جوشکاری استیل 304 فرایند اتصال دهی فولاد زنگ نزن 304، از خانواده فولادهای زنگ نزن آستنیتی است. فولادهای زنگ نزن آستنیتی پرکاربرد ترین گرید فولادهای زنگ نزن هستند. این فولادها دارای ساختار بلوری FCC هستند و در حالت معمول، غیر مغناطیسی هستند. استحکام دهی این دسته از فولادها به وسیله عملیات حرارتی انجام نمی شود و توسط کار سخت استحکام دهی میشوند. فولادهای زنگ نزن آستنیتی مقاومت به خوردگی خوب، چقرمگی عالی و استحکام خوبی دارند. در ضمن این دسته فولادها در دمای بالا نیز مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهند. یکی از پر کاربرد ترین فولادهای زنگ نزن آستنیتی ، فولاد 304 بوده که دارای ترکیب شیمیایی تقریبی 18 درصد کروم و ده درصد نیکل است. این دسته فولادها کاربردهای بسیاری در صنایع پتروشیمی، هسته ای و محیط های شیمیایی دارند.

جوشکاری استیل زنگ نزن 304

به طور کلی نامگذاری فولادهای زنگ نزن آستنیتی با سه رقم انجام می شود که رقم اول شماره 3 است. نامگذاری فولادهای زنگ نزن آستنیتی به وسیله اضافه کردن حروف الفبا بعد از شماره فولاد، بر اساس درصد کربن فولاد نیز انجام می شود. فولادهای زنگ نزن آستنیتی دسته L زیر 0.03 درصد کربن، بدون حروف 0.03 تا 0.08 درصد کربن و فولادهای دسته H 0.04 تا 0.1 درصد کربن دارند. با بالا رفتن کربن، فولاد زنگ نزن سخت تر شده و مقاومت به سایش آن بیشتر میشود. فولادهای زنگ نزن با کربن بیشتر در دمای بالاتر استحکام بیشتری از خود نشان میدهند، اما جوشکاری استیل 304 با کربن بالا موجب بروز مشکلات متعددی در منطقه متاثر از حرارت میشود. جوشکاری استیل 304 با درصد کربن پایین تر سهولت بیشتری دارد. به طور کلی فولادهای زنگ نزن آستنیتی دسته L جوش پذیری بیشتری دارند.

انتخاب فیلر متال برای جوشکاری استیل 304

انتخاب صحیح فیلر متال، اهمیت زیادی در دستیابی به جوش مناسب با خواص مقاومت به خوردگی و استحکام مناسب دارد. یک اتصال جوشکاری شده در صورت اختلاف شدید ترکیب شیمیایی فلز جوش با فلز پایه، احتمال دارد که از محل اتصال دچار خرابی شود. یک قانون کلی در انتخاب فیلر متال برای جوشکاری فولاد زنگ نزن 304 معمولا رعایت می شود. این قانون این است که آلیاژ فیلر متال مشابه فلز پایه باشد و در صورت امکان درصد کروم و نیکل بیشتری داشته باشد. بنابراین معمولا آلیاژهای سری 308 برای جوشکاری استیل 304 و 302 مناسب تلقی می شوند.

روش جوشکاری استیل 304

جوشکاری استیل 304 ، همانند سایر فولادهای زنگ نزن آستنیتی به دلیل جوش پذیری بالاتر نسبت به فولادهای زنگ نزن فریتی و مارتنزیتی، سهولت بیشتری دارد. به عنوان مثال، هدایت حرارتی استیل 304 تقریبا نصف فولادهای زنگ نزن فریتی است. بنابراین حرارت ورودی لازم برای دستیابی به نفوذ مناسب در جوشکاری استیل 304 کمتر از حرارت ورودی لازم در جوشکاری استیل زنگ نزن فریتی است. با این وجود، جوشکاری فولاد زنگ نزن 304 به دلیل بالاتر بودن ضریب انبساط حرارتی آستنیت نسب به فریت، به عیوبی از قبیل اعوجاج و تنش پسماند مستعد تر است.

جوشکاری فولاد زنگ نزن 304

جوشکاری فولاد زنگ نزن 304 به ترک گرم مستعد نیست و در رابطه با گرید های کم کربن، مقاومت خوبی به خوردگی بین دانه ای دارد. با این وجود، به دلیل احتمال تشکیل فاز سیگما پس از قرار گرفتن طولانی مدت در دمای 550 تا 900 درجه سانتیگراد، مستعد ترد شدن است.

روش جوشکاری استیل 304 با جوشکاری آرگون

در فرایند جوشکاری آرگون با نامهای دیگر جوشکاری تیگ و جوشکاری GTAW انرژی لازم برای ذوب فلز توسط قوس برقرار شده بین قطعه کار و الکترود تنگستنی تامین میشود. این روش جوشکاری استیل 304 تحت اتمسفر محافظ گاز نجیب انجام میشود. روش جوشکاری فولاد زنگ نزن 304 با فرایند آرگون به طور کلی در حالتی انجام می شود که الکترود قطب منفی فرایند است. در این حالت، قطعه کار تحت جریان الکترون ها قرار گرفته، که موجب افزایش عمق نفوذ جوشکاری شده و الکترود تنگستنی با اکسید توریم تحت حداقل سایش قرار می گیرد. گاز محافظ که در این فرایند، ترکیبی از آرگون، هلیم و هیدروژن است، وظیفه محافظت از حوضچه جوش و افزایش پایداری قوس را ایفا می کند. این فرایند ظرافت بالایی دارد و اتصال بسیار تمیزی ایجاد می کند.

