جوشکاری فولاد ضد زنگ

جوشکاری فولاد ضد زنگ یکی از تکنیک‌های مهم در صنعت فلزکاری و ساخت و ساز است. فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ زدگی، کاربردهای زیادی در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، شیمیایی، نفت و گاز و ساختمان‌سازی دارد. جوشکاری این نوع فولاد نیازمند دانش و مهارت خاصی است تا کیفیت و خواص مطلوب آن حفظ شود.

در فرآیند جوشکاری فولاد ضد زنگ، چالش‌های زیادی وجود دارد که باید به دقت مدیریت شوند. کنترل دما، انتخاب الکترود جوشکاری مناسب، تنظیم پارامترهای جوشکاری و محافظت از منطقه جوش در برابر اکسیداسیون از جمله موارد مهمی هستند که باید مورد توجه قرار گیرند.

همچنین، به دلیل ترکیب شیمیایی خاص فولاد ضد زنگ، رعایت نکات ایمنی و استفاده از تجهیزات مناسب برای جلوگیری از آسیب‌های احتمالی به جوشکار و محیط اطراف ضروری است. در این مقاله به جوشکاری فولاد ضد زنگ پرداخته ایم.

معرفی فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ، که به نام استنلس استیل نیز شناخته می‌شود، یک آلیاژ آهن است که حداقل 10.5% کروم دارد. این میزان کروم با تشکیل یک لایه نازک و محافظ اکسید کروم روی سطح فلز، مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی و زنگ زدگی ایجاد می‌کند.

علاوه بر کروم، عناصر دیگری مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و نیتروژن نیز ممکن است به ترکیب فولاد ضد زنگ اضافه شوند تا خواص خاصی را بهبود بخشند. این نوع فولاد به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، دوام طولانی مدت، ظاهر زیبا و قابلیت بازیافت، در صنایع مختلفی از جمله صنایع غذایی، پزشکی، ساختمانی و هوافضا کاربرد زیادی دارد.

انواع فولادهای ضد زنگ

• فولادهای ضد زنگ فریتی
• فولادهای ضد زنگ آستنیتی
• فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی
• فولادهای ضد زنگ دوپلکسی
• فولادهای رسوب سخت

فولادهای ضد زنگ فریتی

فولادهای ضد زنگ فریتی دسته‌ای از فولادهای ضد زنگ هستند که ساختار آن‌ها عمدتاً بر پایه آهن و کروم است و درصد کروم آن‌ها بین ۱۰ تا ۱۸ درصد متغیر است. این فولادها با داشتن ساختار کریستالی فریت، ویژگی‌هایی نظیر مقاومت به خوردگی بالا، پایداری حرارتی خوب و قابلیت شکل‌پذیری مطلوب را دارند. فولادهای فریتی به دلیل داشتن کربن پایین، خاصیت سخت‌شوندگی و مقاومت به شکست کمی دارند، ولی در عوض مقاومت خوبی در برابر ترک‌خوردگی و خوردگی تنشی از خود نشان می‌دهند. این نوع فولادها معمولاً در تولید تجهیزات خانگی، اگزوزهای خودرو و کاربردهای صنعتی که نیاز به مقاومت در برابر زنگ‌زدگی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فولادهای ضد زنگ آستنیتی

فولادهای ضد زنگ آستنیتی، محبوب‌ترین و پرکاربردترین نوع از فولادهای ضد زنگ هستند که دارای ساختار آستنیتی (غیر مغناطیسی) بوده و درصد کروم آن‌ها بین ۱۶ تا ۲۶ درصد است.

این نوع فولادها به دلیل ترکیب کروم و نیکل، علاوه بر مقاومت بالای خوردگی، خاصیت انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری مناسبی نیز دارند. فولادهای آستنیتی در برابر دماهای بالا و محیط‌های خورنده مانند اسیدها و نمک‌ها مقاومت بسیار خوبی دارند.

به دلیل این ویژگی‌ها، از این نوع فولادها در صنایع غذایی، دارویی، پتروشیمی و همچنین در تولید وسایل خانگی، تجهیزات پزشکی و اجزای ماشین‌آلات استفاده می‌شود. همچنین، به دلیل غیرمغناطیسی بودن، در کاربردهایی که به خواص غیر مغناطیسی نیاز دارند، گزینه‌ی ایده‌آلی محسوب می‌شود.

همچنین بخوانید: تفاوت بین جوشکاری و پرچ کردن

فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی

فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی دارای ساختار کریستالی مارتنزیت بوده و شامل درصد بالایی از کربن هستند که این ویژگی موجب سختی و استحکام بالا در این نوع فولادها می‌شود.

این دسته از فولادهای ضد زنگ به دلیل ترکیب کروم و کربن، مقاومت خوبی در برابر زنگ‌زدگی دارند اما به اندازه فولادهای آستنیتی و فریتی در برابر خوردگی مقاوم نیستند.

این فولادها به خاطر سختی و مقاومت به سایش بالا، در ساخت ابزارآلات برشی، تیغه‌های جراحی، پره‌های توربین و قطعات مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فولادهای مارتنزیتی به دلیل سختی بالا، در برخی از کاربردها که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، انتخاب مناسبی هستند، ولی انعطاف‌پذیری کمتری نسبت به دیگر انواع فولادهای ضد زنگ دارند.

فولادهای ضد زنگ دوپلکسی

فولادهای ضد زنگ دوپلکسی ترکیبی از ساختارهای آستنیتی و فریتی هستند که این ترکیب به آن‌ها ویژگی‌های منحصر به فردی از جمله مقاومت به خوردگی بالا، استحکام و سختی مناسب و تحمل بهتر در برابر تنش‌های حرارتی می‌بخشد.

درصد کروم در این نوع فولادها بین ۱۸ تا ۲۸ درصد و نیکل بین ۴.۵ تا ۸ درصد است که باعث می‌شود در محیط‌های خورنده همچون آب‌های شور و مواد شیمیایی کاربرد زیادی داشته باشند.

این نوع فولادها در صنایع نفت و گاز، دریایی و شیمیایی کاربردهای فراوانی دارند و به دلیل مقاومت بالای خود در برابر ترک‌خوردگی و خوردگی، برای ساخت لوله‌ها و مخازن تحت فشار مناسب هستند. فولادهای دوپلکسی به خاطر داشتن استحکام و مقاومت بالا، گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای سنگین و محیط‌های خورنده محسوب می‌شوند.

فولادهای رسوب سخت

فولادهای رسوب سخت از جمله فولادهای ضد زنگ پیشرفته هستند که با افزودن عناصر خاص و انجام عملیات حرارتی رسوب سختی، استحکام و سختی بالایی به‌دست می‌آورند.

این نوع فولادها علاوه بر مقاومت به خوردگی و زنگ‌زدگی، ویژگی‌هایی مانند قابلیت پردازش آسان و پایداری ابعادی را نیز دارا هستند. عملیات رسوب سختی در این نوع فولادها باعث تشکیل رسوبات ریز و سخت در ساختار کریستالی آن‌ها می‌شود و موجب افزایش مقاومت به سایش و سختی می‌گردد.

فولادهای رسوب سخت در صنایع هوافضا، نظامی، خودروسازی و ساخت ابزارهای دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرند و برای کاربردهایی که نیاز به استحکام و دقت بالا دارند، انتخاب مناسبی محسوب می‌شوند.

نکات لازم برای جوشکاری فولاد زنگ نزن

جوشکاری فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل به دلیل ویژگی‌های خاص این فلز، نیازمند توجه به نکات و اصول ویژه‌ای است تا از کاهش مقاومت به خوردگی، تغییر در ساختار متالورژیکی و کاهش استحکام مکانیکی جلوگیری شود.

مهم‌ترین نکته در جوشکاری این نوع فولاد، جلوگیری از تشکیل رسوبات کاربیدی در مناطق جوش و مجاور آن است، زیرا این رسوبات به شدت مقاومت به خوردگی فولاد را کاهش میدهند.

انتخاب صحیح نوع الکترود، تنظیم مناسب دما و استفاده از گازهای محافظ همچون آرگون یا هلیوم از دیگر نکاتی است که به بهبود کیفیت جوش و افزایش طول عمر آن کمک میکند. همچنین، تمیزکاری قبل و بعد از جوشکاری و استفاده از الکترودهای مناسب، نقش کلیدی در کاهش احتمال ترک‌خوردگی و خوردگی در محل جوش دارد.

علاوه بر موارد فوق، در جوشکاری فولاد زنگ نزن باید به روش‌های سردسازی و کاهش دما نیز توجه شود. سرد کردن سریع باعث ترک‌خوردگی و کاهش کیفیت جوش میشود، بنابراین باید به صورت تدریجی و با دقت انجام شود.

همچنین استفاده از مواد محافظ همچون خمیرهای ضد حرارت در اطراف محل جوش می‌تواند از تغییرات حرارتی ناخواسته جلوگیری کند. در مجموع، جوشکاری فولاد زنگ نزن با دقت بالا و رعایت نکات تخصصی امکان‌پذیر است و اگر به درستی انجام شود، می‌تواند اتصالاتی مقاوم و با کیفیت در برابر خوردگی و تنش‌های مکانیکی ایجاد کند.

همچنین بخوانید: جوشکاری تیتانیوم چیست و روش های جوشکاری

آماده سازی فولاد ضد زنگ

ابتدا باید سطح فولاد کاملاً تمیز شود، زیرا آلودگی‌های سطحی همچون روغن، چربی و گرد و غبار  باعث نقص در جوش و کاهش مقاومت به خوردگی میشوند. تمیز کردن سطح با استفاده از حلال‌های خاص یا پاک‌کننده‌های مناسب برای فولاد زنگ نزن توصیه می‌شود.

همچنین، لایه اکسیدی موجود بر روی سطح فولاد که به عنوان لایه محافظ عمل می‌کند، باید با دقت برداشته شود تا منطقه جوش دچار آسیب نشود. استفاده از فرز یا سمباده‌های مخصوص فولاد ضد زنگ برای این منظور ایده‌آل است و پس از اتمام کار، باید از تمیزی کامل سطح اطمینان حاصل شود.

علاوه بر این، برای آماده‌سازی فولاد ضد زنگ، باید اطمینان حاصل کرد که شرایط کاری از نظر دمای محیط و رطوبت مناسب است. فولاد ضد زنگ به تغییرات دمایی حساس است و ممکن است در شرایط نامناسب دچار تغییر ساختاری و افت کیفیت جوش شود.

همچنین، در آماده‌سازی قطعات باید از تماس با فلزات دیگر، به‌ویژه فولادهای معمولی، جلوگیری شود تا از ورود آلودگی‌های فلزی به سطح فولاد ضد زنگ و ایجاد خوردگی بین‌دانه‌ای جلوگیری گردد. با رعایت تمامی این مراحل، آماده‌سازی فولاد زنگ نزن به نحو احسن انجام می‌شود و زمینه برای جوشکاری باکیفیت فراهم می‌گردد.

جوشکاری فولاد ضد زنگ آستنیتی

فولادهای ضد زنگ آستنیتی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و انعطاف‌پذیری خوب، از رایج‌ترین انواع فولادهای ضد زنگ برای جوشکاری هستند. این فولادها معمولاً در دماهای بالا قابل جوشکاری بوده و از ساختار غیرمغناطیسی برخوردارند. در جوشکاری این نوع فولاد، از گاز محافظ آرگون یا ترکیبی از آرگون و هلیوم استفاده می‌شود تا از اکسیداسیون جلوگیری شود و کیفیت جوش افزایش یابد. یکی از نکات مهم در جوشکاری فولادهای آستنیتی، جلوگیری از تشکیل رسوبات کاربیدی است که در دماهای بالا رخ می‌دهد و موجب کاهش مقاومت به خوردگی می‌شود. این مشکل را می‌توان با انتخاب نوع مناسب از فولاد آستنیتی که دارای کربن کم است یا با استفاده از تکنیک‌های خاصی نظیر جوشکاری با سرعت بالا کاهش داد.

علاوه بر این، برای جلوگیری از تغییرات ساختاری و ترک‌خوردگی در جوش، دمای پیش‌گرم کردن و سردکردن باید با دقت کنترل شود. این امر به ویژه در جوشکاری قطعات ضخیم اهمیت دارد تا از ایجاد تنش‌های حرارتی و مکانیکی ناخواسته جلوگیری شود. همچنین، پس از اتمام جوشکاری، پاک‌سازی و از بین بردن لایه‌های اکسید و رنگ‌های حرارتی از محل جوش، با استفاده از روش‌هایی همچون اسیدشویی یا برس‌کاری الزامی است تا مقاومت به خوردگی سطح حفظ شود. در نهایت، جوشکاری فولادهای ضد زنگ آستنیتی نیازمند رعایت اصول فنی و تنظیمات دقیق است تا اتصالاتی با دوام و مقاوم به خوردگی حاصل گردد.

جوشکاری فولاد فریتی

فولادهای ضد زنگ فریتی به دلیل داشتن درصد کربن کمتر و ساختار فریت، دارای خواصی مانند مقاومت خوب در برابر خوردگی و شکنندگی کمتر در دماهای پایین هستند.

جوشکاری این نوع فولادها نسبت به دیگر انواع فولادهای ضد زنگ ساده‌تر است، اما به دلیل ساختار خاص آن‌ها، باید به دمای جوشکاری و سرد کردن تدریجی توجه ویژه داشت. در جوشکاری فولاد فریتی، استفاده از پیش‌گرم کردن کم یا حتی عدم نیاز به پیش‌گرم کردن، یکی از مزیت‌های این نوع فولاد است. با این حال، سرد کردن سریع باعث ایجاد ترک و کاهش چقرمگی میشود. بنابراین، استفاده از تکنیک‌های سرد کردن تدریجی و کنترل دما پس از جوشکاری به منظور جلوگیری از مشکلات متالورژیکی ضروری است.

از دیگر نکات مهم در جوشکاری فولادهای فریتی، انتخاب الکترودهای مناسب و استفاده از گاز محافظ است تا از اکسیداسیون و تشکیل ناپایداری‌های ساختاری در جوش جلوگیری شود.

همچنین، به دلیل حساسیت این نوع فولاد به ترک‌خوردگی حرارتی، باید از تکنیک‌های جوشکاری با حرارت کم و کنترل دمای دقیق استفاده کرد. پس از جوشکاری، تمیزکاری سطح و از بین بردن آثار حرارتی از سطح جوش به منظور حفظ مقاومت به خوردگی فولاد فریتی مهم است. رعایت این اصول به ایجاد اتصالات مقاوم و با دوام در فولادهای ضد زنگ فریتی کمک میکند.

جوشکاری فولاد دوفازی یا دوپلکس

فولادهای ضد زنگ دوپلکس، ترکیبی از ساختارهای فریتی و آستنیتی هستند و به همین دلیل، خواصی از هر دو دسته را در خود دارند. این فولادها به دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر خوردگی و استحکام بیشتر نسبت به فولادهای آستنیتی، در محیط‌های خورنده و دماهای بالا بسیار محبوب‌اند.

جوشکاری فولادهای دوپلکس نیازمند دقت بالا در کنترل دما است، زیرا این نوع فولادها به تغییرات دما حساس بوده و با حرارت بیش از حد ممکن است ساختارشان تغییر کند و مقاومت به خوردگی کاهش یابد. استفاده از گاز محافظ مناسب مانند آرگون به همراه کمی هیدروژن یا نیتروژن می‌تواند به کاهش احتمال اکسیداسیون و حفظ مقاومت به خوردگی کمک کند.

برای جلوگیری از ایجاد مشکلات متالورژیکی در جوش، دمای پیش‌گرم و دمای میان‌پاس باید به دقت کنترل شود تا از تشکیل فازهای ناخواسته مثل فاز سیگما جلوگیری شود.

سرد کردن سریع در جوشکاری فولادهای دوپلکس توصیه نمی‌شود و بهتر است فرآیند سردسازی به صورت تدریجی و کنترل‌شده انجام شود تا کیفیت جوش به حداکثر برسد. علاوه بر این، انتخاب الکترود و سیم جوش مناسب برای فولادهای دوپلکس از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است تا ترکیب شیمیایی و ساختار مناسب در محل جوش حفظ شود. رعایت این اصول در جوشکاری فولادهای دوپلکس، موجب بهبود مقاومت به خوردگی و طول عمر اتصالات می‌شود و برای استفاده در شرایط سخت و محیط‌های خورنده، اتصالاتی مطمئن و بادوام ایجاد می‌کند.

امتیاز ۵ از ۵ – ۱ رای

در حال ثبت رای