Stal nierdzewna - rodzaje, właściwości, zastosowanie, spawanie

Stal nierdzewna - rodzaje staliStal nierdzewną można podzielić ze względu odporności na korozję na stal trudnordzewiejącą i stal odporną na korozję, która z kolei może być: ferrytyczna, martenzytyczna, austenityczna lub ferrytyczno - austenityczna.

Stal trudnordzewiejąca

Stale trudnordzewiejące są stalami niskostopowymi zawierającymi do 0,16% C oraz dodatki do 1,25% pasywującego Cr i do 0,55% Cu. Do niektórych z tych stali dodawane są również fosfor, nikiel i aluminium, a także mikrododatki: wanad, niob i tytan. Odporność na korozję tej stali jest nieco większa od stali węglowej. Na powierzchni tworzy się cienka warstwa pasywująca złożona z tlenków chromu i miedzi oraz siarczanów i węglanów miedzi. Stale trudnordzewiejące są przeznaczone do stosowania w temperaturze otoczenia na elementy konstrukcyjne, od których jest wymagana podwyższona odporność na korozję atmosferyczną, także w środowisku atmosfery przemysłowej.

Stal odporna na korozję

Stal ferrytyczna

Stale ferrytyczne zawierają 10,5-30% chromu i do 0,08% węgla. W celu poprawienia wytrzymałości i plastyczności, niektóre gatunki zawierają również molibden, nikiel oraz aluminium, natomiast tytan, niob i cyrkon dodawany jest, aby zmniejszyć ryzyko wystąpienia korozji międzykrystalicznej. Całkowicie ferrytyczna struktura zawsze jest magnetyczna, a także wykazuje skłonność do rozrostu ziaren i do nieodwracalnej kruchości w temperaturze ponad 950oC. Stale ferrytyczne są podatne na pękanie zimne i na kruchość wodorową.

Najczęściej i głównie stosowana stal ferrytyczna jest do wykonania układów wydechowych pojazdów, jak również wykorzystywana jest, jako element dekoracyjny w przemyśle motoryzacyjnym. Ponadto w bardzo szerokim obszarze, stal ferrytyczna używana jest w budownictwie, jako materiał do budowy konstrukcji stalowych, budowy mostów, paneli elewacyjnych, pokryć dachowych oraz materiał wykończeniowy elementów wewnątrz budynków (wind). Codziennie można spotkać się z tą stalą, ponieważ jest ona stosowana do wyposażenia kuchennego (obudowy lodówek, kuchenek gazowych i mikrofalowych, okapy kuchenne, zlewy, naczynia, sztućce).

Stal martenzytyczna

Stale martenzytyczne zawierają 0,1-1% węgla, 13-19% chromu oraz do 1% molibdenu, a niekiedy do 8% niklu. Stale te są bardzo twarde i kruche, jednak ich odporność korozyjna jest najmniejsza ze wszystkich stali nierdzewnych. W przypadku gatunków niskowęglowych mają dobrą udarność. Uzyskana struktura martenzytyczna jest magnetyczna.

Martenzytyczne stale nierdzewne stosowane są w przemyśle naftowym do urządzeń krakingowych, wałów, pomp, sworzni, łopatek turbin parowych, części maszyn, zaworów pras hydraulicznych, narzędzi tnących, skrawających i pomiarowych, łożysk oraz w ograniczonym przemyśle chemicznym ze względu na niewystarczającą odporność na działanie większości środowisk korozyjnie agresywnych oraz niezbyt dobrych właściwości spawalniczych.

Stal austenityczna

Stale austenityczne zawierają powyżej 16, 5% chromu, a także ponad 8% niklu, manganu, węgla i azotu w celu uzyskania struktury austenitycznej. W celu poprawy odporności na korozję, utlenianie i obrabialność dodaje się molibden, niob, tytan, miedź oraz siarkę. Całkowicie austenityczne stale są niemagnetyczne w stanie wyżarzonym i odporne na pękanie kruche. Wszystkie struktury austenityczne mają dobrą odporność na korozję międzykrystaliczną w przypadku gatunków niskowęglowych i stabilizowanych oraz doskonałą udarność i ciągliwość. Struktura zawierająca kilka procent ferrytu, która jest częściej wykorzystywana charakteryzuje się niepodatnością na gorące pękanie.

Austenityczne stale nierdzewne stosowane są w środowiskach wodnych o bardzo dużym stopniu agresywności, w przemyśle chemicznym i petrochemicznym (urządzenia do produkcji kwasu azotowego i jego soli, rurociągi przemysłowe, wymienniki ciepła), do konstrukcji lotniczych, okrętowych i kolejowych, w inżynierii budowlanej (okładziny, pokrycia dachów, drzwi, poręcze, windy, przystanki autobusowe, budki telefoniczne, słupki ogrodzeniowe, lampy), a także w gospodarstwie domowym (zlewozmywaki, zmywarki do naczyń, naczynia kuchenne).

Stal austenityczno - ferrytyczna (duplex)

Stale austenityczno - ferrytyczne zawierają 21-28% chromu, 3,5-8% niklu, 0,1-4,5% molibdenu i 0,035-0,35% azotu, ponadto niektóre również miedź i wolfram. Zaletą stali duplex jest ich wysoka ochrona przed korozją ogólną, międzykrystaliczną, naprężeniową i wżerową. Charakteryzują się także wyższą wytrzymałością niż stale austenityczne. Posiadają doskonałą udarność i dobrą ciągliwość w zakresie temperatur od -40oC do 275oC oraz są niepodatne na gorące pękanie. Struktura stali duplex jest zawsze magnetyczna. Stale te mają skłonność do wydzielania kruchej fazy sigma.

Stale duplex stosuje się głównie w przemyśle okrętowym (rurociągi, zbiorniki, statki do transportu chemikaliów), papierniczym (części maszyn i urządzenia), petrochemicznym (zbiorniki, instalacje), przy wydobywaniu i transporcie ropy naftowej i gazu, a także wykorzystywane są do elementów wymienników ciepła, rurociągów instalacji odsalania, zbiorników ciśnieniowych oraz wirników, wałów, wentylatorów, od których wymagana jest wysoka wytrzymałość na zmęczenie korozyjne.

Spawanie stali nierdzewnej

Do spawania tych stali trudnordzewiejących można zastosować wszystkie konwencjonalne metody spawania pod warunkiem użycia spoiwa o odporności korozyjnej odpowiedniej dla łączonych stali.

Stale ferrytyczne nierdzewne mogą być spawane elektrodami otulonymi, TIG, MIG/MAG, łukiem krytym i plazmowo. W celu uniknięcia rozrostu ziaren i pęknięć zimnych, należy stosować małą energię liniową. Jako gaz osłonowy należy stosować argon, hel lub mieszanki, lecz nie zawierające dwutlenku węgle, azotu i wodoru. Elektrody powinny być zasadowe, niskowodorowe.

Stale martenzytyczne są trudnospawalne. Zazwyczaj spawa się je tylko, gdy zawartość węgla wynosi poniżej 0, 15% ze względu na fakt, iż przy wzroście zawartość węgla są one narażone na pękanie zimne. Metodami, które umożliwiają spawanie tej stali nierdzewnej są metoda TIG i elektrodą otuloną, a czasami wykorzystuje się metodę MIG/MAG, spawanie plazmowe i łukiem krytym. Do spawania zalecane jest niskowodorowe spoiwo austenityczne.

Stale austenityczne można spawać wszystkimi, powszechnie znanymi i stosowanymi metodami. Zaleca się unikanie podgrzewania w celu zmniejszenia ryzyka pękania gorącego, rozrostu ziaren, wydzielania faz i korozji międzykrystalicznej. Jako gazy osłonowe do spawania metodą TIG zaleca się argon, mieszanki argon-hel lub argon-wodór. Natomiast do spawania MIG/MAG poza gazami, które wykorzystywane są w metodzie GTA, stosuje się mieszanki zawierające niewielkie ilości tlenu (1-2%) lub CO2 (1-3%).

Austenityczno - ferrytyczne stale nierdzewne można spawać wszystkimi metodami łukowymi, stosując spoiwa niskowodorowe. Spawanie laserowe, plazmowe i elektronowe, które charakteryzują się szybkim stygnięciem można stosować, jeżeli po spawaniu złącze jest przesycane lub w osłonie gazowej jest do 3% azotu. Zbyt mała energia liniowa spawania jest niekorzystna ze względu na szybkie stygnięcie, co powoduje wydzielenie się dużej ilości ferrytu, natomiast zbyt duża energia liniowa może wywołać wydzielenie faz krystalicznych. Zalecanymi gazami osłonowymi do spawania TIG i plazmowego są argon, mieszanki argonu i helu (Ar + He) oraz argonu i do 3% azotu (Ar + 3% N2). Do spawania MIG/MAG stosuje się mieszankę argonu lub argonu i helu z dodatkiem CO2 do 2,5% albo O2 do 2% i do 3% N2. Dodatek wodoru nie powinien występować w gazach osłonowych.

Ocena: 4.9

Komentarze