Nerezová ocel je druh oceli, která obsahuje chrom, který jí dodává silnou odolnost proti korozi. Na základě své struktury je nerezová ocel klasifikována do čtyř hlavních typů: austenitická, feritická, martenzitická aduplexní nerezová ocel. Každý typ má jedinečné vlastnosti a specifické požadavky na svařování.
Nerezová ocel se vyrábí přidáním chrómu do oceli, čímž se vytvoří pasivovaný stav, díky kterému je materiál odolný vůči korozi. Aby byla tato vlastnost účinná, musí být obsah chrómu alespoň 12 %. Pro další zvýšení odolnosti proti korozi se často přidávají prvky jako nikl a molybden, aby se pasivační vrstva zpevnila.
Obecně "nerezová ocel" široce zahrnuje jak nerezovou, tak kyselinovzdornou ocel. Zatímco nerezová ocel není vždy kyselinovzdorná, kyselinovzdorná ocel obvykle nabízí vynikající odolnost proti korozi díky svému vylepšenému chemickému složení.
Austenitická nerezová ocel a její svařovací charakteristiky
Austenitická nerezová ocel obsahuje vysoký podíl chrómu a niklu, typicky tvořící plně austenitickou strukturu při pokojové teplotě. Tato ocel nabízí vynikající plasticitu, houževnatost a odolnost proti korozi. Během svařování však představuje několik problémů:
Mezikrystalová koroze:
Když austenitická nerezová ocel zůstane v teplotním rozsahu 450 stupňů až 850 stupňů po delší dobu, mohou se karbidy Cr23C6 vysrážet na hranicích zrn, vytvářet zóny ochuzené o chrom a způsobovat mezikrystalovou korozi. Preventivní opatření zahrnují použití ultra nízkouhlíkových nebo stabilizovaných svařovacích materiálů s prvky, jako je titan nebo niob, použití svařovacích technik s nízkým tepelným vstupem a provádění ošetření roztokem po svařování.
Horké trhliny:
Vzhledem ke svému vysokému koeficientu tepelné roztažnosti je austenitická nerezová ocel vystavena značnému namáhání při smršťování během chlazení, takže je náchylná k praskání za tepla. Aby se tomu zabránilo, lze složení svarového kovu upravit tak, aby vytvořilo duplexní strukturu s obsahem feritu regulovaným mezi 3 % a 5 %. Kromě toho může výběr vhodného povlaku elektrody snížit riziko praskání.
Praskání v důsledku koroze:
U svarových spojů v austenitické nerezové oceli může docházet k opožděnému praskání při namáhání v tahu ve specifických korozních prostředích. Preventivní strategie zahrnují výběr kompatibilních svařovacích materiálů, zajištění správné shody mezi svarem a základním kovem, použití vhodných svařovacích postupů a aplikaci ošetření pro odstranění pnutí po svařování.
Špatná tvorba svaru:
Kvůli vysokému obsahu slitin a nízké tekutosti tavné lázně může austenitická nerezová ocel způsobit špatnou kvalitu povrchu svaru. Ke zlepšení tvorby svaru lze použít techniky, jako je svařování wolframovým inertním plynem (TIG) pro kořenové průchody, řízení teplotního rozsahu senzibilizace tepelně ovlivněné zóny a použití technologie úzké svarové housenky.
Feritická nerezová ocel a její svařovací charakteristiky
Feritická nerezová ocel obsahuje 10,5 % až 30 % chrómu a má kubickou mřížkovou strukturu centrovanou na tělo. Obvykle postrádá nikl, ale pro lepší vlastnosti může obsahovat malá množství molybdenu, titanu nebo niobu. Tato ocel má vysokou tepelnou vodivost, nízkou tepelnou roztažnost a vynikající odolnost proti oxidaci a korozi namáháním. Mezi jeho svařovací vlastnosti patří:
Svařitelnost:
Díky nízkému koeficientu tepelné roztažnosti má feritická nerezová ocel tendenci vyvíjet svářečská napětí, která mohou způsobit praskání. Předehřátí před svařováním a pomalé chlazení po něm jsou zásadní pro minimalizaci napětí a zabránění praskání.
Mezikrystalová koroze:
Feritická nerezová ocel je náchylná k mezikrystalové korozi, zvláště když je obsah uhlíku vysoký. Ke snížení tohoto rizika se doporučuje používat nízkouhlíkové nebo stabilizované svařovací materiály.
Odolnost proti korozi:
Feritická nerezová ocel nabízí lepší odolnost proti korozi než austenitická316 nerezová ocelzejména v prostředí s vysokým obsahem chlóru. Díky tomu je vhodný do agresivních korozních podmínek.
Mechanické vlastnosti:
Feritická nerezová ocel má mírně vyšší kluz a pevnost v tahu než nízkouhlíková ocel, ale nižší tažnost. Zvláštní pozornost by měla být věnována zachování plasticity a houževnatosti svaru během svařování.
Křehkost:
Feritická nerezová ocel může zkřehnout při pokojové teplotě, zejména u ocelí s vysokým obsahem chrómu. Řízení rychlosti ochlazování během svařování a použití vhodného tepelného zpracování po svařování může tento problém zmírnit.
Vysokoteplotní křehkost:
Při zvýšených teplotách může feritická nerezová ocel zkřehnout v důsledku precipitace karbidů. Toto riziko lze minimalizovat kontrolou obsahu uhlíku a dusíku v oceli.
Martenzitická nerezová ocel a její svařovací charakteristiky
Martenzitická nerezová ocel je vysoce uhlíková nerezová ocel s kubickou mřížkovou strukturou centrovanou na tělo. Tepelným zpracováním dosahuje vysoké pevnosti a tvrdosti, ale má relativně nízkou plasticitu a houževnatost. Mezi klíčové vlastnosti svařování patří:
Tendence kalení:
Martenzitická nerezová ocel má tendenci vytvářet tvrdou a křehkou martenzitickou strukturu po ochlazení po svařování, což zvyšuje riziko křehkosti a praskání ve svarových spojích.
Předehřev a následné tepelné zpracování:
Aby se snížilo napětí při svařování a zabránilo se praskání, je nezbytné předehřátí před svařováním a aplikace tepelného zpracování po svařování. Tato opatření pomáhají obnovit houževnatost svařované oblasti.
Trhliny po svařování:
Vzhledem ke své prokalitelnosti a namáhání při svařování je martenzitická nerezová ocel náchylná k praskání za studena, zejména pokud není předehřátí a následné tepelné zpracování provedeno správně.
Výběr svařovacího materiálu:
Výběr vhodných svařovacích materiálů je zásadní. Ke snížení rizika praskání se obvykle používají elektrody s nízkým obsahem vodíku nebo svařovací dráty odpovídající chemickému složení základního materiálu.
Proces svařování:
Výběr správného svařovacího procesu, jako je obloukové svařování nebo svařování wolframovým inertním plynem (TIG), a kontrola svařovacích parametrů jsou zásadní pro dosažení vysoce kvalitních svarů.
Rychlost chlazení:
Rychlost ochlazování po svařování výrazně ovlivňuje kvalitu svaru. Rychlé ochlazování zvyšuje riziko ztvrdnutí a praskání, zatímco pomalé ochlazování může snížit houževnatost ve svařované oblasti.
Zajištění vysoké kvality a výkonu svařování tedy zahrnuje výběr vhodných svařovacích materiálů, kontrolu svařovacích parametrů a provádění vhodných úprav po svařování. Důkladné pochopení svařovacích charakteristik nerezové oceli je zásadní pro navrhování a výrobu odolných strojů.
