Erinevad metallikeevitustööd Roostevaba terase ja süsinikterase ohutu ühendamine - Teadmised

#	Reegel
1	Kasutage alati täiteainet E309L või ER309L -. See on ainus standardtäiteaine, mille Cr+Ni-sisaldus on piisav, et jääda austeniitseks ka pärast süsinikterasest lahjendamist. Ärge kunagi kasutage E308L-i või süsinikterasest täiteainet SS----CS-ühendusel.
2	Eelsoojendage ainult süsinikterasest poolt. Roostevaba külje eelkuumutamine põhjustab sensibilisatsiooni. Rakendage soojust CS-i poolele süsiniku ekvivalendi (CE) alusel; vajadusel kaitske SS-poolt isoleeriva ümbrisega.
3	Ärge kunagi ületage 425 kraadi pidevas töös ER309L liigenditega. Sellest kõrgemal temperatuuril migreerub süsinik süsinikterasest roostevabaks, põhjustades HAZ-i haprust. Kõrgemate temperatuuride jaoks uuendage versioonile ER310 või Inconel 82.
4	Piirake soojuse sisend roostevabast küljest < 1,5 kJ/mm. Laiad kootud helmed ja liigne soojussisend põhjustavad SS HAZ-i ülitundlikkust. Kasutage stringeri helmeid; jahtuda käikude vahel kuni < 175 kraadise läbipääsu temperatuurini.
5	Paigaldage dielektriline isolatsioon märgadesse teeninduskeskkondadesse. Roostevaba teras on katoodne; süsinikteras on anoodne. Ilma isolatsioonita korrodeerub keevisõmbluse lähedal olev süsinikteras merevees kiirusega 0,5–2,5 mm/aastas.

Olukord	Soovitatav täiteaine	Eelsoojendage CS-i külg	Maksimaalne teenindustemp.	Olge ettevaatlik-
304/316L SS kuni A36 süsinikteras; ümbritseva õhu temp	ER309L või E309L-16	Puudub (suurem kui 10 kraadi või sellega võrdne)	425 kraadi (800 kraadi F)	PWHT puudub; vältida sensibiliseerimist
316L SS kuni A516 Gr 70 surveanum	ER309L või E309L-16	66-107 kraadi	425 kraadi (800 kraadi F)	Vajalik on ASME Sec IX WPS
SS kuni kõrge -süsiniku CS (CE > 0,5); paks lõik	309L koos võiga	150-175 kraadi	425 kraadi (800 kraadi F)	Või CS nägu enne; 2-kihiline tehnika
SS-to-CS-liides; töötemperatuur 425-870 kraadi	ER310	Mitteväärismetallina	870 kraadi (1600 kraadi F)	Sigma faasi risk üle 700 kraadi
SS-to-CS ahjus / naftakeemias üle 500 kraadi	ENiCrFe-3 (sulam 82)	Mitteväärismetallina	980 kraadi (1800 kraadi F)	Kõige kallim; kontrollige CTE ühilduvust
SS-to-CS merevees / agressiivne korrosioon	ENiCrMo-3 (625)	Mitteväärismetallina	980 kraadi (1800 kraadi F)	Katoodkaitse + isolatsiooniliitmikud
Põllu remont; WPS pole saadaval (ainult hädaolukorras)	E309L-16 SMAW	Nagu CE ette näeb	425 kraadi (800 kraadi F)	Nõutav on WPS-i remondi-järgne kvalifikatsioon
CS kattekiht SS-kattega	ER309L (esimene kiht); ER308L (kork)	Nagu CS	425 kraadi (800 kraadi F)	Puhverkiht kohustuslik; lahjenduskontroll Schaeffleri diagrammiga

Allikas: koostatud AWS A5.4, AWS A5.9, AWS A5.14, ASME IX jaotisest, Lincoln Electric Welding Procedure Guide (2024) ja Outokumpu roostevaba terase keevitamise käsiraamatust (2022).

Dissimilar Metal Welding Joining Stainless Steel to Carbon Steel Safely

Roostevaba terase ja süsinikterase vaheline erineva metalli keevitamine on üks levinumaid väljakutseid valmistamisel - ja üks kõige sagedamini tehtavaid vigu. Kolme põhilise vastuolu mõistmine on iga õige otsuse aluseks.

Kinnisvara	304/316L SS	Süsinikteras A36	A516 gr 70	SA-106 Gr B	Tehniline mõju keevitamisele
Soojuspaisumine (CTE)	16–17 × 10⁻⁶/ kraad	11–12 × 10⁻⁶/ kraad	11,7 × 10⁻⁶/ kraad	12,0 × 10⁻⁶/ kraad	40% CTE mittevastavus → liidese jääkpinge
Soojusjuhtivus	13–16 W/m·K	50–53 W/m·K	48 W/m·K	49 W/m·K	SS hoiab 3–4 korda rohkem soojust → asümmeetriline HAZ
Sulamisvahemik	1370-1400 kraadi	1425–1530 kraadi	1430-1530 kraadi	1430-1530 kraadi	Erinevad tahkumiskiirused → koostise gradient
Süsinikusisaldus (max)	0.03–0.08%	0.26%	0.27%	0.30%	C migreerub CS-st SS-i teenuse T > 425 kraadi juures
Tootlikkuse tugevus (min)	170–205 MPa	250 MPa	260 MPa	240 MPa	CS saagis tugevam; mõjutab liigesefaktori disaini
Tõmbetugevus	485–515 MPa	400–550 MPa	485–620 MPa	415–585 MPa	Võrreldav; täitemetallist sillad erinevus
Kõvadus (lõõmutatud)	70–85 HRB	60–75 HRB	62–78 HRB	65–80 HRB	Sarnased; HAZ kõvaduse ekskursid kriitilisemad
Mikrostruktuur	Austeniit FCC	Ferriit/perliit BCC	Ferriit/perliit BCC	Ferriit/perliit BCC	Kokkusobimatud kristallstruktuurid → vajalik liidese üleminekukiht
Galvaaniline potentsiaal (vs SHE)	+0.0 kuni +0.3V	–0,4 kuni –0,6 V	–0,4 kuni –0,6 V	–0,4 kuni –0,6 V	0,4–0,8 V EMF erinevus → galvaaniline korrosioon märjal tööl

Allikad: ASM Handbook Vol{0}}: Properties and Selection - Nonferrous Alloys (ASM International, 1990); ASTM A36/A36M (2019); ASTM A516/A516M (2017); ASME SA-106 (2021. aasta väljaanne); Outokumpu roostevaba terase käsiraamat (2022).

Kõik SS{0}}to-CS-keevituse rikkerežiimid määravad kolm kokkusobimatust: (1) 40% soojuspaisumise mittevastavus, mis tekitab jääkpinge; (2) süsiniku migratsioon CS-st SS-i üle 425 kraadi; ja (3) 0,4–0,8 V galvaanilise potentsiaali erinevus, mis põhjustab korrosiooni märgades keskkondades. Iga täitematerjali valik, eelsoojendusotsus ja PWHT-poliitika peavad käsitlema ühte või mitut neist kolmest algpõhjusest.

Roostevaba teras paisub ja tõmbub kokku ligikaudu 40% rohkem kui süsinikteras temperatuurimuutuse astme kohta. Keevisliite puhul tähendab see mittevastavus:

Keevitamise ajal: SS-pool laieneb rohkem kui CS-pool, tekitades keevisõmbluse jahtumisel survepinge SS-s ja tõmbepinge CS-s.

Hoolduse ajal: iga termiline tsükkel (käivitamine/väljalülitamine, kuum{0}}külmtsükkel) lisab liidesele järk-järgult väsimuskahjustusi.

Tsüklilises töös: pärast tuhandeid tsükleid tekivad süsinikterase poolel - suurima pingekontsentratsiooni punktis keevisõmbluse juures väsimuspraod.

Tehniline reaktsioon: konstrueerida ühenduskoht nii, et see sobiks diferentsiaalpaisumisega (lõõts, paisumisaasad, torustike painduvad liitmikud); kasutage järsu SS{0}}CS-liidese asemel üleminekujuppe või järkjärgulisi kitsenemisi.

Miks süsiniku migratsioon toimub ja kuidas see keevisliideid hävitab

Süsiniku migratsioon on ajast{0}}temperatuurist-sõltuv difusiooniprotsess. Süsinikterase süsinikuaatomeid juhib kontsentratsioonigradient roostevaba terase poole (mille süsinikusisaldus on väga madal). Liikuv jõud suureneb järsult üle 425 kraadi.

Tulemuseks on kahe{0}}tsooni probleem liideses:

Dekarbureeritud tsoon (CS-pool): pehme, libisemisaldis-; tõmbetugevus võib langeda 15–25%.

Karbureeritud tsoon (SS-pool): kõva, rabe, vastuvõtlik teradevahelisele korrosioonile; tõhusalt sensibiliseeritud.

⚠️ ETTEVAATUST: Kui teie töötemperatuur ületab 425 kraadi (800 kraadi F), EI piisa täiteainest E309L. Peate kasutama ER310, ENiCrFe-3 (Inconel 82) või samaväärset kõrgsulamist täiteainet, mis võib peatada süsiniku difusiooni.

Täitemetalli valik on koht, kus kõige rohkem vigu tehakse erinevate metallide keevitamisel. Vale täiteaine tekitab vuugi, mis näeb hea välja, kuid ei tööta enneaegselt - sageli ilma nähtava hoiatuseta.

E309L Is the Correct Filler for 96 of SS-to-CS Applications

Täielik täitematerjali valiku juhend

Täiteaine metall	AWS klass	Cr%	Ni%	Parim rakendus	Peamine eelis / piirang
ER309L (MIG/TIG traat)	AWS A5.9	23–25	12–14	Üldised SS----CS-liigendid (★ Standardne)	★ Parim kõik-; L-klass hoiab ära sensibiliseerimise; talub kuni 40% CS lahjendust
E309L-16 (SMAW-elektrood)	AWS A5.4	23–25	12–14	Välikeevitus SS-to-CS (★ Standardne)	Lihtne kasutada; madal pritsmed; sama L-klassi kaitse nagu ER309L-l
ER309MoL	AWS A5.9	23–25	13–15	316L-to-CS või high-Mo teenus	Mo lisamine parandab korrosioonikindlust; kloriidikeskkondade jaoks
ER310	AWS A5.9	25–28	20–22	Teenindus 425-870 kraadi	kõrge Cr+Ni; talub kõrgendatud temperatuuril süsiniku migratsiooni; kallis
ENiCrFe-3 (Inconel 82)	AWS A5.14	18–22	67+	Kõrge{0}}temperatuur, suur-pinge, kriitilised liigesed	Peaaegu -null CTE mittevastavus SS-ga; immuunne süsiniku migratsiooni suhtes; väga kallis
ENiCrMo-3 (Inconel 625)	AWS A5.14	20–23	58+	Söövitav hooldus, vooderdus	Suurepärane korrosioonikindlus; suurepärane pragude/aukude tegemisel; väga kallis
ER70S-6 / E7018	AWS A5.18/5.1	-	-	EI soovitata SS-to-CS jaoks	❌ Süsinikterasest täiteaine põhjustab SS HAZis ülitundlikkust; ära kasuta
309 l + võiga määrimine (kaks -käiku)	AWS A5.4 / A5.9	23–25	12–14	kõrge -süsiniku CS (CE > 0,5); rasked lõigud	Või CS nägu 309L esimene; vähendab lahjendusriski 50%

Allikad: AWS A5.4:2018 (SMAW roostevabast terasest elektroodid); AWS A5.9:2017 (paljast roostevabast terasest keevituselektroodid ja -vardad); AWS A5.14:2018 (nikli ja nikli -sulamist paljaskeevituselektroodid ja -vardad); Lincolni elektrikeevitustarvikute kataloog (2024).

E309L / ER309L on õige täiteaine ligikaudu 96% roostevabast -to-süsinikterasest -terasest liitekohtade jaoks, kui kasutatakse välistemperatuuril kuni mõõdukat -temperatuuri (kuni 425 kraadi). Selle kõrge kroomi (23–25%) ja nikli (12–14%) sisaldus tagab ohutuspuhvri, mis hoiab keevismetalli austeniitsena ka pärast 30–40% lahjendamist süsinikterasest mitteväärismetallist.

Miks ei ole E308L ja süsinikterasest täiteained erinevate vuukide jaoks kunagi vastuvõetavad

Levinud viga selles valdkonnas on E308L (standardse 304/308 SS-SS-keevituse täiteaine) kasutamine erineva metallühenduse korral. Siin on põhjus, miks see on vale:

E308L on mõeldud austeniitse SS-i enda külge keevitamiseks. Selles on 19–21% Cr ja 9–11% Ni.

Süsinikterasest 30–40% lahjendamisel langevad Cr ja Ni tasemed allapoole Schaeffleri diagrammi ohutut läve, nihutades keevismetalli martensiitsesse tsooni.

Äärmiselt vaoshoitud erinevas ühenduskohas olev martensiitne keevismetall on äärmiselt vastuvõtlik vesinik{0}}külmpragunemisele -, mis on kõige ohtlikum tüüp, kuna see võib tekkida tunde pärast keevitamise lõpetamist.

Süsinikterasest täiteained (E7018, ER70S-6) on samuti vastuvõetamatud: need ei saa luua Cr-Ni puhvrit, mis hoiab liidese korrosioonikindlana. SS HAZ muutub tundlikuks esimese hooldustsükli jooksul.

Schaeffleri diagramm - Täiteainete valiku teaduslik alus

Schaeffleri diagramm ennustab keevismetalli mikrostruktuuri kroomi ekvivalendi (Creq) ja nikli ekvivalendi (Nieq) põhjal:

Creq=%Cr + %Mo + 1.5×%Si + 0.5×%Nb

Nieq=%Ni + 30×%C + 0.5×%Mn

Keevitamiseks 316L SS ja A36 süsinikterase vahel, kasutades ER309L 30% lahjendusega:

ER309L lahjendamata: Creq ≈ 24, Nieq ≈ 15 → täielikult austeniitse tsoon.

Pärast 30% A36 lahjendust: Creq ≈ 17, Nieq ≈ 11 → austeniit + ~5–8% ferriiditsoon. ✅ Ohutu.

Kui E308L kasutati 30% A36 lahjendusega: nihkub martensiiditsooni poole. ❌ Pragunemise oht.

Schaeffleri diagramm kinnitab, et E309L on kuni 40% lahjendusega minimaalne-ohutu SS---CS-vuukide täiteaine.

Võiga määrimise tehnika - Millal ja kuidas seda kasutada

Võiga töötlemine on kaheetapiline keevitus{0}}, mis annab täiendava ohutusvaru keeruliste ühenduste jaoks:

Etapp 1 - Süsinikterase määrimine võiga: kandke üks või kaks kihti E309L otse süsinikterasest liitepinnale. Seda tehakse enne paigaldamist-süsinikterasest ilma piiranguteta. Selles etapis saab eelsoojendada ilma roostevaba külge (mida veel ei ole) ohustamata.

Etapp 2 - Keevitage liitekoht: pärast võiga määrimist ja jahutamist töötlege võiga kaetud pind tasaseks. Viimane keevisõmblus ühendab 309 L-võiga kaetud CS-pinna roostevaba küljega. Kuna võikiht on juba austeniitne, ei ole CS-väärismetallist lahjendamine enam lõplikus keevisõmbluses oluline tegur.

Võiga määrimine on vajalik, kui: CE > 0,50; ristlõike paksus > 38 mm (1,5"); kõrg-legeeritud CS (nt Cr-Mo terased); CS-poolel on nõutav PWHT, mis sensibiliseerib SS-poolt.

Eelsoojendus erineva metalli keevitamisel järgib teistsuguseid reegleid kui süsinikterasest keevitamisel. Roostevaba külge ei tohi kunagi eelsoojendada. Süsinikterasest pool on selle süsinikekvivalendi alusel eelsoojendatud.

Süsiniku ekvivalendi ja eelsoojenduse nõuded klasside kaupa

Süsinikterase klass	Tüüpiline CE*	Sektsiooni paksus	Min. Eelsoojendus (CS-poolne)	Interpass Temp (max)	Märkmed
A36 / SS400	0.35–0.42	Vähem kui 25 mm (1")	Eelsoojendus puudub (suurem kui 10 kraadi või sellega võrdne)	175 kraadi (350 kraadi F)	Kõige tavalisem; madal risk 309L täiteainega
A36 / SS400	0.35–0.42	25–50 mm (1–2 tolli)	66 kraadi (150 kraadi F)	175 kraadi (350 kraadi F)	Soovitatav on kõrgem turvasüsteem - eelsoojendus
A516 gr 70	0.40–0.48	Vähem kui 25 mm või sellega võrdne	66 kraadi (150 kraadi F)	175 kraadi (350 kraadi F)	Surveanuma plaat; eelsoojenduse tavapraktika
A516 gr 70	0.40–0.48	>25 mm	107 kraadi (225 kraadi F)	175 kraadi (350 kraadi F)	paks osa; eelsoojendus kohustuslik AWS D1.1 jaoks
SA-106 Gr B (toru)	0.45–0.52	Kõik	107 kraadi (225 kraadi F)	175 kraadi (350 kraadi F)	Kõrgsurvetoru-; ASME B31.3 nõuab WPS-i
A514 / T-1 (sulam)	0.55–0.68	Kõik	175 kraadi (350 kraadi F)	230 kraadi (450 kraadi F)	Kõrge -tugevusega karastatud-karastatud; ainult ekspert
ASTM A572 Gr 50	0.42–0.48	Vähem kui 38 mm või sellega võrdne	10 kraadi (50 kraadi F)	175 kraadi (350 kraadi F)	HSLA teras; CE erineb kuumuse järgi; kontrollige MTR-i
Roostevabast terasest külg	N/A	Kõik	ÄRGE EELKUumutage	175 kraadi (350 kraadi F)	❌ SS-külje eelsoojendamine ohustab tundlikkust; soojendada ainult CS

Süsinikuekvivalent (CE) AWS D1.1 valemi kohta: CE=C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. Kontrollige CE-d Mill Test Reportist (MTR) iga terase kuumuse kohta. Eelsoojenduse väärtused AWS D1.1:2020 kohta Tabel 5.2. Kontrollige alati konkreetse rakenduse jaoks kehtivaid koodinõudeid.

Põhijäreldus: eelkuumutamist rakendatakse ainult süsinikterasest küljele, lähtudes süsiniku ekvivalendist (CE) ja sektsiooni paksusest. A36 terase (CE ~ 0,35–0,42) puhul, mille paksus on 25 mm või väiksem, piisab ümbritsevast temperatuurist (vähemalt 10 kraadi). Ärge kunagi soojendage roostevabast terasest külge -, see tõstab SS-i tundlikkuse vahemikku (425–870 kraadi) ja võib jäädavalt kahjustada korrosioonikindlust.

Läbipääsudevahelise temperatuuri kontroll - Enim tähelepanuta jäetud parameeter

Läbipääsudevaheline temperatuur on keevisliite temperatuur käikude vahel. Erinevate SS-–-CS-liidete korral on roostevabast terasest külje maksimaalne läbipääsutemperatuur 175 kraadi (350 kraadi F).

Miks see on oluline:

Kui SS-pool on järgmise läbimise ajal ikka üle 425 kraadi, siis teostate tõhusalt pidevat kuumtöötlust sensibiliseerimisvahemikus.

Mitu jahutuseta läbimist võib koguda piisavalt aega vahemikus 425–870 kraadi kroomkarbiidide sadestamiseks - isegi L--klassi täiteainega.

Praktiline protseduur: kasutage iga läbimise vahel SS-küljel kontakttermomeetrit või temperatuuri{0}}näitavat värvipliiatsit (Tempilstik®). Ärge alustage järgmist läbimist enne, kui SS HAZ kinnitab < 175 kraadi.

⚠️ ETTEVAATUST: õhukese{0}}seinaga roostevaba toru jaoks (< 4mm), the interpass temperature can easily reach 300°C+ after just two passes. Pulsed GTAW or cold wire TIG is recommended to reduce heat input by 30–40%.

Stsenaarium	PWHT on nõutav?	Temperatuurivahemik	Kestus	Risk / Leevendus
Madala -süsiniku CS (A36) kuni 304/316L; ambient service	Ei (eelistatud)	N/A	N/A	Ükski PWHT pole kõige ohutum; keevitada-nagu-on
Stressi leevendamine ASME koodi järgi (ainult CS-i pool)	Tingimuslik	595–620 kraadi (1100–1150 kraadi F)	1 tund 25 mm paksuse kohta	SS-i sensibiliseerimise oht; kasutage ainult 309L või 347/321 SS-i; hoia aega < 1h
Kõrgsurvetorustik (ASME B31.3)	Kood-sõltub	595–650 kraadi (1100–1200 kraadi F)	Koodigraafiku järgi	Peab kasutama stabiliseeritud täiteainet (309Nb) või L-klassi; taotlege Code Case'i heakskiitu
Karastatud CS (CE > 0,55); temper helmeste tehnika	Jah - HAZ-i pehmendamine	595–650 kraadi	WPS-i järgi	Rakenda ainult CS poolele; kasutage SS-külje kaitsmiseks keraamilist isolatsiooni
PWHT üle 850 kraadi	MITTE KUNAGI SS-CS liigeste jaoks	Üle 850 kraadi on KEELATUD	N/A	❌ Karbiidi sademed SS poolel; põhjustab teradevahelist korrosiooni ja sensibilisatsiooni
Lahuse lõõmutamine (SS-remont)	Ei kehti erinevate liigeste puhul	1050-1100 kraadi	N/A	❌ Sellel temperatuuril toimuvad CS poolel faasimuutused ja moonutused
Keeviskatte / kattekiht; sideme{0}}järgne kuumtöötlus	Tingimuslik	620-700 kraadi	Lühike leotamine	Kehtib keeviskatte kohta; jälgida CS kõvadust pärast töötlemist

Allikad: ASME Section IX, 2021 Edition; ASME B31.3:2022, lõige. 331; AWS D1.6:2017, punkt 5.8; TWI teadmiste kokkuvõte: PWHT of Dissimilar Metal Welds (2023).

Enamiku erinevate SS--–-CS-liidete puhul ei ole PWHT-d parim tava. Kui PWHT on koodiga kohustuslik, on temperatuuri ülemmäär 650 kraadi (1200 kraadi F) ja kasutada tuleks ainult L--klassi või stabiliseeritud SS-materjale. PWHT üle 850 kraadi on absoluutselt keelatud - see põhjustab massilist kroomkarbiidi sadenemist SS poolel, hävitades kogu vuugi korrosioonikindluse.

Temper Bead'i tehnika - Alternatiiv PWHT-le-suure piiranguga liigeste jaoks

Kui kõrgsüsinikterase HAZ-i kõvaduse vähendamiseks on vaja PWHT-d, kuid seda ei saa rakendada (kuna see kahjustaks SS-külge), on alternatiiviks karastushelmeste tehnika:

Paigaldage viimane keevisliin veidi suurema soojussisendiga kui eelnevad rantid.

Viimane rant taas{0}}kuumendab eelmise helme HAZ-i veidi alla Ac1 (madala -sulamiga CS puhul ~720 kraadi), karastades seda tõhusalt ilma eraldi kuumtöötlustsüklita.

Temperrant tuleb asetada täpselt nii, et see kattuks eelmise läbimise karastatud HAZ-iga.

Karastushelmeste tehnikat aktsepteerivad ASME Code Case 2894 ja AWS D1.1 I lisa kohaldatavate mitteväärismetallide kombinatsioonide puhul. Selle tehnika jaoks on vaja kvalifitseeritud WPS-i.

Kasutatud täitematerjal	Maksimaalne teenindustemp. (Jätkub)	Süsiniku migratsiooni künnis	Oksüdatsioonipiirang	Täiendavad kaalutlused
ER309L / E309L-16	425 kraadi (800 kraadi F)	425 kraadi (800 kraadi F)	760 kraadi (1400 kraadi F)	Üle 425 kraadi: lülitage süsiniku migratsiooni vältimiseks ER310-le või Inconel 82-le
ER309MoL	425 kraadi (800 kraadi F)	425 kraadi (800 kraadi F)	760 kraadi (1400 kraadi F)	Mo lisamine ei tõsta süsiniku migratsiooni künnist; sama 425 kraadi piir
ER310	870 kraadi (1600 kraadi F)	870 kraadi (1600 kraadi F)	1035 kraadi (1900 kraadi F)	Kõrge Cr-sisaldus takistab süsiniku migratsiooni kuni 870 kraadini; rabeda sigma faasi risk
ENiCrFe-3 (Inconel 82)	980 kraadi (1800 kraadi F)	980 kraadi (1800 kraadi F)	980 kraadi (1800 kraadi F)	Süsiniku migratsiooniprobleem puudub; CTE vastab täpselt SS-le; eelistatud ahjuteeninduseks
ENiCrMo-3 (Inconel 625)	980 kraadi (1800 kraadi F)	980 kraadi (1800 kraadi F)	980 kraadi (1800 kraadi F)	Esmaklassiline valik oksüdeerivaks ja korrodeerivaks kõrgel -temperatuuril
E7018 süsinikteras	EI sobi	EI sobi	EI sobi	❌ Ärge kunagi kasutage SS{0}}CS-liidete jaoks; HAZ-i sensibiliseerimine on kindel

Allikad: ASM Handbook Vol{0}}: Welding, Brazing and Soldering (ASM International, 1993); Welding Research Council (WRC) Bulletin 342: Erinevad keevisõmblused fossiilsetes elektrijaamades (1989); Erimetallide väljaanne: Inconel Alloy 82/182 for Dissimilar Metal Welding (2008).

Põhijäreldus: ER309L on õige täiteaine töötemperatuuridele kuni 425 kraadi (800 kraadi F). Üle 425 kraadi vali ER310 (kuni 870 kraadi) või ENiCrFe-3 / Inconel 82 (kuni 980 kraadi). Täiendus ei ole valikuline – ER309L kasutamine temperatuuril üle 425 kraadi pidevas töökorras põhjustab sõltuvalt temperatuurist ja tsükli sagedusest kuude või aastate jooksul süsiniku migratsiooni, HAZ-i rabeduse ja liigeste rikke.

Üleminekuosad kõrgel{0}}temperatuuril teenindamiseks

Kõrgetemperatuurilistes{0}}torusüsteemides (naftakeemia, elektritootmine) on eelistatud lähenemisviis vältida otsest SS-to{2}}CS-keevitust. Selle asemel kasutage üleminekudetaili - sulamit, mis sillutab CTE vahe järk-järgult:

Madal-legeeritud teras (nt 1,25Cr-0,5Mo või 2,25Cr-1Mo) vahetükina CS ja SS vahel.

Keevitage CS madala{0}}sulamiga vaheaine külge standardse madala-sulami täiteainega.

Keevitage madala-sulami vaheaine SS-i külge, kasutades Inconel 82 või 309L.

See lähenemisviis jaotab CTE mittevastavuse ühe asemel kahe liitekoha vahel ja võimaldab kasutada optimeeritud täiteainet igas individuaalses liideses. See on standardne projekteerimispraktika ASME B31.1 (toitetorustiku) rakendustes üle 370 kraadi.

Teeninduskeskkond	Galvaaniline riskitase	Elektrolüütide aktiivsus	Korrosioonikiirus (CS)	Soovitatav leevendus
Kuiv siseruumides / atmosfääris (RH < 60%)	tühine (★)	Mitte ühtegi	< 0.025 mm/yr	Erilisi ettevaatusabinõusid pole vaja
Väljas atmosfäär / vahelduv märg	Madal (★★)	Niiskus / kaste	0,025–0,1 mm/a	Tsingi{0}}rikas praimer CS-l; värvisüsteem vuugil
Mageveekastmine	Mõõdukas (★★★)	Madal juhtivus	0,1–0,25 mm/a	Ühenduse isoleeriv ühendus või dielektriline liitmik
Merevee kastmine	Raske (★★★★★)	Kõrge juhtivus	0,5–2,5 mm/a	Katoodkaitse + dielektriline isolatsioon kohustuslik
Keemiline/happeline protsess	Raske – äärmuslik (★★★★★)	Kõrge	Muutuv	Niklisulamist täiteaine (Inconel 625); CS külje täielik isoleerimine
Maa-alune / maetud toru	Mõõdukas – kõrge (★★★★)	Mulla niiskus	0,25–1,0 mm/a	katoodkaitse; isolatsioonivuugid NACE SP0169 järgi
Kõrge{0}}temperatuuriline aur	Madal – mõõdukas (★★)	Auru kondensaat	0,05–0,2 mm/a	Jälgige kondensaadi kogumispunktides; tühjendage korralikult
Agressiivne CIP / puhas-kohal-(ravim/toit)	Mõõdukas (★★★)	Söövitavad/happelised tsüklid	Mõõdukas	Sile, pragudeta-keevitusprofiil; vaja täielikku läbitungimist

Allikad: NACE International: Galvanic Corrosion Technical Report (2016); NACE SP0169:2013 (maa-aluste või sukeldatud metalltorusüsteemide väliskorrosiooni kontroll); ASM Handbook, köide{3}}A: Corrosion (2003).

Peamine järeldus: Roostevaba terase (katood) ja süsinikterase (anood) vaheline galvaaniline korrosioon on kuivades tingimustes tühine, kuid märjas keskkonnas -, eriti merevees, kus süsinikterase korrosioonikiirus võib ületada 2,5 mm aastas, on see tõsine. Pindalaefekt võimendab probleemi: suur katoodina toimiv SS-pind kiirendab järsult väikese CS-anoodi korrosiooni. Paigaldage alati dielektriline isolatsioon (isolatsiooniliide, äärik või ühendus) SS-to-CS üleminekutele märgteenistuses.

Pindalaefekt - Miks on SS-i ja CS-i pinnapindade suhe oluline

Galvaanilise korrosiooni raskusaste on võrdeline katoodi -/-anoodi pindala suhtega. See on SS{3}}to-CS galvaanilise korrosiooni kõige olulisem, kuid kõige vähem mõistetav aspekt:

Katoodi (SS) ala	Anoodi (CS) ala	Pindala suhe (SS:CS)	Korrosioonimäär (suhteline)
Väike (ainult keevisõmblusala)	Suur (laeva kere)	1:10	Madal - on enamikus keskkondades vastuvõetav
Võrdsed alad	Võrdsed alad	1:1	Kehtib mõõdukas - standardne leevendus
Suur (SS-torusüsteem)	Väike (CS-liitmik)	10:1	Kõrge - CS-i sobitamine ebaõnnestub kiiresti
Väga suur (SS-laev)	Väike (CS otsik)	100:1	Tõsine - CS-düüs korrodeerub kuude jooksul

Allikas: ASM Handbook Vol{0}}A: Corrosion, Section 'Galvanic Corrosion' (ASM International, 2003).

Disainireegel: alati veenduge, et roostevabast terasest ala oleks väiksem või võrdne süsinikterasest, kui mõlemad puutuvad kokku elektrolüüdiga. Kui seda ei ole võimalik saavutada, paigaldage CS-küljele katoodkaitse või kasutage dielektrilist isolatsiooni.

Defekti tüüp	Algpõhjus	Tuvastamismeetod	Ennetamine	Remont / Abinõu
Sensibiliseerimine (SS HAZ)	Aeglane jahtumine 425–870 kraadi ; kõrge soojuse sisend	Huey/Straussi test; ASTM A262	Kasutage L-klassi (309L, 316L); piirsoojusvõimsus < 1,5 kJ/mm	Sensibiliseeritud tsooni eemaldamine; re-keevitada väiksema soojussisendiga
Süsiniku migratsioon	Hooldus T > 425 kraadi ; CS süsinik hajub SS-i	Metallograafiline lõikamine; kõvaduse traavers	Kasutage ER310 või Inconel 82 üle 425 kraadi; võid CS nägu	kahjustatud tsooni eemaldamine; uuesti keevitada Ni-aluse täiteainega
Kuumkrakkimine (tahkumine)	Kõrge S + P sisaldus täiteaines; kõrge vaoshoitus	PT/MT kohe pärast keevitamist	Kasutage madala -väävlisisaldusega täiteainet; juhtida soojussisendit; vähendada vaoshoitust	Lihvige pragu välja; keevitada uuesti-järjekorras
Fusiooni puudumine liideses	Ebapiisav soojus; määrdunud mitteväärismetall; CTE mittevastavus	RT või TÜ; visuaalne kontroll	Puhastage mõlemad pinnad; eelsoojendage CS pool; piisav voolutugevus	Jahvatage heliks metalliks; õigete parameetritega uuesti-keevitada
Alalõikamine/põletus-Läbi (SS-pool)	SS-i soojussisend liiga kõrge	Visuaalne; PT	Madalam soojussisend SS poolel; vähem kuduma; kasutage stringeri helmeid	309L sissemaksega; sega ühtlaseks
Poorsus	Saastumine; niiskus; määrdunud mitteväärismetall	RT; TÜ	Rasvata; kuivad elektroodid; puhasta tagumine külg (TIG)	Leidke allikas; lihvima ja uuesti{0}}keevitama, kui see on ehituslikult oluline
Lamelli rebenemine (CS pool)	Läbi-valtsitud CS-plaadi paksuspinge	TÜ; madala sagedusega-heli kiirus	Määrake Z-suunaga testitud plaat (ASTM A770); võikiht	Nõuab põhjalikku remonti; vuugi ümberkujundamine, kui see korduv
Keevisõmbluse lagunemine (teradevaheline korrosioon)	Sensibiliseerimine + söövitav hooldus	ASTM A262 praktika E või C	Kasutage L--klassi või stabiliseeritud (321/347) SS-i mitteväärismetallil	Vahetage liigend; minge üle madalale{0}}süsihappegaasile
Moonutused / väänamine	Asümmeetriline soojussisend; CTE mittevastavus	Mõõtmete kontroll; sirgjoon	Tasakaalustatud keevitusjärjestus; klamber; kasutage väikseid passe	Mehaaniline sirgendamine (külm); leegi sirgendamine (ettevaatust)

Allikad: AWS CWI Study Guide (2024); TWI parimate tavade juhend: Erinevate metallide keevitamine (2023); ASM Handbook Vol{2}}: Keevitus, kõvajoodisega jootmine ja jootmine (ASM International, 1993); ASME katla ja surveanuma kood, V jaotis (mittepurustav uurimine).

Põhijäreldus: sensibiliseerimine ja süsiniku migratsioon on SS--to-CS-keevituse - kaks kõige olulisemat defekti ja mõlemat saab vältida õige täiteaine valiku (L-klass) ja soojussisendi juhtimisega (< 1.5 kJ/mm), and appropriate service temperature matching. Galvanic corrosion and lack of fusion are the most common field failures and can be fully avoided through design and process discipline.

Standard / Kood	Väljastav asutus	SS-CS-keevituse jaoks asjakohane ulatus	Võtmenõue
AWS D1.6:2017	Ameerika Keevitusühing	Konstruktsioonikeevituskood - roostevaba teras; hõlmab projekteerimist, kvalifitseerimist, ülevaatust	Nõuab WPS/PQR kvalifikatsiooni; loetleb eelkvalifitseeritud liigendid
AWS D1.1:2020	Ameerika Keevitusühing	Konstruktsioonikeevituskood - Teras; reguleerib erineva liigendi süsinikterasest poolt	CE-põhised eelsoojendustabelid; mitteväärismetallide rühmitus
ASME IX jagu	ASME (boileri ja PV kood)	keevitusprotseduur ja keevitaja kvalifikatsioon; kohustuslik surverakenduste jaoks	P-Numbrite rühmitamine; F-Arvtäite klassifikatsioon
ASME B31.3:2022	ASME	protsessi torustiku kood; SS-CS üleminekud keemia- ja naftakeemiatehastes	PWHT nõuded; keevisliidetegur; eksami kategooria
AWS A5.4 / A5.9	Ameerika Keevitusühing	SMAW ja GTAW/GMAW täitemetallid roostevaba terase jaoks (E309L, ER309L jne)	Keemilise koostise piirid; testimisnõuded
ASTM A262	ASTM International	Austeniitse SS-i IGC-le tundlikkuse tuvastamise tavad	Sensibiliseerimise praktika A (oksaalhape) ja E (Huey test).
ISO 15614-1	ISO / EN	Metallmaterjalide keevitusprotseduuride spetsifikatsioon ja kvalifitseerimine	Rahvusvaheline WPS kvalifikatsioonistandard; Euroopas laialdaselt aktsepteeritud
NACE SP0169 / ISO 15589	Rahvusvaheline NACE	Maa-aluste torustike väliskorrosioonitõrje; katoodkaitse	Asjakohane, kui kasutatakse erinevaid metalltorude liitekohti
EN ISO 3834	ISO / CEN	Metallmaterjalide liitkeevituse kvaliteedinõuded	Keevitusorganisatsioonide terviklik kvaliteedisüsteem

Märkus. Koode ja standardeid uuendatakse perioodiliselt. Kinnitage alati, et kasutate praegust väljaannet. Kohaldatav kood määratakse kindlaks jurisdiktsiooni, rakenduse tüübi (konstruktsioon, rõhk, torustik) ja kliendi spetsifikatsioonide järgi. Kahtluse korral konsulteerige sertifitseeritud keevitusinspektori (CWI) või keevitusinseneriga.

Võtmekoodi nõue: WPS ja PQR on surverakenduste jaoks kohustuslikud

Survekandvate komponentide (anumad, torustikud, boilerid) mis tahes SS-to-CS keevitamiseks on vaja kvalifitseeritud keevitusprotseduuri spetsifikatsiooni (WPS), mida toetab protseduuride kvalifitseerimise kirje (PQR) vastavalt ASME IX jaotisele. See tähendab:

WPS määrab keevitusprotsessi, täitematerjali, eelsoojenduse, soojussisendi piirid ja läbipääsudevahelise temperatuuri piirid.

PQR dokumenteerib WPS-i kvalifitseerimiseks tehtud katsekeevisõmblused, sealhulgas tõmbekatsed, paindekatsed ja löögikatsed vastavalt vajadusele.

Keevitajad peavad olema individuaalselt WPS-i jaoks kvalifitseeritud jõudluse kvalifikatsiooni testimise teel.

Täitemetalli, mitteväärismetallide rühma (P-number) või protsessi muudatused nõuavad uuesti-kvalifitseerimist.

Konstruktsioonide (mitte{0}}rõhuga) rakenduste puhul võimaldab AWS D1.6 standardse 309L täiteainega eelkvalifitseeritud vuukide konstruktsioone, mida saab kasutada ilma PQR-testita, kui kõik eelkvalifitseeritud tingimused on täidetud.

K1: Millist täitematerjali peaksin kasutama roostevaba terase keevitamiseks süsinikteraseks?

ER309L (MIG/TIG) või E309L-16 (SMAW) on standardne täitemetall roostevaba terase keevitamiseks süsinikteraseks. See sisaldab 23–25% Cr ja 12–14% Ni – piisavalt kõrge, et jääda täielikult austeniitseks ka pärast 30–40% lahjendamist süsinikterasest. L-tähis (madala süsinikusisaldusega, max 0,03%) hoiab ära sensibiliseerimise. Kui töötemperatuur on üle 425 kraadi, minge üle ER310-le või ENiCrFe-3-le (Inconel 82).

K2: Miks kasutatakse roostevaba terase keevitamisel süsinikteraseks E308L asemel E309L?

E308L on mõeldud austeniitse roostevaba terase enda külge keevitamiseks (nt 304 kuni 304). Erinevatel liitekohtadel kasutamisel tõmbab süsinikterasest lahjendus keevismetalli Schaeffleri diagrammil martensiitsesse või ferriitsesse piirkonda, põhjustades pragunemisohtu. E309L-l on kõrgem Cr- ja Ni-puhver, mis hoiab keevismetalli ohutus austeniitses tsoonis isegi kuni 40% süsinikterasest lahjenduse korral.

K3: Kas ma pean roostevaba terase süsinikteraseks keevitamisel eelkuumutama?

Süsinikterase pool (mitte roostevaba pool) tuleb eelsoojendada, kui süsinikterase süsinikekvivalent (CE) ületab 0,40 või kui sektsiooni paksus on suurem kui 25 mm (1 toll). A36 süsinikterase puhul, mille CE on < 0,40 ja paksus < 25 mm, piisab tavaliselt minimaalsest ümbritseva õhu temperatuurist 10 kraadi (50 kraadi F). Ärge kunagi eelsoojendage roostevabast terasest külge -, see võib kuumusest{11}}mõjutatud tsoonis põhjustada ülitundlikkust (karbiidi sadestumist).

Q4: Mis on sensibiliseerimine ja kuidas seda vältida, kui keevitada 316L süsinikterasele?

Sensibiliseerimine on kroomkarbiidide sadestumine roostevaba terase terade piiridel, mis tekib siis, kui seda hoitakse liiga kaua temperatuurivahemikus 425–870 kraadi. See kahandab kroomi terade piiridest, muutes need vastuvõtlikuks teradevahelisele korrosioonile. Ennetamine: (1) Kasutage L-klassi täiteainet (E309L või ER309L, max 0,03% C); (2) Piirata soojussisend < 1,5 kJ/mm; (3) PWHT mitte üle 850 kraadi; (4) Kasutage lühikesi{14}}nööriga helmeid, mitte laia kudumist.

K5: Mis on süsiniku migratsioon ja mis temperatuuril see toimub?

Süsinikmigratsioon on süsinikterasest mitteväärismetallist süsiniku termiline difusioon roostevabast terasest kuum{0}}mõjutatud tsooni (HAZ) kõrgel-temperatuuril üle 425 kraadi (800 kraadi F). See põhjustab süsinikterasest dekarbureeritud pehme tsooni ja roostevabast terasest HAZis karburiseeritud kõva tsooni. Kõva tsoon on vastuvõtlik teradevahelisele rünnakule. Ennetamine: kasutage ER310 või Inconel 82 täiteainet mis tahes teenuste jaoks, mille temperatuur on üle 425 kraadi, kuna nende kõrge kroomi- ja/või niklisisaldus peatab süsiniku difusiooni.

K6: Kas ma saan roostevabast terasest keevitada süsinikteraseks ilma PWHTta?

Jah - enamiku konstruktsiooni- ja protsessitorustike rakenduste puhul ümbritseva keskkonna või madalal temperatuuril-, ei ole PWHT vajalik ega soovitav. Roostevabast ---süsinik-terasest liigendi PWHT võib tegelikult kahjustada: temperatuur üle 850 kraadi muudab roostevaba külje tundlikuks. Kui kood (nt ASME B31.3) nõuab süsinikterase pinge leevendamiseks PWHT-d, tuleb seda teha 595–620 kraadi juures, kasutades L--klassi või stabiliseeritud roostevaba täiteainet, ja seda tuleb hoida minimaalselt nõutud ajal.

K7: Kas roostevaba terase keevitamine süsinikteraseks põhjustab galvaanilist korrosiooni?

Jah, kuid ainult elektrolüütide (vedeliku) keskkonnas. Roostevaba teras ja süsinikteras on galvaanilises seerias 0,4–0,8 V, muutes süsinikterasest aktiivseks anoodiks. Kuivades sisetingimustes on galvaaniline korrosioon tühine. Merevees võib süsinikterasest külje korrosioonikiirus ulatuda 0,5–2,5 mm/aastas. Leevendus: paigaldage üleminekupunkti dielektrilised (isoleerivad) ühendused või äärikud; rakendage süsinikterasest küljele katoodkaitset; kasutage avatud CS-pindadel tsingi-rikast katet.

K8: Mis on võiga määrimise tehnika ja millal peaksin seda kasutama erinevate metallide keevitamiseks?

Buttering is the application of one or more layers of compatible filler metal directly onto the carbon steel joint face before making the final joint weld. It is recommended when: (1) The carbon equivalent of the carbon steel exceeds 0.50; (2) The section is thick (>38mm) ja lahjendus oleks kõrge; (3) Nõutav on eelsoojendus, mis kahjustab roostevaba külge. Pärast võiga määrimist E309L-ga töödeldakse või puhastatakse võiga kaetud CS-pind ning lõplik liitekoht keevitatakse standardse 309L protseduuriga - tavaliselt ilma kõrge eelsoojenduseta, kuna puhverkiht on juba paigas.

K9: milline keevitusprotsess on parim roostevaba terase ja süsinikterase ühendamiseks?

GTAW (TIG-keevitus) on eelistatud protsess täppistööde, õhukese{0}}seinaga torude ja juurkäikude - jaoks, see tagab madalaima soojussisendi ja parima kontrolli lahjendamise üle. Paksemate lõikude tootmistöödel eelistatakse ER309L traadiga GMAW (MIG-keevitus). SMAW (pulkkeevitus) E309L-16 elektroodiga on kõige praktilisem valik välitöödeks ja remonditöödeks. Kõik kolm protsessi suudavad õige WPS-iga luua koodi{12}kvaliteediga liite. FCAW-d koos E309LT-1 räbustiga juhtmega kasutatakse ka välis-/välirakendustes.

K10: Mis on Schaeffleri diagramm ja miks see on erinevate metallide keevitamise puhul oluline?

Schaeffleri diagramm (ja selle uuendatud versioon, DeLong diagramm) on graafiline tööriist, mis ennustab roostevabast terasest keevismetalli mikrostruktuuri kroomi ekvivalendi (Creq) ja nikli ekvivalendi (Nieq) põhjal. Erinevate metallide keevitamisel kinnitab see, et pärast süsinikterasest lahjendamist langeb keevismetalli koostis siiski ohutusse austeniit + ferriittsooni (2–10% ferriiti). Kui lahjendus nihutab kompositsiooni martensiiditsooni, on pragunemise oht suur. E309L kõrge Cr ja Ni sisaldus tagab selle püsimise ohutus tsoonis isegi 40% CS lahjenduse korral.

K11: Millised standardid reguleerivad roostevaba ja süsinikterase erineva metalli keevitamist?

Peamised standardid on: AWS D1.6:2017 (Structural Welding Code - Stainless Steel) konstruktsioonirakenduste jaoks; ASME IX jagu surveseadmete WPS/PQR kvalifikatsiooni kohta; ASME B31.3 protsessitorustiku jaoks. AWS A5.4 juhib SMAW roostevabast terasest elektroode (E309L-16) ja AWS A5.9 GTAW/GMAW traati (ER309L). Euroopa projektide puhul hõlmab ISO 15614-1 keevitusprotseduuride kvalifikatsiooni. Kõikidel juhtudel on nõutav kirjalik kvalifitseeritud keevitusprotseduuri spetsifikatsioon (WPS), mida toetab protseduuride kvalifikatsioonikirje (PQR).

K12: Kuidas juhtida soojussisendit roostevaba terase keevitamisel süsinikteraseks?

Soojussisendit tuleb kontrollida, et vältida sensibiliseerimist roostevabast küljest ja liigset HAZ-i pehmenemist süsinikterasest poolel. Arvutage soojussisend järgmiselt: HI (kJ/mm)=[pinge × voolutugevus × 60] / [sõidukiirus (mm/min) × 1000]. 316L---süsinikterasest liigendid: siht HI < 1,5 kJ/mm; kasutage laia kudumise asemel nööriga helmeid; Laske enne järgmist läbimist jahtuda kuni < 175 kraadini. Õhukese seinaga torude puhul: kaaluge impulss-GTAW-d, mis vähendab keskmist soojussisendit 30–40%, säilitades samas kaare stabiilsuse.