वेल्डिंग स्टेनलेस स्टील के लिए फिलर धातुओं का चयन कैसे करें

वानजाउ तियान्यू इलेक्ट्रॉनिक कंपनी लिमिटेड का यह लेख बताता है कि वेल्डिंग स्टेनलेस स्टील के लिए भराव धातुओं को निर्दिष्ट करते समय क्या विचार करना चाहिए।

वे क्षमताएं जो स्टेनलेस स्टील को इतना आकर्षक बनाती हैं - इसके यांत्रिक गुणों और संक्षारण और ऑक्सीकरण के प्रतिरोध को अनुकूलित करने की क्षमता - वेल्डिंग के लिए उपयुक्त भराव धातु का चयन करने की जटिलता को भी बढ़ाती है।किसी भी आधार सामग्री संयोजन के लिए, लागत मुद्दों, सेवा शर्तों, वांछित यांत्रिक गुणों और वेल्डिंग से संबंधित कई मुद्दों के आधार पर, कई प्रकार के इलेक्ट्रोड में से कोई एक उपयुक्त हो सकता है।

यह लेख पाठक को विषय की जटिलता की सराहना करने के लिए आवश्यक तकनीकी पृष्ठभूमि प्रदान करता है और फिर फिलर मेटल आपूर्तिकर्ताओं से पूछे जाने वाले कुछ सबसे सामान्य प्रश्नों के उत्तर देता है।यह उपयुक्त स्टेनलेस स्टील भराव धातुओं के चयन के लिए सामान्य दिशानिर्देश स्थापित करता है - और फिर उन दिशानिर्देशों के सभी अपवादों की व्याख्या करता है!लेख में वेल्डिंग प्रक्रियाओं को शामिल नहीं किया गया है, क्योंकि यह किसी अन्य लेख का विषय है।

चार ग्रेड, असंख्य मिश्रधातु तत्व

स्टेनलेस स्टील्स की चार प्रमुख श्रेणियां हैं:

austenitic
martensitic
फेरिटिक
दोहरा

ये नाम आमतौर पर कमरे के तापमान पर पाए जाने वाले स्टील की क्रिस्टलीय संरचना से लिए गए हैं।जब निम्न-कार्बन स्टील को 912 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म किया जाता है, तो स्टील के परमाणु कमरे के तापमान पर फेराइट नामक संरचना से ऑस्टेनाइट नामक क्रिस्टल संरचना में पुनर्व्यवस्थित हो जाते हैं।ठंडा होने पर, परमाणु अपनी मूल संरचना, फेराइट में लौट आते हैं।उच्च तापमान संरचना, ऑस्टेनाइट, गैर-चुंबकीय, प्लास्टिक है और इसमें फेराइट के कमरे के तापमान के रूप की तुलना में कम ताकत और अधिक लचीलापन है।

जब स्टील में 16% से अधिक क्रोमियम मिलाया जाता है, तो कमरे के तापमान पर क्रिस्टलीय संरचना, फेराइट स्थिर हो जाती है और स्टील सभी तापमानों पर फेरिटिक स्थिति में रहता है।इसलिए इस मिश्र धातु आधार पर फेरिटिक स्टेनलेस स्टील नाम लागू किया जाता है।जब स्टील में 17% से अधिक क्रोमियम और 7% निकल मिलाया जाता है, तो स्टील, ऑस्टेनाइट की उच्च तापमान वाली क्रिस्टलीय संरचना स्थिर हो जाती है, ताकि यह सबसे कम से लेकर लगभग पिघलने तक सभी तापमानों पर बनी रहे।

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील को आमतौर पर 'क्रोम-निकल' प्रकार के रूप में जाना जाता है, और मार्टेंसिटिक और फेरिटिक स्टील को आमतौर पर 'स्ट्रेट क्रोम' प्रकार कहा जाता है।स्टेनलेस स्टील और वेल्ड धातुओं में उपयोग किए जाने वाले कुछ मिश्र धातु तत्व ऑस्टेनाइट स्टेबलाइजर्स के रूप में और अन्य फेराइट स्टेबलाइजर्स के रूप में व्यवहार करते हैं।सबसे महत्वपूर्ण ऑस्टेनाइट स्टेबलाइजर्स निकल, कार्बन, मैंगनीज और नाइट्रोजन हैं।फेराइट स्टेबलाइजर्स क्रोमियम, सिलिकॉन, मोलिब्डेनम और नाइओबियम हैं।मिश्र धातु तत्वों को संतुलित करने से वेल्ड धातु में फेराइट की मात्रा नियंत्रित होती है।

ऑस्टेनिटिक ग्रेड उन ग्रेडों की तुलना में अधिक आसानी से और संतोषजनक ढंग से वेल्ड किए जाते हैं जिनमें 5% से कम निकल होता है।ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स में निर्मित वेल्ड जोड़ अपनी वेल्डेड अवस्था में मजबूत, लचीले और सख्त होते हैं।इन्हें आमतौर पर प्रीहीट या पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटमेंट की आवश्यकता नहीं होती है।ऑस्टेनिटिक ग्रेड वेल्डेड स्टेनलेस स्टील का लगभग 80% हिस्सा है, और यह परिचयात्मक लेख उन पर भारी ध्यान केंद्रित करता है।

तालिका 1: स्टेनलेस स्टील के प्रकार और उनकी क्रोमियम और निकल सामग्री।

टीस्टार्ट{सी,80%}

हेड{प्रकार|% क्रोमियम|% निकेल|प्रकार}

tdata{ऑस्टेनिटिक|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}

tdata{Martensitic|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}

tdata{फेरिटिक|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}

tdata{डुप्लेक्स|18 - 28%|4 - 8%|2205}

झुकाव होना{}

सही स्टेनलेस भराव धातु का चयन कैसे करें

यदि दोनों प्लेटों में आधार सामग्री समान है, तो मूल मार्गदर्शक सिद्धांत हुआ करता था, 'आधार सामग्री का मिलान करके प्रारंभ करें।'यह कुछ मामलों में अच्छा काम करता है;टाइप 310 या 316 में शामिल होने के लिए, संबंधित फिलर प्रकार चुनें।

असमान सामग्रियों को जोड़ने के लिए, इस मार्गदर्शक सिद्धांत का पालन करें: 'अधिक उच्च मिश्रित सामग्री से मेल खाने वाला भराव चुनें।'304 को 316 से जोड़ने के लिए, 316 फिलर चुनें।

दुर्भाग्य से, 'मैच नियम' में इतने सारे अपवाद हैं कि एक बेहतर सिद्धांत है, एक भराव धातु चयन तालिका से परामर्श लें।उदाहरण के लिए, टाइप 304 सबसे आम स्टेनलेस स्टील बेस सामग्री है, लेकिन कोई भी टाइप 304 इलेक्ट्रोड प्रदान नहीं करता है।

टाइप 304 इलेक्ट्रोड के बिना टाइप 304 स्टेनलेस वेल्ड कैसे करें

टाइप 304 स्टेनलेस को वेल्ड करने के लिए, टाइप 308 फिलर का उपयोग करें, क्योंकि टाइप 308 में अतिरिक्त मिश्र धातु तत्व वेल्ड क्षेत्र को बेहतर ढंग से स्थिर करेंगे।

हालाँकि, 308L भी एक स्वीकार्य भराव है।किसी भी प्रकार के बाद 'एल' पदनाम कम कार्बन सामग्री को इंगित करता है।टाइप 3XXL स्टेनलेस में कार्बन सामग्री 0.03% या उससे कम होती है, जबकि मानक टाइप 3XX स्टेनलेस में अधिकतम कार्बन सामग्री 0.08% हो सकती है।

क्योंकि टाइप एल फिलर गैर-एल उत्पाद के समान वर्गीकरण में आता है, फैब्रिकेटर टाइप एल फिलर का उपयोग कर सकते हैं और दृढ़ता से विचार करना चाहिए क्योंकि कम कार्बन सामग्री इंटरग्रेन्युलर जंग के मुद्दों के जोखिम को कम करती है।वास्तव में, लेखकों का तर्क है कि यदि फैब्रिकेटर बस अपनी प्रक्रियाओं को अद्यतन करते हैं तो टाइप एल फिलर का अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा।

GMAW प्रक्रिया का उपयोग करने वाले फैब्रिकेटर टाइप 3XXSi फिलर का उपयोग करने पर भी विचार कर सकते हैं, क्योंकि सिलिकॉन जोड़ने से गीलेपन में सुधार होता है।ऐसी स्थितियों में जहां वेल्ड का मुकुट ऊंचा या खुरदरा होता है, या जहां वेल्ड पोखर फ़िलेट या लैप जोड़ के पंजों पर अच्छी तरह से नहीं जुड़ता है, सी टाइप जीएमएडब्ल्यू इलेक्ट्रोड का उपयोग वेल्ड बीड को चिकना कर सकता है और बेहतर संलयन को बढ़ावा दे सकता है।

यदि कार्बाइड अवक्षेपण एक चिंता का विषय है, तो टाइप 347 फिलर पर विचार करें, जिसमें थोड़ी मात्रा में नाइओबियम होता है।

स्टेनलेस स्टील को कार्बन स्टील में कैसे वेल्ड करें

यह स्थिति उन अनुप्रयोगों में होती है जहां संरचना के एक हिस्से को कम लागत के लिए कार्बन स्टील संरचनात्मक तत्व से जुड़े संक्षारण प्रतिरोधी बाहरी चेहरे की आवश्यकता होती है।बिना किसी मिश्रधातु तत्व वाली आधार सामग्री को मिश्रधातु वाले तत्वों वाली आधार सामग्री से जोड़ते समय, एक अति-मिश्रित भराव का उपयोग करें ताकि वेल्ड धातु के भीतर तनुकरण संतुलित हो या स्टेनलेस आधार धातु की तुलना में अधिक उच्च मिश्रधातु हो।

कार्बन स्टील को टाइप 304 या 316 से जोड़ने के लिए, साथ ही असमान स्टेनलेस स्टील्स को जोड़ने के लिए, अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए टाइप 309एल इलेक्ट्रोड पर विचार करें।यदि उच्च सीआर सामग्री वांछित है, तो टाइप 312 पर विचार करें।

एक चेतावनी नोट के रूप में, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स विस्तार की दर प्रदर्शित करते हैं जो कार्बन स्टील की तुलना में लगभग 50 प्रतिशत अधिक है।जुड़ने पर, विस्तार की विभिन्न दरें आंतरिक तनाव के कारण दरार का कारण बन सकती हैं जब तक कि उचित इलेक्ट्रोड और वेल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग नहीं किया जाता है।

सही वेल्ड तैयारी सफाई प्रक्रियाओं का उपयोग करें

अन्य धातुओं की तरह, पहले गैर-क्लोरीनयुक्त विलायक से तेल, ग्रीस, निशान और गंदगी हटा दें।उसके बाद, स्टेनलेस वेल्ड तैयारी का प्राथमिक नियम है 'जंग को रोकने के लिए कार्बन स्टील से संदूषण से बचें।'कुछ कंपनियाँ क्रॉस-संदूषण को रोकने के लिए अपनी 'स्टेनलेस शॉप' और 'कार्बन शॉप' के लिए अलग-अलग इमारतों का उपयोग करती हैं।

वेल्डिंग के लिए किनारों को तैयार करते समय ग्राइंडिंग व्हील और स्टेनलेस ब्रश को 'केवल स्टेनलेस' के रूप में नामित करें।कुछ प्रक्रियाओं में जोड़ से दो इंच पीछे की सफाई की आवश्यकता होती है।संयुक्त तैयारी भी अधिक महत्वपूर्ण है, क्योंकि कार्बन स्टील की तुलना में इलेक्ट्रोड हेरफेर के साथ विसंगतियों की भरपाई करना कठिन है।

जंग को रोकने के लिए वेल्ड के बाद सही सफाई प्रक्रिया का उपयोग करें

शुरू करने के लिए, याद रखें कि स्टेनलेस स्टील को स्टेनलेस क्या बनाता है: सामग्री की सतह पर क्रोमियम ऑक्साइड की एक सुरक्षात्मक परत बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ क्रोमियम की प्रतिक्रिया।कार्बाइड अवक्षेपण (नीचे देखें) के कारण स्टेनलेस में जंग लग जाती है और क्योंकि वेल्डिंग प्रक्रिया वेल्ड धातु को उस बिंदु तक गर्म कर देती है जहां वेल्ड की सतह पर फेरिटिक ऑक्साइड बन सकता है।वेल्डेड स्थिति में छोड़ दिया गया, एक बिल्कुल सही वेल्ड 24 घंटे से भी कम समय में गर्मी प्रभावित क्षेत्र की सीमाओं पर 'जंग के वैगन ट्रैक' दिखा सकता है।

ताकि शुद्ध क्रोमियम ऑक्साइड की एक नई परत ठीक से सुधार सके, स्टेनलेस स्टील को पॉलिशिंग, पिकलिंग, पीसने या ब्रश करके वेल्ड के बाद सफाई की आवश्यकता होती है।फिर से, कार्य के लिए समर्पित ग्राइंडर और ब्रश का उपयोग करें।

स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग तार चुंबकीय क्यों है?

पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील गैर-चुंबकीय है।हालाँकि, वेल्डिंग तापमान सूक्ष्म संरचना में अपेक्षाकृत बड़े दाने का निर्माण करता है, जिसके परिणामस्वरूप वेल्ड दरार-संवेदनशील हो जाता है।गर्म क्रैकिंग के प्रति संवेदनशीलता को कम करने के लिए, इलेक्ट्रोड निर्माता फेराइट सहित मिश्र धातु तत्व जोड़ते हैं।फेराइट चरण के कारण ऑस्टेनिटिक कण अधिक महीन हो जाते हैं, जिससे वेल्ड अधिक दरार-प्रतिरोधी हो जाता है।

एक चुंबक ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस फिलर के स्पूल से चिपक नहीं पाएगा, लेकिन चुंबक को पकड़ने वाले व्यक्ति को फेराइट में बने रहने के कारण थोड़ा सा खिंचाव महसूस हो सकता है।दुर्भाग्य से, इससे कुछ उपयोगकर्ताओं को यह लगता है कि उनके उत्पाद पर गलत लेबल लगाया गया है या वे गलत फिलर धातु का उपयोग कर रहे हैं (खासकर यदि उन्होंने तार की टोकरी से लेबल फाड़ दिया हो)।

इलेक्ट्रोड में फेराइट की सही मात्रा अनुप्रयोग के सेवा तापमान पर निर्भर करती है।उदाहरण के लिए, बहुत अधिक फेराइट के कारण वेल्ड कम तापमान पर अपनी कठोरता खो देता है।इस प्रकार, एलएनजी पाइपिंग एप्लिकेशन के लिए टाइप 308 फिलर की फेराइट संख्या 3 और 6 के बीच होती है, जबकि मानक टाइप 308 फिलर की फेराइट संख्या 8 होती है।संक्षेप में, भराव धातुएँ पहली बार में समान लग सकती हैं, लेकिन संरचना में छोटे अंतर महत्वपूर्ण हैं।

क्या डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स को वेल्ड करने का कोई आसान तरीका है?

आमतौर पर, डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स में एक माइक्रोस्ट्रक्चर होता है जिसमें लगभग 50% फेराइट और 50% ऑस्टेनाइट होता है।सरल शब्दों में, फेराइट उच्च शक्ति और तनाव संक्षारण क्रैकिंग के लिए कुछ प्रतिरोध प्रदान करता है जबकि ऑस्टेनाइट अच्छी क्रूरता प्रदान करता है।संयोजन में दो चरण डुप्लेक्स स्टील्स को उनके आकर्षक गुण प्रदान करते हैं।डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स की एक विस्तृत श्रृंखला उपलब्ध है, जिसमें सबसे आम प्रकार 2205 है;इसमें 22% क्रोमियम, 5% निकल, 3% मोलिब्डेनम और 0.15% नाइट्रोजन होता है।

डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील को वेल्डिंग करते समय, यदि वेल्ड धातु में बहुत अधिक फेराइट हो तो समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं (चाप से निकलने वाली गर्मी परमाणुओं को फेराइट मैट्रिक्स में व्यवस्थित करने का कारण बनती है)।क्षतिपूर्ति करने के लिए, भराव धातुओं को उच्च मिश्र धातु सामग्री के साथ ऑस्टेनिटिक संरचना को बढ़ावा देने की आवश्यकता होती है, आमतौर पर आधार धातु की तुलना में 2 से 4% अधिक निकल।उदाहरण के लिए, वेल्डिंग प्रकार 2205 के लिए फ्लक्स-कोर तार में 8.85% निकल हो सकता है।

वेल्डिंग के बाद वांछित फेराइट सामग्री 25 से 55% तक हो सकती है (लेकिन अधिक भी हो सकती है)।ध्यान दें कि शीतलन दर इतनी धीमी होनी चाहिए कि ऑस्टेनाइट में सुधार हो सके, लेकिन इतनी धीमी नहीं होनी चाहिए कि इंटरमेटेलिक चरण बन जाए, और न ही इतनी तेज़ होनी चाहिए कि गर्मी प्रभावित क्षेत्र में अतिरिक्त फेराइट बन जाए।वेल्ड प्रक्रिया और चयनित फिलर धातु के लिए निर्माता की अनुशंसित प्रक्रियाओं का पालन करें।

स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग करते समय मापदंडों का समायोजन

फैब्रिकेटर के लिए जो स्टेनलेस स्टील की वेल्डिंग करते समय मापदंडों (वोल्टेज, एम्परेज, आर्क लंबाई, इंडक्शन, पल्स चौड़ाई, आदि) को लगातार समायोजित करते हैं, विशिष्ट अपराधी असंगत भराव धातु संरचना है।मिश्र धातु तत्वों के महत्व को देखते हुए, रासायनिक संरचना में बहुत से बदलाव वेल्ड प्रदर्शन पर ध्यान देने योग्य प्रभाव डाल सकते हैं, जैसे खराब गीलापन या कठिन स्लैग रिलीज।इलेक्ट्रोड व्यास, सतह की सफाई, कास्ट और हेलिक्स में भिन्नता भी GMAW और FCAW अनुप्रयोगों में प्रदर्शन को प्रभावित करती है।

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील में कार्बाइड अवक्षेपण को नियंत्रित करना

426-871 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, 0.02% से अधिक कार्बन सामग्री ऑस्टेनिटिक संरचना की अनाज सीमाओं में स्थानांतरित हो जाती है, जहां यह क्रोमियम के साथ प्रतिक्रिया करके क्रोमियम कार्बाइड बनाती है।यदि क्रोमियम कार्बन के साथ बंधा हुआ है, तो यह संक्षारण प्रतिरोध के लिए उपलब्ध नहीं है।संक्षारक वातावरण के संपर्क में आने पर, अंतरकणीय क्षरण होता है, जिससे अनाज की सीमाएं नष्ट हो जाती हैं।

कार्बाइड अवक्षेपण को नियंत्रित करने के लिए, कम कार्बन वाले इलेक्ट्रोड के साथ वेल्डिंग करके कार्बन सामग्री को यथासंभव कम (0.04% अधिकतम) रखें।कार्बन को नाइओबियम (पूर्व में कोलंबियम) और टाइटेनियम द्वारा भी बांधा जा सकता है, जिनमें क्रोमियम की तुलना में कार्बन के लिए अधिक मजबूत आकर्षण होता है।टाइप 347 इलेक्ट्रोड इस उद्देश्य के लिए बनाए जाते हैं।

भराव धातु चयन के बारे में चर्चा की तैयारी कैसे करें

कम से कम, वेल्डेड हिस्से के अंतिम उपयोग के बारे में जानकारी इकट्ठा करें, जिसमें सेवा वातावरण (विशेष रूप से ऑपरेटिंग तापमान, संक्षारक तत्वों के संपर्क और अपेक्षित संक्षारण प्रतिरोध की डिग्री) और वांछित सेवा जीवन शामिल है।परिचालन स्थितियों में आवश्यक यांत्रिक गुणों की जानकारी ताकत, क्रूरता, लचीलापन और थकान सहित बहुत मदद करती है।

अधिकांश अग्रणी इलेक्ट्रोड निर्माता फिलर धातु चयन के लिए गाइडबुक प्रदान करते हैं, और लेखक इस बिंदु पर अधिक जोर नहीं दे सकते हैं: फिलर मेटल एप्लिकेशन गाइड से परामर्श लें या निर्माता के तकनीकी विशेषज्ञों से संपर्क करें।वे सही स्टेनलेस स्टील इलेक्ट्रोड का चयन करने में सहायता के लिए मौजूद हैं।

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