Trzy stopy, trzy różne zadania
W warsztacie, który tnie i spawa nierdzewkę, wystarczą zwykle trzy pozycje w magazynie. 308L do stali chromoniklowych typu 18/8, 316L do stali z molibdenem i 309L do typowych złączy nierdzewki ze stalą niestopową. Złącza różnoimienne poza tym schematem, na przykład ze stalami wysokowytrzymałymi albo pracujące w wysokiej temperaturze, wymagają osobnego doboru. Reszta katalogu to przypadki szczególne.
Zasada doboru jest prosta: stopiwo ma mieć skład zbliżony do materiału rodzimego albo bogatszy, nigdy uboższy. Zubożenie chromu i niklu w spoinie oznacza, że złącze skoroduje pierwsze, nawet jeżeli reszta konstrukcji wytrzyma dwadzieścia lat.
Dobór po gatunku stali
1.4301 i 1.4307, czyli klasyczne 18/8
Do 1.4301 (X5CrNi18-10, odpowiednik AISI 304) i 1.4307 (X2CrNi18-9, czyli 304L) stosujesz stopiwo typu 308L. To najczęstszy przypadek w blacharce, przy balustradach, zbiornikach na wodę i konstrukcjach kuchennych.
Postać rozpoznajesz po literze klasyfikacji, nie po nazwie handlowej: G to drut lity do MIG/MAG, W to pręt do TIG. Ten sam stop 308L występuje w obu postaciach, a każda z nich ma też odmianę z podwyższonym krzemem. W katalogu voestalpine Böhler Welding Thermanit JE-308L Si figuruje i jako drut lity G 19 9 L Si, i jako pręt TIG W 19 9 L Si; oba noszą numer AWS ER308LSi.
1.4401 i 1.4404, czyli stale z molibdenem
Do 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2, AISI 316) i 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2, czyli 316L) potrzebujesz stopiwa 316L. Molibden w składzie podnosi odporność na korozję wżerową, więc jest to materiał na instalacje z chlorkami, przemysł spożywczy z myciem chemicznym i konstrukcje nadmorskie.
Nie zastępuj 316L drutem 308L, bo stracisz molibden w spoinie i przeniesiesz punkt korozji dokładnie w miejsce złącza. Odwrotny zamiennik, czyli 316L do 1.4301, jest technicznie dopuszczalny, ale droższy bez powodu.
Połączenia różnoimienne i stal czarna
309L jest stopem przejściowym. Ma około 23 procent chromu i 12 procent niklu, czyli zapas pierwiastków ferrytotwórczych i austenitotwórczych względem 308L. Dzięki temu po rozcieńczeniu materiałem rodzimym spoina częściej mieści się w obszarze austenityczno-ferrytycznym, gdzie kilka procent ferrytu delta obniża ryzyko pęknięć gorących. Stosujesz go tam, gdzie nierdzewka spotyka stal niestopową.
Typowe zastosowania: przyspawanie nierdzewnego kołnierza do czarnej rury, naprawa wykładzin, warstwa buforowa przed napawaniem austenitem, łączenie 1.4301 ze stalą S235.
Co się dzieje przy 308L na takim złączu: spoina rozcieńczona żelazem z czarnej stali ubożeje w chrom i nikiel i przesuwa się w stronę obszaru, w którym może pojawić się martenzyt. Jak daleko się przesunie, zależy od udziału materiału rodzimego w spoinie, od składu obu materiałów i od parametrów spawania. To jest ryzyko do policzenia, a nie pewnik: kierunek pokazują diagramy Schaefflera i WRC-1992, ale wynik rozstrzyga faktyczne rozcieńczenie w twoim złączu. Dlatego na złączach różnoimiennych bierze się 309L z zapasem, zamiast liczyć, że 308L wyjdzie.
Tabela dopasowania
| Materiał rodzimy | Typ stopiwa | EN ISO | AWS | Produkt Böhler |
|---|---|---|---|---|
| 1.4301, 1.4307 (304, 304L) | 308L | G 19 9 L Si, pręt TIG W 19 9 L Si | ER308LSi | BÖHLER EAS 2-IG (Si), Thermanit JE-308L Si |
| 1.4401, 1.4404 (316, 316L) | 316L | G 19 12 3 L Si, pręt TIG W 19 12 3 L Si | ER316LSi | BÖHLER EAS 4 M-IG (Si), Thermanit GE-316L Si |
| Nierdzewka do stali niestopowej | 309L | G 23 12 L | ER309L | BÖHLER CN 23/12-IG |
| 1.4301 do 1.4404 | 316L | G 19 12 3 L Si | ER316LSi | BÖHLER EAS 4 M-IG (Si) |
| Naprawy, złącza różnoimienne, warstwy buforowe | 307 | G 18 8 Mn, pręt TIG W 18 8 Mn | ER307 (mod.) | BÖHLER A 7 CN-IG |
Co naprawdę potrafi 307
Ostatni wiersz to pozycja, po którą sięgają warsztaty naprawcze, ale nie jest to drut, który załatwia każdy nieznany materiał. Karta BÖHLER A 7 CN-IG (wydanie 08/2024) podaje konkretny zakres: naprawy i utrzymanie ruchu, złącza różnoimienne, warstwy buforowe przed napawaniem, stale manganowe, stale chromowe 13 do 17 procent i żaroodporne do 850 stopni, stale wysokowęglowe oraz ulepszane cieplnie. Dla złączy austenityczno-ferrytycznych producent podaje maksymalną temperaturę pracy 300 stopni, a podgrzewanie wstępne i temperaturę międzyściegową każe dobrać do materiału rodzimego. Gaz: argon z dodatkiem CO2 do 2,5 procent.
Duża zawartość manganu, typowo 7 procent, obniża podatność stopiwa na pękanie i pozwala przyjąć większe rozcieńczenie niż 308L, ale to nadal ryzyko zależne od tego, czym naprawdę jest materiał rodzimy. Przy naprawie części odpowiedzialnej za bezpieczeństwo albo pracującej pod ciśnieniem ustal gatunek przed spawaniem: z dokumentacji, z oznaczenia wyrobu, z atestu albo z badania składu spektrometrem. Bez identyfikacji materiału nie ma WPS ani podstawy do odbioru.
Gatunki stabilizowane
1.4541 (X6CrNiTi18-10, czyli 321) i 1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2, czyli 316Ti) mają dodatek tytanu, który wiąże węgiel zamiast chromu. Do nich stosuje się stopiwo stabilizowane niobem, typ 347 dla 1.4541 i typ 318 dla 1.4571, w linii Böhler odpowiednio SAS 2-IG i SAS 4-IG.
Karta Thermanit GE-316L Si podaje ten stop także do stali stabilizowanych tytanem, takich jak 1.4571, przy temperaturze pracy do 400 stopni; powyżej producent wymaga stopiwa stabilizowanego niobem, na przykład BÖHLER SAS 4-IG (Si). Tej granicy nie przeskakujesz skrótem warsztatowym.
Ferryt w stopiwie i ryzyko pęknięć gorących
Stopiwo, które krzepnie całkowicie jako austenit, jest bardziej podatne na pękanie gorące. Przy krzepnięciu siarka i fosfor zbierają się na granicach ziaren i przy skurczu spoina może rozerwać się wzdłuż osi ściegu. Kilka procent ferrytu delta w strukturze zmniejsza to ryzyko, bo ferryt rozpuszcza siarkę i fosfor i rozbija ciągłe granice ziaren.
Ryzyko nie jest stałe. Rośnie z zawartością siarki i fosforu w materiale rodzimym i w stopiwie, z rozcieńczeniem, z dużą energią liniową, z wysoką temperaturą międzyściegową i z niekorzystnym kształtem ściegu, czyli wąskim i głębokim. Spada, gdy trzymasz niską energię, wypełniasz kratery i utrzymujesz udział ferrytu.
Dlatego stopiwa 308L i 316L są tak zestawione, żeby dawały kilka procent ferrytu, a 309L więcej. Karta Thermanit GE-316L Si podaje strukturę austenityczną z 5 do 10 procent ferrytu, wartość typową 7 FN wg WRC-92, energię liniową do 2,0 kJ/mm i temperaturę międzyściegową do 150 stopni. To są liczby producenta dla konkretnego wyrobu, nie reguła dla całej nierdzewki: sprawdź kartę swojego spoiwa.
Praktyczny objaw braku ferrytu to podłużne pęknięcie w środku lica, zwykle w kraterze na końcu ściegu. Jeżeli je widzisz przy prawidłowym spoiwie, sprawdź najpierw rozcieńczenie materiałem rodzimym, energię liniową, temperaturę międzyściegową i wypełnianie kraterów.
Co znaczy L, a co Si
L, czyli obniżony węgiel
Litera L oznacza maksymalnie 0,03 procent węgla w stopiwie. Powód jest jeden: przy chłodzeniu przez zakres około 450 do 850 stopni węgiel wiąże chrom w węgliki na granicach ziaren. Chrom przestaje wtedy chronić stal i złącze koroduje międzykrystalicznie, zwykle wzdłuż linii wtopienia.
Przy cienkich blachach i jednym ściegu problem jest mały. Przy wielowarstwowych spoinach na grubym materiale, gdzie każda kolejna warstwa podgrzewa poprzednią, wersja bez L bywa błędem, którego nie widać przez pierwsze dwa lata pracy instalacji.
Si, czyli podwyższony krzem
Si w nazwie i w kodzie oznacza jedno: podwyższoną zawartość krzemu w spoiwie. Krzem obniża napięcie powierzchniowe jeziorka, więc stopiwo jest bardziej płynne, lepiej zwilża brzegi, daje płaskie lico i mniej podtopień. Kosztem jest więcej krzemianów na licu, które trzeba zdjąć przed wytrawianiem albo malowaniem.
Si nie mówi nic o procesie. Odmiany z podwyższonym krzemem występują i w drutach do MIG/MAG, i w prętach do TIG. W katalogu voestalpine Böhler Welding ten sam wyrób bywa wprost skatalogowany w obu postaciach: Thermanit GE-316L Si figuruje jako drut lity G 19 12 3 L Si i jako pręt TIG W 19 12 3 L Si, w obu przypadkach z numerem AWS ER316LSi. Tak samo Thermanit JE-308L Si (G i W 19 9 L Si, ER308LSi) oraz Thermanit H-347 Si (G i W 19 9 Nb Si, ER347Si).
O postaci wyrobu mówi więc litera na początku kodu: G to drut lity do MIG/MAG, W to pręt do TIG. Nazwa handlowa i dopisek Si tego nie rozstrzygają. Przy TIG podwyższony krzem też ma sens, bo płynniejsze jeziorko łatwiej rozprowadzić, tylko korzyść jest mniejsza niż przy MIG/MAG, gdzie zwilżanie brzegów robi się samo z parametrów łuku.
Uwaga na jeden szczegół: BÖHLER CN 23/12-IG jest klasyfikowany jako G 23 12 L i ER309L, bez symbolu Si. Odmiany 309LSi występują w innych liniach, więc jeżeli w twoim WPS stoi ER309LSi, sprawdź kod na etykiecie, a nie samą nazwę handlową.
Gaz osłonowy, bez którego reszta nie ma znaczenia
| Proces | Gaz | Uwagi |
|---|---|---|
| MIG/MAG, łuk natryskowy i impulsowy | argon z małym dodatkiem CO2, orientacyjnie 2 procent (grupa M12) | stabilny łuk, minimalne nawęglenie spoiny |
| MIG/MAG, alternatywa | argon z dodatkiem tlenu, orientacyjnie 2 procent (grupa M13) | gładsze lico, ciemniejszy nalot do wytrawienia |
| TIG | argon (I1) | czystość co najmniej 99,99 procent |
| Formowanie grani | argon albo mieszanka z azotem | bez tego grań utlenia się i traci odporność korozyjną |
| Czego nie stosować | czysty CO2 (C1) | nawęgla stopiwo i niszczy efekt obniżonego węgla |
Spawanie nierdzewki w czystym CO2 to najczęstszy błąd w warsztatach, które przestawiają się z czarnej stali. Spoiwo może być właściwe, kod na etykiecie zgodny z dokumentacją, a złącze i tak straci odporność. Ustaw sobie osobną butlę i osobny reduktor, żeby nikt tego nie pomylił przy zmianie. Karta spoiwa podaje dopuszczony gaz wprost: dla pręta Thermanit GE-316L Si producent wskazuje argon, argon z 20 do 30 procent helu albo argon z 1 do 5 procent wodoru.
Sam dobór drutu nie wystarczy, jeżeli lico ma zostać jasne, dlatego zobacz też, jak prowadzić spawanie nierdzewki bez przebarwień przy formowaniu grani.
Średnice i prądy
Druty MIG/MAG do nierdzewki wypuszcza się głównie w 0,8, 1,0 i 1,2 mm, w grubszych odmianach także 1,6 mm do spawania zmechanizowanego. Pręt TIG Thermanit GE-316L Si producent podaje w 1,0, 1,2, 1,6, 2,0, 2,4 i 3,2 mm. Pręty BÖHLER CN 23/12-IG dostaniesz w 1,6, 2,0, 2,4 i 3,2 mm.
Do blachy 1,5 do 3 mm bierz 0,8 mm i prąd orientacyjnie 60 do 130 A. Do 3 do 8 mm bierz 1,0 mm i 120 do 220 A. Powyżej 8 mm i przy wielowarstwowych spoinach 1,2 mm i 180 do 300 A. Nierdzewka gorzej odprowadza ciepło niż stal czarna, więc trzymaj się niższych wartości niż przy tej samej grubości stali niestopowej.
Prowadnik dobierz według instrukcji swojego uchwytu: producent podaje, który prowadnik idzie do którego drutu i do której średnicy. Do nierdzewki są to zwykle prowadniki z tworzywa (PTFE, poliamid) albo prowadniki stalowe w wykonaniu przeznaczonym do drutów nierdzewnych. Problem nie polega na tym, że spirala jest ze stali, tylko na tym, że prowadnik z resztkami po drucie do stali czarnej przenosi opiłki żelaza na lico, gdzie rdzewieją jako punkty. Jeżeli spawasz na stanowisku oba materiały, trzymaj osobny komplet części eksploatacyjnych do nierdzewki. To samo dotyczy szczotki: do nierdzewki tylko drut nierdzewny.
Trzy błędy, które kosztują najwięcej
- Ten sam gaz, co do stali czarnej: nawęglona spoina koroduje mimo prawidłowego spoiwa.
- Brak formowania grani przy rurach i zbiornikach: utleniona grań to gotowe ognisko korozji wżerowej.
- Spawanie materiału, którego gatunku nikt nie ustalił: bez tego dobór spoiwa jest zgadywaniem, a przy naprawie części odpowiedzialnej to zgadywanie kosztuje najwięcej.
Wszystkie trzy wychodzą po miesiącach, nie od razu po spawaniu. Dlatego przy odbiorze zleceń z nierdzewki liczy się procedura, a nie samo lico spoiny.
Dobierzemy spoiwo pod twój gatunek
Napisz nam, jaki masz materiał, grubość, proces i gaz, a wskażemy konkretną pozycję z linii Böhler Welding, dla której jesteśmy autoryzowanym dystrybutorem. Druty do MIG/MAG znajdziesz w kategorii druty lite MIG/MAG, pręty w kategorii pręty TIG. Jeżeli przy okazji szukasz maszyny do cienkiej nierdzewki, zajrzyj do kategorii używane TIG, gdzie każdy egzemplarz jest sprawdzony w naszym serwisie.