C (1600°F)zanim utraci wytrzymałość i odporność na utlenianie.

• 309:Zachowuje integralność do1100°C (2010°F), co czyni go idealnym dlapiece i systemy wydechowe.

Jeśli zatem połączenie spawane jest narażone naogrzewanie ciągłe lub cykliczne, 309 to lepszy wybór.

8. Właściwości mechaniczne

Typowe właściwości mechaniczne obu metali spoiw (stan spoiny):

• 308:

  • Wytrzymałość na rozciąganie: ~550 MPa

  • Granica plastyczności: ~350 MPa

  • Wydłużenie: 35%

• 309:

  • Wytrzymałość na rozciąganie: ~620 MPa

  • Granica plastyczności: ~420 MPa

  • Wydłużenie: 35%

Wniosek:
Spoiny 309 są mocniejsze i bardziej odporne na odkształcenia w wysokiej temperaturze, natomiast spoiny 308 są bardziej plastyczne i łatwiejsze do wykończenia w zastosowaniach estetycznych lub sanitarnych.

9. Spawalność i wytwarzanie

Zarówno 308, jak i 309 majądoskonała spawalnośći można go stosować ze wszystkimi powszechnie stosowanymi procesami —GTAW (TIG), GMAW (MIG), SMAW (Młoty) i FCAW (rdzeniowy).

Należy jednak wziąć pod uwagę następujące kwestie:

• Używać308Lpodczas spawania stali nierdzewnych o niskiej zawartości węgla w celu zapobiegania korozji międzykrystalicznej.

• Używać309w przypadku łączenia różnych metali lub gdy dokładny skład podstawowy nie jest znany.

Aby uniknąć pęknięć,kontrolować dopływ ciepłaIutrzymywać temperaturę międzyściegową poniżej 150°C.

10. Dopasowywanie metali nieszlachetnych

Ogólna zasada: