Objednejte si bezplatné zasílání tištěné verze časopisuKONSTRUKCE Media, s. r. o.Com4In Group
ISSN 1803-8433
English - Google Translate Česky - Překladač Google French - Google Translate Italian - Google Translate German - Google Translate Polish - Google Translate Spanish - Google Translate Swedish - Google Translate   |   Přihlásit se   
Nacházíte se:  Úvod    Svařování a dělení    Korozivzdorné materiály – základní typy ocelí a doporučení pro jejich svařitelnost

Korozivzdorné materiály – základní typy ocelí a doporučení pro jejich svařitelnost

Publikováno: 2.12.2014
Rubrika: Svařování a dělení

Svařování korozivzdorných ocelí je náročné, neboť proti nízkolegovaným mají větší tepelnou roztažnost, vyšší elektrický odpor, ale naopak menší tepelnou vodivost. Z těchto důvodu musíme přistupovat ke každému typu oceli individuálně. Přesto však existují určitá pravidla a doporučení pro zlepšení svařitelnosti jednotlivých typů korozivzdorných materiálů.

Podmínkou pasivace je minimální obsah chrómu nad 12 % v tuhém roztoku α (ferit) nebo γ (austenit), (přičemž chrom vyloučený v karbidech se nezapočítává). Žáruvzdorné oceli obsahují více než 6 % Cr a k omezení difůze oxidickou vrstvou se legují křemíkem nebo hliníkem.

Podle chemického složení dělíme korozivzdorné oceli na:

  1. oceli chromové,
  2. oceli chromoniklové,
  3. oceli chromnikl molybdenové,
  4. oceli chromomanganové.

Podle mikrostrukturního hlediska dělíme korozivzdorné oceli na:

  1. martenzitické,
  2. feritické,
  3. austenitické,
  4. duplexní,
    • feriticko austenitické,
    • martenziticko austenitické,
    • martenziticko feritické.

MARTENZITICKÉ OCELI
Martenzitické korozivzdorné oceli mají tetragonální prostorově středěnou mřížku značenou α´, která vzniká díky vysokému obsahu chrómu i při malých ochlazovacích rychlostech. Obsah Cr se v těchto ocelích pohybuje v rozmezí 12 až 18 % a obsah uhlíku od 0,1 do 1 %. Tyto oceli se svařují v popuštěném, žíhaném nebo tvrdém stavu. Teplota předehřevu se v závislosti na chemickém složení doporučuje mezi 250 až 400 °C. Po svaření by mělo ihned následovat žíhání na teplotu 600 až 700 °C. Účelem tohoto tepelného zpracování je popustit martenzit a tím snížit jeho tvrdost a pevnost. S tím souvisí i částečné zvýšení tažnosti a houževnatosti. Tyto oceli lze svařovat austenitickými, ale i feritickými (martenzitickými) přídavnými svařovacími materiály. Doporučuje se zároveň použit přídavné svařovací materiály menších průměrů, aby následující vrstva vyžíhala vrstvu předchozí.

Pokud není možné zajistit po svaření tepelné zpracování, doporučuje se svarové plochy navařit austenitickým materiálem. Při navařování je nutné minimalizovat vnesené teplo. Návar se tepelně zpracuje a připraví se nové svarové plochy. Svařujeme pak bez nutnosti aplikace předehřevu a konečného tepelného zpracování. Příklad mikrostruktury korozivzdorné martenzitické oceli je na obrázku 1.

Další problém který může nastat, je u tohoto typu ocelí vznik fáze δ a náchylnost na mezikrystalovou korozi (MKK). Otázka těchto problémů bude řešena níže.

FERITICKÉ OCELI
U ocelí s nízkým obsahem uhlíku začíná oblast ryze feritických ocelí na 17 % Cr. Tyto oceli mají dobrou korozní a žárovou odolnost. Naopak nevýhodou je nízká houževnatost a citlivost na vruby. Tyto oceli se svařují vždy s předehřevem a jeho teplota se volí v závislosti na chemickém složení oceli. Mikrostruktura feritické korozivzdorné oceli je na obr. 2.

Nebezpečím stejně jako u martenzitických korozivzdorných ocelí je vznik fáze δ a náchylnost na mezikrystalovou korozi (MKK). Pro svařování se používají přídavné materiály stejného chemického složení nebo austenitické přídavné svařovací materiály.

AUSTENITICKÉ OCELI
a) austenitické Cr-Ni a Cr – Ni – Mo oceli
Austenitické oceli krystalizují v kubické plošně středěné mřížce. Korozní odolnost je vyšší než u martenzitických a feritických ocelí. Při teplotách v rozmezí 500 až 950 °C dochází u těchto ocelí k vylučování karbidu Cr23C6, který zvyšuje náchylnost k mezikrystalové korozi. Proto jsou tyto oceli stabilizovány přísadou Ti, Nb, Ta, nebo je u nich snížen obsah uhlíku pod 0,03 %. Další zvyšování korozivzdornosti se zajišťuje dolegováním 2 až 4,5 % molybdenu. Dolegování austenitických ocelí je však omezeno, neboť feritotvorné prvky Cr, Mo, Ti, Nb, Ta a další snižují stabilitu austenitu. Z něho mohou precipitovat intermediární fáze sigma, chí a éta, které způsobují nejen křehkost, ale i pokles korozivzdornosti. Mikrostruktura austenitické oceli je obr. 3.

Mezi hlavní problémy, které mohou nastat při svařování austenitických ocelí je precipitace karbidu chrómu a tím náchylnost k mezikrystalové korozi, zkřehnutí vlivem fáze δ a náchylnost austenitu k tvorbě trhlin za horka.

Rozhodujícím faktorem pro snížení náchylnosti k tvorbě trhlin za horka je malý obsah delta feritu ve struktuře austenitu. V delta feritu se rozpouští fosfor, který by jinak vytvořil s Fe nebo Ni nízkotavitelné eutektikum. Další nečistotu např. síru je možno vyvázat manganem za vzniku MnS, který přechází do strusky. Pro stanovení optimálního obsahu delta feritu v závislosti na chemickém složení se používají diagramy: Schaeffler, De Long a WRC.

Vylučování karbidů Cr nastává běžně v pásmu teplot 425 až 815 °C. Na hranicích zrn začnou precipitovat karbidy typu Cr23C6 a Cr7C3 a oblasti hranice zrn ztrácí pasivační odolnost proti korozi. Z tohoto důvodu jsou materiály stabilizovány prvky Ti, Nb, Ta, které přednostně váží uhlík na karbidy TiC, NbC nebo TaC. Takové oceli se nazývají stabilizované. Druhou cestou je u ocelí a přídavných svařovacích materiálů limitovat obsah uhlíku pod 0,03 %, pak se jedná o nízkouhlíkové korozivzdorné oceli. Závislost náchylnosti MKK na čase nám ukazují Rollandsonovy křivky (obr. 4).

Tabulka 1 – Doporučené přídavné svařovací materiály pro nejpoužívanější korozivzdorné ocele
typ X5CrNi18-10 X2CrNi19-11 X5CrNiMo17-12-2 X2CrNiMo17-12-2 X2CrNiMoN22-5-3 X3CrNb17 X6CrNiTi18-10 X6CrNiMoTi17-12-2 X120Mn13
1.4301 1.4306 1.4401 1.4404 1.4462 1.4511 1.4541 1.4571 1.3401
Austenit Duplex Ferit Austenit
MMA (111) OK 61.20 OK 63.20 OK 67.50 OK 67.45 OK 61.81 OK 63.80 OK 67.45
OK 61.30 OK 63.30 OK 67.53 OK 67.60 OK 61.85 OK 63.85  
OK 61.35 OK 63.35 OK 67.55 OK 67.75      
MAG (135) OK Autrod 308LSi OK Autrod 316LSi

OK Autrod 2209

OK Autrod 430LNb 

OK Autrod 347Si 

OK Autrod 318Si

OK Autrod
16.95 

(OK Autrod 347Si) (OK Autrod 318Si)  

(OK Autrod 430Ti) 

OK Autrod 
308LSi

(OK Autrod 
316LSi)

 
TIG (141) OK Tigrod 308L OK Tigrod 316L

OK Tigrod 2209 

OK Tigrod 430 

OK Tigrod 347Si 

OK Tigrod 318Si 

OK Tigrod
16.95 

(OK Tigrod 347Si) (OK Tigrod 318Si)

OK Tigrod 16.95 

(OK Tigrod 308L) 

(OK Tigrod 
316L) 

   
FCAW (136)* Shield-Bright 308L Shield-Bright 316L

OK Tubrod 14.27 

 

Shield-Bright 
308L 

Shield-Bright 316L 

OK Tubrod
15.34 

Shield-Bright 308L X-tra Shield-Bright 316L X-tra    

Shield-Bright
308L X-tra 

Shield-Bright 
316L X-tra 

 
SAW** (121) OK Autrod 316L OK Autrod 308L

OK Autrod 2209 

OK Autrod 430 

OK Autrod 347 

OK Autrod 318 

 
(OK Autrod 347) (OK Autrod 318)  

OK Autrod 19.97

(OK Autrod 
308L) 

(OK Autrod 316L) 

 

Pozn.: Pro další řešení kontaktujte Technický servis ESAB
* X-tra – plněná elektroda vhodná pouze pro pozice PA a PB
** Doporučeno v kombinaci s tavidly OK Flux 10.92 neboOK Flux 10.93 

Fáze sigma je tvrdá a křehká intermetalická sloučenina, která vzniká v intervalu teplot 500 až 800 °C místním přelegováním Cr (obsah chrómu nad 25 %). Na vznik této fáze jsou náchylné oceli se zvýšeným obsahem Cr. Důvodem vzniku fáze δ může být i příliš vysoký obsah delta feritu v austenitické struktuře.

Austenitické oceli se svařují přídavnými materiály stejného nebo podobného chemického složení. Je nutné zajistit dokonalou ochranu svarových ploch včetně kořenových partií. Tyto oceli se svařují bez předehřevu a je nutné limitovat vnesené teplo. Teplota interpass by neměla být vyšší než 150 °C. Po svaření se ve většině případů neaplikuje tepelné zpracování. U ocelí stabilizovaných Ti nebo Nb je však následné rozpouštěcí či stabilizační žíhání vhodné.

b) austenitické Mn oceli
Austenitická manganová ocel (tzv. „Hadfieldova“) je používána pro své specifické vlastnosti. Při působení dostatečně velkých rázů nebo tlaků, dochází k jejímu mechanickému zpevnění. Výhodou je pak povrch odolný abrazi při zachování houževnatého jádra.

Austenitická manganová ocel se svařuje bez předehřevu a s minimálním tepelným příkonem, aby nedošlo k vyžíhání tepelně ovlivněné oblasti s následnou precipitací karbidické fáze. Nejčastěji se ke svařování používají materiály typu 18Cr, 8Ni a 6Mn. Před svařením by mělo dojít k odstranění zpevněné vrstvy z důvodu její náchylnosti k praskavosti. Teplota okolí svaru by neměla překročit 100 °C.

Vzhledem k tomu, že spotřeba korozivzdorných materiálů neustále vzrůstá a s tím i vzniká potřeba materiály spojovat a jednou z cest je obloukové svařování. V tabulce I. naleznete přehled základních typů korozivzdorných ocelí včetně doporučených přídavných svařovacích materiálů. V případě dalších dotazů ohledně svařování korozivzdorných materiálu kontaktujte Technický Servis ESAB VAMBERK s. r. o.

Corrosion Resistant Materials – Basic Types of Steel Recommended for Their Welding Properties
Welding of the corrosion resistant materials is difficult, because compared to low alloyed materials, they have higher thermal dilatability, higher electric resistance, and on the other hand, lower heat conductivity. Due to this reasons, we have to approach every type of steel individually. However, some rules and recommendations for improvement of welding properties of particular types of corrosion resistant materials exist.

Bookmark
Ohodnoďte článek:

Fotogalerie
Obr. 1 – Mikrostruktura martenzitické korozivdorné oceliObr. 2 – Mikrostruktura feritické korozivdorné oceliObr. 3 – Mikrostruktura austenitické korozivdorné oceliObr. 4 – Náchylnost k MKK austenitické oceli 06Cr18Ni10 a 08Cr22Ni6: 1 – nestabilizovaná ocel; 2 – stabilizovaná ocel

NEJčtenější souvisejicí články (v posledních 30-ti dnech)

Hliník a možnosti jeho svařováníHliník a možnosti jeho svařování (968x)
Hliník se nesvařuje s takovou samozřejmostí jako jiné kovy. Jeho velká afinita ke kyslíku, rychlá tvorba kysličníku hlin...
Svařování slabých plechůSvařování slabých plechů (695x)
Nejprve to hlavní – co si představit pod pojmem slabý plech. Je to tenký plech válcovaný za studena plech tloušťky 0,6 –...
Volba konstrukčních ocelí pro stavební svařované konstrukce podle významu označeníVolba konstrukčních ocelí pro stavební svařované konstrukce podle významu označení (576x)
Pro stavební svařované staticky, dynamicky a únavově namáhané konstrukce, pracující za teplot v podcreepové oblasti jsou...

NEJlépe hodnocené související články

První jeřábový hák na světě vyrobený 3D tiskemPrvní jeřábový hák na světě vyrobený 3D tiskem (5 b.)
První jeřábový hák na světě vyrobený technikou 3D tisku úspěšně prošel zátěžovými testy na 80 tun a souvisejícími kontro...
„Robotické nahrazení svářeče u našich aparátů pro nejbližší budoucnost nevidím jako možné,“„Robotické nahrazení svářeče u našich aparátů pro nejbližší budoucnost nevidím jako možné,“ (5 b.)
uvedl v rozhovoru pro časopis KONSTRUKCE Ing. Lumír Al-Dabagh, generální ředitel ZVU STROJÍRNY, a. s....
Eurazio center – největší předváděcí centrum laserů a CNC strojů zahájilo výstavbuEurazio center – největší předváděcí centrum laserů a CNC strojů zahájilo výstavbu (5 b.)
Časům nakupování průmyslových strojů na slepo, bez osobního vyzkoušení a podrobné znalosti strojů, provozních nákladů a ...

NEJdiskutovanější související články

Použití ocelí normalizačně tepelně zpracovaných S355NL a termomechanicky zpracovaných S355MLPoužití ocelí normalizačně tepelně zpracovaných S355NL a termomechanicky zpracovaných S355ML (3x)
Při návrhu svařované mostní konstrukce pro městkou komunikaci v Praze Troji byla posuzována možnost použít místo klasick...
Varianty obalených elektrod – obalené elektrody s dvojitým obalemVarianty obalených elektrod – obalené elektrody s dvojitým obalem (3x)
Svařování obalenou elektrodou rozhodně nepatří mezi zastaralé metody. Použití kvalitní obalené elektrody umožňuje vytvoř...
Kvalitní řez oceli rozhodujeKvalitní řez oceli rozhoduje (1x)
Vyřešit řeznou hranu ocelových desek či profilů znamená následné ušetření nákladů i starostí, spojených s dalším opracov...
Google