Paslanmaz çelik, krom içeren ve paslanmaya karşı güçlü bir direnç sağlayan bir çelik türüdür. Paslanmaz çelik yapısına göre dört ana tipe ayrılır: östenitik, ferritik, martensitik vedubleks paslanmaz çelik. Her tipin benzersiz özellikleri ve özel kaynak gereksinimleri vardır.
Paslanmaz çelik, çeliğe krom eklenerek, malzemeyi paslanmaya karşı dayanıklı hale getiren pasifleştirilmiş bir durum yaratılarak üretilir. Bu özelliğin etkili olabilmesi için krom içeriğinin en az %12 olması gerekir. Korozyon direncini daha da arttırmak için pasivasyon katmanını güçlendirmek amacıyla genellikle nikel ve molibden gibi elementler eklenir.
Genel olarak "paslanmaz çelik" geniş anlamda hem paslanmaz hem de aside dayanıklı çeliği içerir. Paslanmaz çelik her zaman aside dayanıklı olmasa da, aside dayanıklı çelik, gelişmiş kimyasal bileşimi nedeniyle tipik olarak paslanmaya karşı üstün direnç sunar.
Östenitik Paslanmaz Çelik ve Kaynak Özellikleri
Östenitik paslanmaz çelik yüksek oranda krom ve nikel içerir ve tipik olarak oda sıcaklığında tamamen östenitik bir yapı oluşturur. Bu çelik mükemmel esneklik, tokluk ve korozyon direnci sunar. Ancak kaynak sırasında çeşitli zorluklar ortaya çıkar:
Tanelerarası Korozyon:
Östenitik paslanmaz çelik uzun bir süre boyunca 450 derece ila 850 derece sıcaklık aralığında kaldığında, Cr23C6 karbürler tane sınırlarında çökelerek kromun tükendiği bölgeler oluşturabilir ve taneler arası korozyona neden olabilir. Önleyici tedbirler arasında ultra düşük karbonlu veya titanyum veya niyobyum gibi elementlerle stabilize edilmiş kaynak malzemelerinin kullanılması, düşük ısı girdili kaynak tekniklerinin uygulanması ve kaynak sonrası çözüm işleminin gerçekleştirilmesi yer alır.
Sıcak Çatlaklar:
Yüksek termal genleşme katsayısı nedeniyle östenitik paslanmaz çelik, soğuma sırasında önemli ölçüde büzülme stresine maruz kalır ve bu da onu sıcak çatlamaya yatkın hale getirir. Bunu önlemek için kaynak metali bileşimi, ferrit içeriği %3 ila %5 arasında kontrol edilecek şekilde dubleks bir yapı oluşturacak şekilde ayarlanabilir. Ayrıca uygun elektrot kaplamasının seçilmesi çatlama riskini azaltabilir.
Gerilmeli Korozyon Çatlaması:
Östenitik paslanmaz çelikten yapılan kaynaklı bağlantılarda, belirli korozif ortamlarda çekme gerilimi altında gecikmeli çatlama yaşanabilir. Önleyici stratejiler arasında uyumlu kaynak malzemelerinin seçilmesi, kaynak ile ana metal arasında uygun eşleşmenin sağlanması, uygun kaynak işlemlerinin kullanılması ve kaynak sonrası gerilim giderme işleminin uygulanması yer alır.
Kötü Kaynak Oluşumu:
Yüksek alaşım içeriği ve erimiş havuzun düşük akışkanlığı nedeniyle östenitik paslanmaz çelik, zayıf kaynak yüzeyi kalitesine neden olabilir. Kaynak oluşumunu iyileştirmek için kök pasolar için tungsten inert gaz (TIG) kaynağı, ısıdan etkilenen bölgenin hassaslaşma sıcaklık aralığının kontrol edilmesi ve dar kaynak boncuk teknolojisinin uygulanması gibi teknikler kullanılabilir.
Ferritik Paslanmaz Çelik ve Kaynak Özellikleri
Ferritik paslanmaz çelik %10,5 ile %30 arasında krom içerir ve gövde merkezli kübik kafes yapısına sahiptir. Tipik olarak nikel içermez ancak gelişmiş özellikler için az miktarda molibden, titanyum veya niyobyum içerebilir. Bu çelik, yüksek termal iletkenliğe, düşük termal genleşmeye ve mükemmel oksidasyon ve stresli korozyon direncine sahiptir. Kaynak özellikleri şunları içerir:
Kaynaklanabilirlik:
Düşük termal genleşme katsayısı nedeniyle ferritik paslanmaz çelik, çatlamaya neden olabilecek kaynak gerilimleri geliştirme eğilimindedir. Kaynaktan önce ön ısıtma ve sonrasında yavaş soğutma, gerilimi en aza indirmek ve çatlamayı önlemek için çok önemlidir.
Tanelerarası Korozyon:
Ferritik paslanmaz çelik, özellikle karbon içeriği yüksek olduğunda tanecikler arası korozyona eğilimlidir. Bu riski azaltmak için düşük karbonlu veya stabilize kaynak malzemelerinin kullanılması tavsiye edilir.
Korozyon Direnci:
Ferritik paslanmaz çelik, östenitikten daha iyi korozyon direnci sunar316 paslanmaz çeliközellikle yüksek klor içeriğine sahip ortamlarda. Bu, onu agresif aşındırıcı koşullar için uygun hale getirir.
Mekanik Özellikler:
Ferritik paslanmaz çelik, düşük karbonlu çeliğe göre biraz daha yüksek akma ve çekme mukavemetine sahiptir, ancak sünekliği daha düşüktür. Kaynak sırasında kaynak plastisitesinin ve tokluğunun korunmasına özel dikkat gösterilmelidir.
Kırılganlık:
Ferritik paslanmaz çelik, özellikle yüksek kromlu kaliteler oda sıcaklığında kırılgan hale gelebilir. Kaynak sırasında soğuma hızının kontrol edilmesi ve kaynak sonrası uygun ısıl işlemin uygulanması bu sorunu azaltabilir.
Yüksek Sıcaklık Kırılganlığı:
Yüksek sıcaklıklarda, ferritik paslanmaz çelik, karbür çökelmesi nedeniyle gevrekleşme yaşayabilir. Bu risk, çeliğin karbon ve nitrojen içeriğinin kontrol edilmesiyle en aza indirilebilir.
Martensitik Paslanmaz Çelik ve Kaynak Özellikleri
Martensitik paslanmaz çelik, gövde merkezli kübik kafes yapısına sahip, yüksek karbonlu bir paslanmaz çeliktir. Isıl işlemle yüksek mukavemet ve sertlik elde edilir ancak nispeten düşük plastisite ve tokluğa sahiptir. Temel kaynak özellikleri şunları içerir:
Sertleşme Eğilimi:
Martensitik paslanmaz çelik, kaynak sonrası soğuduğunda sert ve kırılgan bir martenzitik yapı oluşturma eğiliminde olup, kaynaklı bağlantılarda kırılganlık ve çatlama riskini artırır.
Ön Isıtma ve Isıl İşlem Sonrası:
Kaynak stresini azaltmak ve çatlamayı önlemek için kaynak öncesi ön ısıtma ve kaynak sonrası ısıl işlem uygulanması şarttır. Bu önlemler, kaynaklı alanın dayanıklılığının yeniden sağlanmasına yardımcı olur.
Kaynak Çatlakları:
Sertleşebilirliği ve kaynak gerilimi nedeniyle martensitik paslanmaz çelik, özellikle ön ısıtma ve son ısıl işlem düzgün şekilde yapılmazsa soğuk çatlamaya eğilimlidir.
Kaynak Malzemesi Seçimi:
Uygun kaynak malzemelerinin seçilmesi kritik öneme sahiptir. Ana malzemenin kimyasal bileşimine uygun düşük hidrojenli elektrotlar veya kaynak telleri genellikle çatlama risklerini azaltmak için kullanılır.
Kaynak İşlemi:
Ark kaynağı veya tungsten inert gaz (TIG) kaynağı gibi doğru kaynak prosesinin seçilmesi ve kaynak parametrelerinin kontrol edilmesi, yüksek kaliteli kaynaklara ulaşmak için çok önemlidir.
Soğutma Hızı:
Kaynak sonrası soğuma hızı kaynak kalitesini önemli ölçüde etkiler. Hızlı soğuma sertleşme ve çatlama riskini artırırken, yavaş soğuma kaynaklı bölgedeki tokluğu azaltabilir.
Bu nedenle, yüksek kaynak kalitesi ve performansının sağlanması, uygun kaynak malzemelerinin seçilmesini, kaynak parametrelerinin kontrol edilmesini ve uygun kaynak sonrası işlemlerin yapılmasını içerir. Paslanmaz çeliğin kaynak özelliklerinin tam olarak anlaşılması, dayanıklı makinelerin tasarlanması ve üretilmesi için çok önemlidir.
