เหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 308 หรือ 309 ดีกว่ากันสำหรับการใช้งานกับเหล็กกล้าไร้สนิม?

เมื่อพูดถึงเรื่องนี้การเชื่อมสแตนเลสกับสแตนเลสหนึ่งในคำถามที่วิศวกรและผู้ผลิตมักถามกันบ่อยที่สุดคือ:
“ฉันควรใช้ลวดเชื่อมเบอร์ 308 หรือ 309 ดี?”

ทั้ง 308 และ 309 ต่างก็เป็นวัสดุอุดช่องว่างสแตนเลสออสเทนิติกมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการผลิตและซ่อมแซมโครงสร้างสแตนเลส อย่างไรก็ตาม การใช้งานจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์องค์ประกอบของโลหะพื้นฐาน สภาวะการเชื่อม และสภาพแวดล้อมการใช้งาน.

ในบทความฉบับละเอียดนี้ซาคีสตีลบริษัทผู้ผลิตและส่งออกเหล็กกล้าไร้สนิมระดับโลก อธิบายว่าความแตกต่างระหว่างลวดเชื่อมสแตนเลส 308 และ 309รวมถึงคุณสมบัติทางเคมีและโลหะวิทยา และวัสดุชนิดใดที่เหมาะสมกว่าสำหรับการเชื่อมสแตนเลสกับสแตนเลส

1. ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับเหล็กกล้าไร้สนิม 308 และ 309

เหล็กกล้าไร้สนิม 308

เหล็กกล้าไร้สนิม 308(UNS S30800) คือโลหะผสมโครเมียม-นิกเกิลออสเทนิติกออกแบบมาเพื่อการเชื่อมเป็นหลักเหล็กกล้าไร้สนิม 304 และ 304Lมันบรรจุอยู่ประมาณโครเมียม 20%และนิกเกิล 10%ทำให้มีคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมและเชื่อมได้ดี

เนื่องจากมีองค์ประกอบคล้ายคลึงกับ 304 ฟิลเลอร์ 308 จึงเป็น...ตัวเลือกมาตรฐานเมื่อทำการเชื่อมต่อเหล็กกล้าไร้สนิม 304 กับ 304 หรือเหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 300 อื่นๆ ในสภาพแวดล้อมที่ไม่รุนแรง

เหล็กกล้าไร้สนิม 309

เหล็กกล้าไร้สนิม 309(UNS S30900) ก็เป็นโลหะผสมโครเมียม-นิกเกิลออสเทนิติกเช่นกัน แต่มีส่วนประกอบของโครเมียมที่สูงกว่า (≈23%)และนิกเกิล (≈13%)มากกว่า 308 ซึ่งทำให้มากกว่านั้นทนต่อการเกิดออกซิเดชัน ความล้าจากความร้อน และการเกิดคราบตะกรันที่อุณหภูมิสูง.

เดิมทีพัฒนาขึ้นเป็นเกรดทนความร้อนปัจจุบัน 309 ยังถูกใช้เป็นอีกด้วยโลหะตัวเติมเปลี่ยนผ่านใช้สำหรับเชื่อมต่อเหล็กกล้าไร้สนิมต่างชนิดกัน และสำหรับการเชื่อมระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิมกับเหล็กกล้าคาร์บอน

2. องค์ประกอบทางเคมี

องค์ประกอบทางเคมีเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพของโลหะผสมแต่ละชนิดทั้งในระหว่างและหลังการเชื่อม

• ส่วนประกอบของสแตนเลส 308:

  • โครเมียม: 19–21%

  • นิกเกิล: 9–11%

  • คาร์บอน: ≤0.08%

  • แมงกานีส: ≤2%

  • ซิลิคอน: ≤1%

• ส่วนประกอบของสแตนเลส 309:

  • โครเมียม: 22–24%

  • นิกเกิล: 12–15%

  • คาร์บอน: ≤0.08%

  • แมงกานีส: ≤2%

  • ซิลิคอน: ≤1%

ความแตกต่างที่สำคัญ:

309 มีปริมาณโลหะผสมที่สูงขึ้นช่วยเพิ่มความต้านทานต่อความร้อนและการออกซิเดชันแต่ทำให้มันเล็กน้อยแพงกว่ามากกว่า 308

3. โครงสร้างจุลภาคและลักษณะทางโลหะวิทยา

ทั้ง 308 และ 309 ต่างก็เป็นออสเทนิติกเหล็กกล้าไร้สนิม หมายความว่าโครงสร้างผลึกของมันคือโครงสร้างลูกบาศก์แบบศูนย์กลางหน้า (FCC)คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้วัสดุมีความยืดหยุ่น แข็งแรง และทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

อย่างไรก็ตาม พวกเขาปริมาณเฟอร์ไรต์ผลลัพธ์หลังการแข็งตัวจะแตกต่างกัน:

• โลหะเชื่อม 308 โดยทั่วไปประกอบด้วยเฟอร์ไรต์ 3–10%ซึ่งช่วยลดการแตกร้าวจากความร้อน

• โลหะเชื่อม 309 มีแนวโน้มที่จะมีปริมาณเฟอร์ไรต์สูงขึ้น(สูงสุด 15%) ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการแตกร้าวจากการแข็งตัวภายใต้ความร้อนสูง

ดังนั้น 309 จึงดีกว่าสำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนหรือวัสดุที่มีความหนามากโดยใช้ความร้อนสูงซึ่งการแตกร้าวเป็นสิ่งที่น่ากังวล

4. การใช้งานการเชื่อมของเหล็กกล้า 308

โลหะเติม 308เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกเช่น 304, 304L และ 301

การใช้งานทั่วไป:

• การเชื่อม304/304L ถึง 304/304L

• การผลิตถัง ท่อ และส่วนประกอบโครงสร้าง

• อุปกรณ์แปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม

• การใช้งานด้านสถาปัตยกรรมและการตกแต่ง

308L (รุ่นคาร์บอนต่ำ) มักใช้เพื่อป้องกันการตกตะกอนของคาร์ไบด์และรักษาความต้านทานการกัดกร่อนไว้ได้รอยเชื่อมโดยไม่ต้องทำการอบชุบความร้อนหลังการเชื่อม

ข้อดีของ 308:

• เข้ากันได้ดีเยี่ยมกับเหล็กกล้าไร้สนิม 304 และชนิดอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน

• รอยเชื่อมสวยงามและกำจัดตะกรันได้ง่าย

• รักษาคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนได้ในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่

ข้อจำกัด:

• ไม่เหมาะสำหรับใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่า 800°C

• ไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อเหล็กกล้าไร้สนิมกับเหล็กกล้าคาร์บอน

5. การใช้งานการเชื่อมของเหล็กกล้า 309

โลหะเติม 309ได้รับการออกแบบมาเพื่อปริมาณโลหะผสมที่สูงขึ้นและความเข้ากันได้ที่กว้างขึ้นมากกว่า 308

การใช้งานทั่วไป:

• การเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมถึงเหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กกล้าอัลลอยต่ำ

• การเข้าร่วมเหล็กกล้าไร้สนิมต่างชนิดกัน(เช่น 304 ถึง 310 หรือ 316 ถึง 321)

• งานเชื่อมซ่อมแซมสแตนเลสเกรดไม่ทราบชนิด

• ชิ้นส่วนที่ทนต่ออุณหภูมิสูง เช่นชิ้นส่วนเตาเผา เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และระบบไอเสีย

ปริมาณโครเมียมและนิกเกลที่สูงกว่าในเหล็กกล้า 309 ช่วยให้สามารถทนต่อความไม่ตรงกันขององค์ประกอบระหว่างโลหะผสมต่างชนิดกันโดยไม่เกิดการแตกร้าวหรือการกัดกร่อน

ข้อดีของ 309:

• ทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและคราบตะกรันได้ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิสูงถึง 1100°C

• ความทนทานต่อโลหะพื้นฐานที่ผสมกันหรือไม่ทราบชนิดนั้นสูงกว่ามาตรฐาน

• ลดแนวโน้มการแตกร้าวระหว่างการเชื่อมด้วยความร้อนสูง

ข้อจำกัด:

• แพงกว่า 308 เล็กน้อย

• การเลือกส่วนประกอบที่ไม่เหมาะสมอาจลดความยืดหยุ่นของรอยเชื่อมแผ่นโลหะบางได้

6. ความต้านทานการกัดกร่อน

เหล็กทั้งสองเกรดมีคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม แต่สภาพแวดล้อมในการใช้งานจะเป็นตัวกำหนดว่าเกรดใดมีประสิทธิภาพดีกว่า

• 308:โดดเด่นในด้านสภาวะบรรยากาศและสภาวะทางเคมีที่ไม่รุนแรงคล้ายกับสแตนเลส 304

• 309:เหนือกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนสูงและอุณหภูมิสูงทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิโดยไม่เกิดคราบตะกรันหรือการเกิดคาร์บอนสะสม

สำหรับสภาพแวดล้อมทางทะเลหรือที่มีคลอไรด์สูงทั้งเกรด 308 และ 309 มีประสิทธิภาพไม่ดีเท่าเกรดที่มีโมลิบเดนัมเป็นส่วนประกอบ เช่น เกรด 316 หรือ 317

อย่างไรก็ตาม สำหรับอุปกรณ์ให้ความร้อนทางอุตสาหกรรมและข้อต่อเปลี่ยนผ่าน309 มีประสิทธิภาพเหนือกว่า 308 อย่างเห็นได้ชัด

7. ทนต่ออุณหภูมิสูง

นี่คือหนึ่งในความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่าง 308 และ 309

• 308:ทำงานได้ดีจนถึง870°C (1600°F)ก่อนที่จะสูญเสียความแข็งแรงและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน

• 309:รักษาความซื่อสัตย์สุจริตจนถึงระดับ1100°C (2010°F)จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบเตาเผาและระบบไอเสีย.

ดังนั้น หากรอยเชื่อมสัมผัสกับ...การให้ความร้อนแบบต่อเนื่องหรือแบบเป็นรอบ, 309 เป็นตัวเลือกที่ดีกว่า.

8. คุณสมบัติทางกล

คุณสมบัติทางกลทั่วไปของโลหะตัวเติมทั้งสองชนิด (สภาพรอยเชื่อม):

• 308:

  • ความแข็งแรงดึง: ~550 MPa

  • ความแข็งแรงคราก: ประมาณ 350 MPa

  • การยืดตัว: 35%

• 309:

  • ความแข็งแรงดึง: ~620 MPa

  • ความแข็งแรงคราก: ประมาณ 420 MPa

  • การยืดตัว: 35%

บทสรุป:
รอยเชื่อม 309 มีความแข็งแรงและทนต่อการเสียรูปที่อุณหภูมิสูงได้ดีกว่า ในขณะที่รอยเชื่อม 308 มีความยืดหยุ่นมากกว่าและตกแต่งผิวได้ง่ายกว่า เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความสวยงามหรือถูกสุขอนามัย

9. ความสามารถในการเชื่อมและการผลิต

ทั้ง 308 และ 309 ต่างก็มีเชื่อมได้ดีเยี่ยมและสามารถใช้ได้กับกระบวนการทั่วไปทั้งหมด —GTAW (TIG), GMAW (MIG), SMAW (สติ๊ก) และ FCAW (ฟลักซ์คอร์).

อย่างไรก็ตาม โปรดพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:

• ใช้308 ลิตรเมื่อทำการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมคาร์บอนต่ำ เพื่อป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรน

• ใช้309เมื่อทำการเชื่อมโลหะต่างชนิดกัน หรือเมื่อไม่ทราบส่วนประกอบพื้นฐานของโลหะอย่างแน่ชัด

เพื่อป้องกันการแตกร้าวควบคุมการป้อนความร้อนและรักษาอุณหภูมิระหว่างช่องลำเลียงให้ต่ำกว่า 150°C.

10. การจับคู่โลหะพื้นฐาน

หลักการโดยทั่วไป: