2205 to stal nierdzewna duplex (około 22% chromu, 5–6% niklu, 3% molibdenu, 0,15% azotu), której idealna struktura to połowa ferrytu i połowa austenitu – jedna połowa zapewnia wytrzymałość i odporność na korozję naprężeniową, druga ciągliwość i spawalność. Spawanie polega na znalezieniu równowagi między nimi.
Jednozdaniowa ocena
Bez podgrzewania, kontrola ciepła wprowadzonego, temperatura międzywarstwowa nieprzekraczająca 150℃, materiał dodatkowy musi być dopasowany, gaz osłonowy wzbogacony azotem.Naruszenie któregokolwiek z tych pięciu warunków sprawia, że odporność korozyjna spoiny jest wyraźnie niższa niż materiału rodzimego – mimo że wygląd zewnętrzny pozostaje całkowicie prawidłowy.
Dlaczego ciepło wprowadzone jest kluczowe
Ciepło wprowadzone (w kJ/mm) decyduje o szybkości chłodzenia spoiny, a szybkość chłodzenia decyduje o proporcji faz:
- Zbyt wysokie ciepło wprowadzone(wolne chłodzenie): nadmiar ferrytu, a azotki chromu wydzielają się w ferrycie,odporność korozyjna i ciągliwość jednocześnie spadają;
- Zbyt niskie ciepło wprowadzone(zbyt szybkie chłodzenie): austenit nie zdąża się utworzyć, udział ferrytu jest zbyt wysoki,ciągliwość się pogarsza, łatwo o pęknięcia;
- Typowy wykonalny zakres to0,5–2,5 kJ/mm(wpływ mają grubość blachy, rodzaj złącza i średnica materiału dodatkowego; należy ustalić w WPS);
- Temperatura międzywarstwowa ≤150℃; jeśli jest wyższa, należy zrobić przerwę – ten warunek jest najczęściej pomijany na budowie, bo bez zapisu jest niewidoczny.
Ciepło wprowadzone = napięcie × prąd × 60 ÷ prędkość spawania (mm/min) ÷ 1000. Należy je obliczyć i zapisać w WPS, a nie działać „na wyczucie”.
Materiał dodatkowy i gaz osłonowy
- Materiał dodatkowy ER2209(dopasowany do duplex),nie wolno stosować materiału 316L– austenityczny materiał dodatkowy daje w pełni austenityczną spoinę, a wytrzymałość i odporność na korozję naprężeniową spadają;
- Gaz osłonowy z azotem: najczęściej Ar + 2–3% N₂. Azot jest pierwiastkiem austenitotwórczym; w wysokiej temperaturze spawania azot ucieka, a bez uzupełnienia ferryt przekracza limit;
- Ochrona strony przeciwnej (przedmuch argonu) również wymaga dodatku azotu lub co najmniej zapewnienia pełnej ochrony, w przeciwnym razie grań spoiny utlenia się i czernieje.
Jak weryfikować zawartość ferrytu
Należy zmierzyć ferrytometrem (Feritscope) w spoinie i strefie wpływu ciepła;typowy zakres odbioru to 35–65%(w różnych projektach i normach mogą występować różnice; należy ustalić według warunków technicznych). Należy pamiętać o trzech punktach:
- Punkty pomiarowe muszą obejmowaćśrodek spoiny, linię wtopienia i strefę wpływu ciepła; pomiar tylko w środku spoiny pomija najbardziej zagrożone miejsce;
- Odczyt ferrytometru jest pośrednim pomiarem metodą magnetyczną i sam obarczony jest błędem,należy wielokrotnie uśrednić w tym samym miejscu;
- W razie wątpliwości należy zweryfikować metodą metalograficzną (ocena według wzorcowych tablic normowych), co jest bardziej przekonujące niż przyrząd.
Częste pułapki
- Podgrzewanie: stal duplex nie wymaga podgrzewania; podgrzewanie równa się zwiększeniu ciepła wprowadzonego i prowadzi jedynie do przekroczenia ferrytu;
- Używanie oprzyrządowania ze stali węglowej i szczotek drucianych ze stali węglowej do czyszczenia – zanieczyszczenie żelazem powoduje, że spoina rdzewieje jako pierwsza;
- Brak trawienia i pasywacji po spawaniu: barwy nalotowe na spoinie stali duplex muszą zostać usunięte, inaczej warstwa pasywna nie odtworzy się;
- Brak kontroli temperatury międzywarstwowej przy spawaniu wielowarstwowym i wielościegowym – im dalej, tym goręcej, a ciepło wprowadzone w ostatnich ściegach kumuluje się ponad limit;
- Traktowanie „przesycania po spawaniu” jako rutynowej operacji: przesycanie całego elementu stosuje się tylko w wymagających przypadkach; zwykle problem rozwiązuje się przez kontrolę ciepła wprowadzonego.
Przy realizacji projektu ze stali duplex prosimy podać grubość blachy, rodzaj złącza i normę wykonawczą. Możemy dostarczyć dopasowany materiał dodatkowy i próbki zgodnie z Państwa WPS oraz świadectwa materiałowe dla każdej partii – w stali duplex koszty nie tkwią w cenie stali, lecz w jednej naprawie.