جوشکاری تیگ استیل 304

روش جوشکاری استیل 304 با پلاسما

در فرایند جوشکاری پلاسما قوس پلاسمای تشکیل شده بین قطعه کار و الکترود، به وسیله نازل، محدود شده که موجب افزایش دمای قوس تا 20000 درجه سانتیگراد می شود. در این فرایند نیز حوضچه جوش به وسیله جریان گاز نجیب محافظت می شود. در روش جوشکاری استیل 304 با پلاسما، ترکیب آرگون خالص به همراه هلیم و هیدروژن به عنوان گاز نجیب استفاده می شود. فرایند جوشکاری پلاسما منطقه متاثر از حرارتی کوچک و سرعت جوشکاری بالایی دارد.

روش جوشکاری استیل 304 با میگ

در فرایند جوشکاری میگ یا GMAW ، گرمای لازم برای جوشکاری، توسط برقراری قوس بین یک سیم فلزی با تغذیه دائم و قطعه کار تامین می شود. در این فرایند، برخلاف دو فرایند قبلی، الکترود مصرف شده و ذوب می شود و بنابراین حلقه های سیم جوشکاری با حجم و وزن زیاد برای این فرایند استفاده می شوند. جریان جوشکاری استفاده شده در روش جوشکاری استیل 304 با فرایند میگ ، اغلب از نوع الکترود مثبت است. در این فرایند از گاز محافظ برای محافظت از حوضچه جوش استفاده می شود. ترکیب آرگون با دی اکسید کربن معمولا ترکیب مناسبی برای جوشکاری فولاد زنگ نزن 304 تلقی میشود.

سیم جوش جوشکاری استیل 304

بهترین سیم جوش به منظور جوشکاری استیل 304 کم کربن ER308L است. برای جوشکاری استیل 304 پرکربن و کربن متوسط، استفاده از ER308H توصیه می شود.

روش جوشکاری استیل 304 با الکترود دستی

الکترود استفاده شده در روش جوشکاری لکترود دستی ، دارای یک هسته فلزی به همراه لایه ای از پوشش است. در جوشکاری فولاد زنگ نزن 304 ، هسته الکترود میله ای از جنس فولاد زنگ نزن است. پوشش الکترود که روی هسته نشانده می شود، سه نقش الکتریکی، فیزیکی و متالورژیکی در جوشکاری بازی می کند. پوشش الکترود موجب پایداری قوس می شود، گرانروی و کشش سطحی سرباره را بهبود میدهد و ترکیب شیمیایی و متالورژیکی حوضچه جوش را کنترل می کند.

 دو پوشش معمول در جوشکاری استیل 304 به روش الکترود دستی ، پوشش روتیلی و پوشش قلیایی است. پوشش روتیلی سرباره ای تولید میکند که از حوضچه جوش محافظت میکند و به راحتی کنده می شود. این پوشش، جوشی با پاشش کم و سطحی صاف ایجاد می کند. در الکترود با پوشش بازی ، از سنگ آهک استفاده میشود که پایداری قوس را افزایش داده و گاز محافظ ایجاد می کند. این دسته الکترودها چنانچه برای مدت طولانی در معرض هوای آزاد نگه داری شوند، رطوبت جذب کرده و تخریب می شوند. الکترودهای با پوشش روتیلی در هر دو جریان مستقیم و متناوب استفاده می شوند ولی از پوشش بازی تنها در جریان مستقیم با الکترود مثبت میتوان استفاده کرد.

الکترود جوشکاری استیل 304

الکترودهای مورد استفاده در جوشکاری استیل 304 ، شامل الکترود 308L-15 با روکش قلیایی، الکترود 308L-16 با روکش بازی-روتیلی می شود که برای جوشکاری استیل 304 کم کربن مناسب هستند. برای جوشکاری استیل 304 پرکربن و کربن متوسط میتوان از الکترودهای 308H-16 استفاده کرد. سری الکترودهای 316LF با پوشش های روتیلی و روتیلی-قلیایی نیز برای جوشکاری استیل 304 کم کربن استفاده می شوند، به شرطی که وجود مولیبدن موجب بروز عیب در الکترود نشود.

روش جوشکاری استیل 304 با فرایند مقاومتی

از فرایند جوشکاری نقطه ای در جوشکاری استیل 304 به شکل ورق های نازک استفاده می شود. در این فرایند، ذوب ورق ها در محل اتصال، به وسیله گرمای مقاومتی ناشی از گذشتن جریان الکتریکی از قطعه کار انجام می شود. در جوشکاری مقاومتی ابتدا دو ورق در کنار یکدیگر قرار می گیرند و سپس دو الکترود به قطعه کار نزدیک شده و روی قطعه اعمال نیرو می کنند. سپس جریان در کسری از ثانیه اعمال و قطع می شود. دو الکترود تا مدت زمانی پس از پایان اعمال جریان، به اعمال نیرو ادامه میدهند تا اتصال تکمیل شود. در مورد جوشکاری فلزات زنگ نزن، بهترین ترکیب برای انتخاب الکترود، آلیاژهای مس – کبالت – بریلیم است که مقاومت پایین و استحکام بالایی دارند.