Spawanie stali różnoimiennych

Złącze nierdzewki ze stalą czarną spotyka się nieustannie: króciec do korpusu, wspornik do rury, przejście w rurociągu. Błąd w spoiwie daje pęknięcie nie od razu, tylko pod obciążeniem albo po pierwszym nagrzaniu.

Co dzieje się w spoinie

Przy spawaniu nierdzewki austenitycznej ze stalą węglową metal spoiny jest mieszaniną obu. Jeśli stopowania nie starcza, część spoiny po ostygnięciu przechodzi w martenzyt — strukturę twardą i kruchą. To właśnie tą wąską strefą wzdłuż linii wtopienia biegnie pęknięcie.

Rozwiązanie: wziąć spoiwo z zapasem chromu i niklu, żeby nawet po rozcieńczeniu materiałem rodzimym spoina pozostała austenityczna.

309L, a nie 308L

To główna reguła praktyczna tego działu. Zwykłe 308L jest przewidziane do spawania nierdzewki z nierdzewką; na styku ze stalą czarną jego stopowania nie starcza i spoina przechodzi w martenzyt. 309L zawiera więcej chromu i niklu właśnie po to, żeby był zapas na rozcieńczenie.

Dobór spoiwa

ZłączeSpoiwoUwaga
304 / 316 + stal węglowa309LPodstawowy wariant roboczy
304 / 316 + niskostopowa309L albo 309MoLMo, jeśli występuje po którejś stronie
Nierdzewka + żeliwoniklowe (Ni, NiFe)Działa jak przy żeliwie
Różne austenitycznepod stronę bardziej stopową316L do styku 304 i 316

Zasada ogólna: spoiwo dobiera się pod stronę bardziej stopową, z zapasem. Pomyłka w drugą stronę — wzięcie materiału pod stal prostszą — nie jest wybaczana.

Parametry

  • Mniej rozcieńczenia. Im mniej materiału rodzimego trafi do spoiny, tym pewniej zachowa się struktura austenityczna. Stąd umiarkowany prąd i minimalne wtopienie po stronie węglowej.
  • Łuk bliżej strony nierdzewnej przy spoinie pachwinowej: wtedy mniej topi się stal czarna.
  • Energia liniowa ograniczona tak samo jak przy zwykłej nierdzewce: policz ją w kalkulatorze energii liniowej.
  • Podgrzewanie wyznacza się po stronie węglowej: policz jej równoważnik węgla.

Co uwzględnić na przyszłość

Nierdzewka austenityczna ma współczynnik rozszerzalności cieplnej około półtora raza większy niż stal węglowa. Złącze pracujące przy zmiennej temperaturze gromadzi naprężenia na granicy — dlatego przy cyklicznym nagrzewaniu takich styków się unika albo wstawia element przejściowy.

I osobno: strona nierdzewna pozostaje nierdzewna, a węglowa nie. Spoina broni się sama, ale stal czarna obok niej rdzewieje normalnie i powłokę trzeba dla niej przewidzieć od razu.

Częste pytania

Czy można wziąć 308L zamiast 309L?

Nie. 308L jest przewidziane do spawania nierdzewki z nierdzewką. Na styku ze stalą czarną metal spoiny rozcieńcza się stroną węglową, stopowania nie starcza i powstaje warstwa martenzytu. Pęknięcie na niej pojawia się nie od razu, tylko pod obciążeniem albo po nagrzaniu.

Jak spawać nierdzewkę z żeliwem?

Elektrodami niklowymi, jak żeliwo: dają spoinę plastyczną i znoszą obie strony. Spoiwo austenityczne na żeliwie działa gorzej, bo węgiel z żeliwa je kruszy.

Czy styk 304 i 316 to też spawanie różnoimienne?

Formalnie tak, ale problem jest zupełnie inny: obie stale są austenityczne, martenzyt nie grozi. Bierze się spoiwo pod stronę bardziej stopową, czyli 316L, i spawa jak zwykłą nierdzewkę.

Aktualizacja: