Mengimpal Keluli Tahan Karat 304 dan 316: Pengisi, Input Haba dan Pasivasi

Pemilihan pengisi

Peraturan lalai ialah mengimpal satu gred ke atas:

• 304/304L dikimpal dengan pengisi 308L.
• 316/316L dikimpal dengan pengisi 316L, yang membawa molibdenum yang diperlukan untuk mengekalkan rintangan lubang.
• Sambungan berbeza (304 kepada keluli karbon) menggunakan pengisi beraloi berlebihan seperti 309L.

"L" penting: karbon pengisi dikekalkan pada atau di bawah 0.03% supaya mendapan itu sendiri menahan sensitisasi. Di tempat logam asas ialah 304 atau 316 biasa (bukan L), menggunakan pengisi gred L dan mengawal input haba ialah pertahanan utama untuk logam kimpalan.

Input haba dan sensitisasi

Antara kira-kira 450 °C dan 850 °C, kromium bergabung dengan karbon untuk membentuk karbida pada sempadan butiran — sensitisasi — meninggalkan zon kehabisan kromium yang mengakis secara keutamaan (pereputan kimpalan, serangan garisan pisau). Amalan tahan karat oleh itu berfungsi berlawanan dengan keluli karbon:

• Kekalkan input haba rendah hingga sederhana (lazimnya dalam wilayah 0.5–1.5 kJ/mm, bergantung proses).
• Hadkan suhu antara laluan, lazimnya kepada kira-kira 150 °C.
• Gunakan manik lurus dan bukannya ayunan luas, dan biarkan sambungan menyejuk antara laluan.

Keluli tahan karat austenit juga mengalirkan haba dengan buruk dan mengembang kira-kira satu setengah kali ganda keluli karbon, jadi kawalan herotan (urutan seimbang, kimpalan langkah belakang, lekapan mencukupi) ialah sebahagian daripada prosedur, bukan fikiran kemudian.

Perkara teknik

• Perisai: bahagian akar kimpalan paip dan kepingan memerlukan gas penyokong lengai (pembersihan argon) sehingga akar dikedap oleh beberapa milimeter logam; akar teroksida dan bergula mempunyai rintangan kakisan dan prestasi lesu yang buruk.
• Kebersihan: berus dan pelelas khusus tahan karat sahaja; pencemaran besi daripada alat keluli karbon kongsi menanam dan berkarat. Nyahgris sebelum mengimpal.
• Jangan sekali-kali menggunakan kepingan tahan karat sebagai meja kerja untuk mengisar keluli karbon berdekatan — pencemaran habuk pengisaran ialah punca biasa tompok karat misteri.

Selepas kimpalan: pembersihan dan pasivasi

Kimpalan meninggalkan pewarnaan haba — filem oksida kehabisan kromium yang warna jerami hingga birunya menandakan rintangan kakisan berkurangan di bawahnya. Untuk perkhidmatan kakisan pewarnaan dan lapisan kehabisan mesti pergi:

1. Pembersihan mekanikal (pemberusan tahan karat, pelelas halus) untuk tugas ringan.
2. Penjerukan dengan pes atau rendaman asid nitrik/hidrofluorik untuk pemulihan penuh permukaan.
3. Pasivasi dalam asid nitrik atau sitrik (mengikut amalan ASTM A967) membina semula filem kromium oksida pada permukaan yang sudah bersih. Pasivasi bukan pembersih — ia tidak mengeluarkan pewarnaan berat atau kerak.

Sambungan 316 yang dikimpal, dibersihkan dan dipasifkan dengan betul hendaklah tidak dapat dibezakan dari segi prestasi kakisan daripada logam induk; melangkau langkah selepas kimpalan ialah sebab biasa mengapa ia tidak.

Kecacatan biasa dan puncanya

• Keliangan: hampir sentiasa pencemaran — lembapan, gris, cat atau zink pada muka sambungan, atau masalah perisai (litupan gas hilang, angin lalu). Keluli tahan karat menunjukkan keliangan pencemaran lebih awal daripada keluli karbon kerana kolam kurang memaafkan permukaan kotor.
• Akar bergula: pembersihan penyokong tidak mencukupi; akar mengoksida menjadi permukaan kasar, kehitaman dan cenderung kakisan yang tidak boleh dibaiki dari luar.
• Rekahan: jarang dalam 304/316 itu sendiri (struktur austenit dengan kandungan ferit kecil dalam mendapan menahan rekahan pengukuhan), tetapi risiko sebenar apabila pengisi salah digunakan pada sambungan berbeza atau apabila pencemaran karbon memasuki kolam — satu lagi sebab untuk alat khusus dan wayar bersih.