جوشکاری استنلس استیل

فولادهای ضد زنگ یا استنلس استیل گروهی از فولادها هستند که حاوی حداقل 12 درصد کروم می باشند. وجود کروم باعث می شود تا فولاد ضد زنگ از مقاومت بالایی در برابر زنگ زدگی و خوردگی برخوردار باشد. در ساختار فولاد ضد زنگ عناصر دیگری مانند نیکل، تیتانیم، آلومینیوم، مس، گوگر و ... نیز ممکن است وجود داشته باشد که باعث تغییر خصوصیات آن می شود.

نیکل در کنار کروم می تواند باعث افزایش مقاومت فولاد به خوردگی شود. مولیبدن شرائط خنثی سازی فولاد را تثبیت می کند و باعث افزایش مقاومت به خوردگی حفره ای می شود. افزودن تیتانیوم و نیوبیم مقاومت به خوردگی بین دانه ای را افزایش می دهد.

جوشکاری استیل به وسیله الکترود کاری تخصصی ست که نیاز به مهارت و دانش بالایی دارد.

منظور از جوشکاری استیل با الکترود متصل کردن دو قطعه از جنس استیل است. این قطعات می توانند ورق استیل، پروفیل، نبشی، لوله، شیرالات، میلگرد یا سایر قطعات باشند. برای این منظور از یک الکترود یا هادی رسانا که عموما گاز اکسیژن یا دی اکسید کربن است استفاده می شود.

نکته ای که در زمان جوشکاری استیل از اهمیت بالایی برخوردار است تمیز بودن سطح قطعات و همچنین میزان کربن فولاد است. کربن فولاد می تواند منجر به زنگ زدگی استیل شود. نوع فیلر و الکترود نیز در جوشکاری استیل بسیار مهم است.

از نکات دیگری که در زمان جوشکاری استیل باید به آن توجه داشت روش جوشکاری، تجهیزات و ضخامت قطعات است.

آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:

• جوشکاری استیل
• جوش دادن فلزات نامتشابه
• عملیات پیش حرارت و حرارتی پس از جوش
• روش های جوشکاری استیل
• کدام روش جوشکاری استیل بهتر است؟

جوشکاری استیل

جوش پذیری گریدهای مختلف استنلس استیل به طور مشخصی با هم متفاوت است. عملیات جوشکاری روی تمام استیل ها می توانند انجام شود و استیل های آستنیتی از جهت جوش پذیری در رده ی بهترین فلزهاست. به طور کلی جوش پذیری استیل ها به این بستگی دارد که به چه گروهی تعلق دارند. پیشنهادات درخصوص جوشکاری گریدهای مختلف در جدول شماره ؟؟؟ ارائه شده است.

استیل های آستنیتی

این گروه بسیار جوش پذیر هستند. (به استثنای گرید 303) تمام فرایندهای نرمال جوش الکتریکی می تواند برای آن ها استفاده شود. قوس فلزی دستی (MMAW)، قوس گاز تنگستن (GTAWor TIG، قوس فلزی گاز (GMAW or MIG)، جوشکاری قوسی تو پودری (FCAW) و جوشکاری قوسی زیر پودری (SAW).

برای محصولات با قسمت سنگین جهت جوشکاری باید از گریدهای کم کربن مانند 304L و 316L  و یا گریدهای پایدار مانند 321 و 347 استفاده شود. استفاده از این گریدها مشکل حساس سازی (Sensitisation) که به خوردگی مرزدانه ای (Intergranular Corrosion) مربوط است را حل می کند. از آنجا که حساس سازی به زمان و دمان وابسته است، مواد با ضخامت کم که به سرعت جوش داده می شوند مشکلی در این رابطه ندارند.

گرید 303 به دلیل ایجاد ترک گرم برای جوشکاری پیشنهاد نمی شود.  

استیل های دوپلکس

استیل دوپلکس نیز برای جوشکاری مناسب است. اگرچه به خوبی آستنیتی ها نیست. تمام فرایندهای نرمال جوشکاری روی این گرید نیز می تواند انجام شود. برای گریدهای متداول دوپلکس مانند 2205 ماده مصرفی استاندارد 2209 می باشد. یکی از مزیت های استیل دوپلکس نسبت به استیل آستنیتی کمتر بودن ضریب انبساط دمایی آن است. مقدار آن بسیار نزدیک به فولادهای کربنی ست.

استیل های مارتنزیتی

استیل های مارتنزیتی می توانند جوش داده شوند. هر چند گرید 316 با گوگرد بالا برای جوشکاری پیشنهاد نمی شود. اما در هنگام جوشکاری باید دقت شود چرا که یک ناحیه بسیار سخت و ترد در نزدیکی محل جوش ایجاد می شود. چنانچه عملیات پیش گرم سازی و عملیات حرارتی پس از جوشکاری انجام نشود ترک خوردگی در این محل ها می تواند اتفاق بیفتد. این گروه از استیل ها معمولا با فیلر (Filler) های آستنیتی جوش داده می شوند.

استیل های فریتی

این دسته از استیل ها از نظر ویژگی های جوش چندان خوب نیستند. سه مشکل اصلی رشد بیش از حد دانه بندی، حساس سازی و کاهش چکش خواری در زمان جوشکاری می تواند به وجود بیاید. بر خی از مشکلات با عملیات حرارتی پس از جوشکاری می تواند به حداقل برسد. فیلر فلزی می تواند هم جنس یا از استیل های آستنیتی مانند گریدهای 308L، ، 309، 316L و یا 310 باشد. مشکل رشد افراطی دانه بندی را به راحتی نمی توان حل کرد. به همین دلیل بیشتر گریدها در ضخامت کم جوشکاری می شوند. گریدهای پایدار فریتی دو نوع 409 و 430Ti هستند. جوشکاری روی این انواع بهتر از سایر انواع جواب می دهد. این گریدها می توانند جوشکاری شوند اما باز هم به خوبی استیل های آستنیتی نیستند.

جوش دادن فلزات نامتشابه

جوشکاری استیل به فولاد کربنی یا دو گرید مختلف استیل می تواند انجام شود هر چند به رعایت یک سری نکات نیاز دارد. پیشنهاد می شود تا از میله های جوشکاری آستنیتی آلیاژ بالا مانند گرید 309 به منظور حداقل کردن اثرات رقیق سازی بر اجزای جوش انجام شود.

عملیات پیش حرارت و حرارتی پس از جوش برای گریدهای مختلف استیل

الف) اگر فولاد بالاتر از 15 درجه است نیاز نیست.  

ب) پیش گرم کردن در 200-320 درجه سانتیگراد. قطعات سبک نیاز به پیش گرم کردن ندارد.

ج) مراجعه به متن های تخصصی

د) اگر دما کمتر از 10 درجه است پیش گرم سازی 50 درجه سانتیگراد توصیه می شود.

روش های جوشکاری استیل

تا کنون روش های متفاوتی برای انجام جوشکاری استیل به کار برده شده است که برخی از آنها عبارتند از:

• جوشکاری آرگون استیل

جوشکاری آرگون روی استیل یکی از انواع سبک های جوشکاری روی استیل استنلس است. جوش آرگون در اصطلاح به آن جوش TIG  نیز گفته می شود. در این نوع از جوشکاری از گاز نجیب آرگون برای انجام عملیات جوشکاری استفاده می شود. استفاده از آرگون مزیت های زیادی را برای جوش روی استیل فراهم می کند. جوشکاری استیل روند خاص خود را دارد. در آن از تنگستن به عنوان الکترود استفاده می شود اما بر خلاف روش های متداول الکترود مصرف نمی شود و تنها نقش قوس دهی به جوشکاری را داشته و در حین انجام عملیات مصرف نمی شود.

تصویر شماره 1- جوش استنلس استیل TIG

• جوشکاری استیل با الکترود

استفاده از الکترود برای جوشکاری استیل به گاز محافط نیاز ندارد و بدون تخصص زیاد و به کمک دستگاه های جوش معمولی نیز قابل انجام است.

• جوشکاری فولاد ضد زنگ با گاز به روش MIG

جوشکاری استنلس استیل با گاز محافظ با نام MIG یا جوشکاری قوسی شناخته می شود. منبع گرما در این روش جوشکاری قوس الکتریکی است. در این فرایند از گاز آرگون یا هلیوم به عنوان محافظ استفاده می شود.

• جوشکاری استنلس استیل با گاز به صورت نقطه ای

در این روش به کمک الکتریسیته در دمای کمتر از نقطه ذوب فلز و به صورت نقطه ای عمل جوشکاری انجام می شود. به کار بردن این روش مانع از کج شدن فلز می شود.

تصویر شماره 2 - جوش نقطه ای استیل

• جوش استیل با ضخامت کم

در این روش برای جوشکاری های ظریف به منظور ترمیم و تعمیر بدلیجات و نقره به کار برده می شود.

• جوشکاری استیل با هوا برش

به این روش جوشکاری گاز اکسی استیلن نیز گفته می شود و به کمک تجهیزات خاص انجام می شود. از روش های پرمصرف و کاربردی در صنعت به شمار می آید.

کدام روش جوشکاری استیل بهتر است؟

انتخاب روش جوش استنلس استیل تا حد بسیار زیادی به کیفیت مورد انتظار، هزینه ی در نظر گرفته شده و کاربرد استیل و خصوصیات قطعه بستگی دارد.

بیشتر مطالعه کنید: جوشکاری آهن آلات