STALE WYSOKOSTOPOWE
(NIERDZEWNE)
IWE III
8 godz.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 1
Grupy stali Cr-Ni:
Cr 4 ÷ 27 % Cr
Cr  Ni 18 ÷ 26 % Cr + 0 ÷37 % Ni
Dodatki: Mn, Si, Mo, Ti, Nb, Cu, V, W
Zastosowanie:
stale nierdzewne, gdy Cr >12%
żaroodporne
nierdzewne i kwasoodporne
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 2
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 3
Wykres Schaefflera
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 4
Struktura stali:
ferrytyczne
austenityczne
ferrytyczno  austenityczne (mała zawartość ferrytu)
ferrytyczno  austenityczne DUPLEX (duża zawartość ferrytu)
martenzytyczne
Martenzytyczne z miękkim martenzytem
martenzytyczno  ferrytyczne (półferrytyczne)
Własności cieplno-fizyczne:
duży współczynnik rozszerzalności cieplnej
mały współczynnik przewodzenia ciepła
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 5
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 6
Stale nierdzewne
Rodzaj stali
Możliwe wady Wpływ wad na złącze
Podhartowania B. Ograniczona
Cr -martenzytyczne Pęknięcia zimne
Naprężenia strukturalne spawalność
Rozrost ziaren, Pęknięcia na zimno, Ograniczona
Cr -ferrytyczne
Wydzielenia węglików. korozja spawalność
Cr-Ni Stosunkowo
Naprężenia strukturalne Pęknięcia na zimno
z miękkim martenzytem dobra spawalność
Rozrost ziaren,
Cr-Ni-Mo Korozja, kruchość,
Wydzielenia, Dobra spawalność
Austenityczno-ferrytyczne Pęknięcia na zimno
Ferrytyzacja,
Eutektyki,
Cr-Ni-Mo Pęknięcia na gorąco, B. Dobra
Wydzielenia węglikowe,
austenityczne Korozja, kruchość spawalność
Wydzielenia fazowe.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 7
 martenzytyczne
Stale Cr:
pół ferrytyczne (martenzyt + ferryt)
ferrytyczne
- silne hartowanie na martenzyt,
Cr = 4 ÷ 10%
- wymagane: podgrzewanie T~300ºC
odpuszczanie T~700÷750ºC
temp. pracy < 6200C
- hartowanie na martenzyt lub martenzyt + ferryt
Cr = 11 ÷ 18%
- wymagane: podgrzewanie T~300ºC
C H" 0,1%
odpuszczanie T~650÷750ºC
-spoiwa o składzie MR, gdy ważna jest odporność na obciążenia
dynamiczne,
-Spoiwa austenityczne, w innych przypadkach.
-Zastosowanie: łopatki turbin, wały pomp, zawory, tłoczyska, noże,
nożyce, narzędzia hirurgiczne, łożyska (wyższa zawartość C)
Wpływ C: Zwiększenie zawartości C powoduje wzrost zawartości martenzytu
gdy C<0,4% stal do ulepszania cieplnego , C>0,4 do 1,2% -hartowanie
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 8
- struktura ferrytyczna
Cr = 18 ÷ 28%
- kruchość wywołana rozrostem ziaren
C H" 0,1%
-temperatura podgrzewania wstępnego  200  3000C
-Stosować niską energię liniową,
-Spoiwo o składzie MR, gdy styka się z gazami
zawierającymi siarkę lub nawęglającymi,
-Po spawaniu obróbka cieplna 700- 7500C,
-Elektrody i topniki suszyć przed spawaniem.
-Spawalność ograniczona.
Stale X6Cr13, X10Cr13, X6Cr17,
Zastosowanie: rafinerie, wyposażenie hotelowe  noże,
sztućce, itp..
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 9
Stale chromowe
Stale odporne na korozjÄ™ (nierdzewne i kwasoodporne) wg PN-71/H-86020 oraz stale
żaroodporne wg PN-71/H-86022.
Zawartość, %
Znak stali
Stale żaroodpornych
C Mn, maks. Si P, maks. S, maks. Cr Ni, maks. inne

OH13 ...................... maks. 0,08 0,8 maks. 0,8 0,040 0,030 0,6
12,0 14,0
÷
OH13J ..& .............. maks. 0,08 1,0 maks. 1,0 0,040 0,030 11,5 14,0 0,6 0,1 0,3 Al
÷ ÷

1H13 ...................... 0,09 0,15 0,8 maks. 0,8 0,040 0,030 12,0 14,0 0,6
÷ ÷
H17 ........................ maks. 0,10 0,10 maks. 0,8 0,040 0,030 16,0 18,0 0,6 
÷
(5 x C%) Ti do 0,8
OH17T ....& & & ... maks. 0,08 0,8 maks. 0,8 0,040 0,030 16,0 18,0 0,6
÷
H5M (650 C) .......... maks. 0,15 0,5 maks. 0,5 0,035 0,030 4,5 6,0 0,5 0,45 0,60 Mo
° ÷ ÷
H6S2 (800 C) ..& ... maks. 0,15 0,7 1,5 2,0 0,040 0,030 5,0 6,5 0,6 
° ÷ ÷
2H17 (850 C) ..& .... maks. 0,15 0,7 maks. 1,2 0,040 0,030 16,0 18,0 0,6 
° ÷
H13JS (950°C) & & maks. 0,12 0,8 1,0 1,3 0,040 0,030 12,0 14,0 0,5 0,8 1,1 Al
÷ ÷ ÷
H18JS (1050°C) & . maks. 0,12 0,8 0,8 1,1 0,040 0,030 17,0 19,0 0,5 0,7 1,2 Al
÷ ÷ ÷
1,3 1,6
÷
H24JS (1200°C) & . maks. 0,12 1,0 0,045 0,030 23,0 25,0 0,5 1,3 1,6 Al
÷ ÷
H25T(1100°C) & .. maks. 0,15 0.8 maks. 1,0 0.045 0.030 0,6 (4 x C%) Ti do 0,8
24,0 27,0
÷
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 10
Nierdzewne
Żaroodporne
Metody spawania:
MMA
MIG (Ar, Ar+CO2, Ar+O2)
TIG
Materiały dodatkowe do spawania stali chromowych.
Druty (spawanie metodÄ…
Znak stali Elektrody (spawanie ręczne)
TIG i MIG)
OH13 .............................. ES18-8-6B lub ES13CrB, ES018-8R
OH13J ............................ ES18-8-6B lub ES13CrR, ES018-8R
1H13 ............................... ES18-8-6B lub ES18-8R, ES18-8B
H17 ................................. ES18-8-6B lub ES17CrB, ES018-8R
OH17T ........................... ES18-8-6B lub ES17CrB, ES018-8R Sp06H19N9
H5M................................ ES5CrMoB, ES18-8-6B, ES18-8R, ES18-8B Sp20H23N18
H6S2 .............................. ES18-8-6B Sp06H19NllM2
2H17................................ ES18-8-6B
H13JS ............................. ES18-8-6B lub ES13CrR, ES018-8R
H18JS ............................. ES18-8-6B, ES24-18B
H24JS ............................. ES18-8-6B, ES24-18B
H25T .............................. ES18-8-6B, ES24-18B
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 11
Struktura stali Cr  Ni:
austenit
austenit + ferryt
Problemy spawalnicze:
korozja (ogólna, międzykrystaliczna, naprężeniowa),
faza à i ´,
pękanie na gorąco.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 12
Korozja stali Cr-Ni
Korozja ogólna:
zależna od składu chemicznego,
struktury,
stanu powierzchni
Stan powierzchni:
technika spawania,
rodzaj otuliny (rutylowe  wyższa gładkość).
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 13
Korozja międzykrystaliczna.
Powstaje na granicach ziaren wskutek zubożenia ziaren austenitu w
chrom w warstwie przypowierzchniowej jako skutek wydzielania siÄ™
węglików chromu.
Schemat rozkładu chromu w ziarnie
austenitu stali 18-8 po nagrzaniu w
krytycznym zakresie temperatur;
1- ziarno austenitu,
2- węgliki chromu i żelaza
3- strefa ziarna zubożonego w chrom
4- rozkład chromu w ziarnie austenitu
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 14
Wpływ temperatury i czasu na
skłonność do korozji
międzykrystalicznej stali 18-8.
Schemat korozji
międzykrystalicznej stali
chromowo  niklowej.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 15
Ograniczenie uwrażliwienia na korozję:
ograniczenie C<0,02%,
stabilizacja austenitu Ti, Nb, Ta - wiążą węgiel i nie dopuszczają do tworzenia C  Cr
Sposobem na uwolnienie się od uwrażliwienia na korozję międzykrystaliczną
jest też przesycanie z temperatury powyżej 1000oC.
Przy spawaniu należy dążyć do szybkiego chłodzenia,
Niedopuszczalne jest podgrzewanie wstępne i spawanie z dużą energią
liniową. Temperatura międzyściegowa Tm<150oC,
Dla uniknięcia wchłaniania węgla i azotu należy unikać zanieczyszczeń w
spoinie i SWC  stosować gazy osłonowe o zawartości CO2<2,5%.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 16
Stale odporne na korozję (nierdzewne i kwasoodporne) wg PN-71/H-86020 oraz stale żaroodporne wg PN-71/H-86022
Zawartość, %
Stale Znak
stali C Mn Si P, maks. S, maks. Cr Ni inne
OH17N4G8 ...& & . maks. 0,07 maks. 0,8 0,050 0,030
7,0÷9,0 16.0÷18.0 4,0÷5.0 0,12÷0,25 N
1H17N4G9 ...& & .. maks. 0,12 8,0÷10,5 maks. 0,8 0,050 0,030 16,0÷18,0 3,5÷4,5 0,15÷0,25 N
1H18N9 ....& & & ... maks. 0,12 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030 
17,0÷19,0 8,0÷10,0
OH18N9 ...& & & ... maks. 0,07 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030 
17,0÷19,0 9,0÷11,0
OOH18N10 ...& & .. maks. 0,03 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030 17,0÷19,0 10,0÷12,5 
1H18N9T ...& & & . maks. 0,10 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030 (5xC%)Ti do 0,8
17,0÷19,0 8,0÷10,0
OH18N10T ............ maks. 0,08 maks. 2,0 maks. 0,8 0.045 0,030 (5 x C%) Ti do 0,7
17,0÷19,0 9,0÷11,0
1H18N12T ...& & ... maks. 0,10 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030 (5 x C%) Ti do 0,8
17,0÷19,0 11,0÷13,0
OH18N12Nb .& & .. maks. 0,08 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030 17,0÷19,0 10,0÷13,0 (10xC%) Nb do 1,1
H18N10MT & & & . maks. 0,10 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030 17,0÷20.0 9,0÷11,0 1,5÷2,2 Mo
(5 x C%) Ti do 0,8
H17N13M2T .& & .. maks. 0,08 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030
16,0÷18,0 11,0÷14,0 2÷2,5 Mo
(5xC%)Ti do 0,7
OOH17N14M2 & & maks. 0,03 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030
16,0÷18,0 12,0÷15,0 2,0÷2,5 Mo
OH17N16M3T ....... maks. 0,08 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030 16,0÷18,0 14,0÷16,0 0.3÷0,6 Ti
3,0÷4,0 Mo
OH23N28M3TCu ... maks. 0,06 maks. 2,0 maks. 0,8 0,045 0,030 22,0÷25.0 26,0÷29,0 0,5÷0,9 Ti
2,5÷3.0 Mo
2,5÷3,5 Cu
OH22N24M4TCu ... maks. 0,06 1,2÷2,0 0,17÷1,0 0,045 0,030 20,0÷22,0 24,0÷26,0 (5xC%)Ti do 0,7
4,0÷5,0 Mo
1,3÷1,8 Cu
H26N4 ...& & & & .. maks. 0,20 maks. 0,8 maks. 2,5 0,045 0,030 Dopuszcza siÄ™
24.0÷28,0 4,0÷5,0
H18N9S ................. maks. 2,0 0,045 0,030 zawartość Mo
0,10÷0,20 0,8÷2,0 17,0÷20,0 8,0÷11,0
H23N13 ................. maks. 0,20 maks. 2,0 maks. 1,0 0,045 0,030 i W maks. 0,5%
22,0÷25,0 12,0÷15,0
H20N12S2 ..& & & maks. 0,20 maks. 1,5 1,8÷2,5 0,045 0,030 19,0÷22,0 11,0÷13,0 każdego
H23N18 ................. maks. 0,20 maks. 1,5 maks. 1,0 0.045 0,030 i zawartość
22,0÷25,0 17,0÷20,0
H25N20S2 ............. maks. 0,20 maks. 1,5 0,045 0,030 V maks. do 0,2%.
2,0÷3,0 24,0÷27,0 18,0÷21,0
H16N36S2 ...& & ... maks. 0,15 maks. 2,0 1,5÷2,0 0,045 0,030 15,0÷17,0 34,0÷37,0
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 17
Nierdzewne i kwasoodporne
Żaroodporne
Korozja naprężeniowa:
środowisko z jonami chloru (ciecze i gazy),
naprężenia.
Odporność na korozję naprężeniową można
zmniejszyć zmniejszając poziom naprężeń lub
zastosowanie stali o zwiększonej zawartości Ni.
Korozja wżerowa:
Zarodkowanie  od mikrowżerów
Występuje w SWC (najczęściej) stali stabilizowanych wskutek
rozpuszczenia TiC, NbC, TaC i wtórne wydzielenie CrxCy
PREN = Cr + 3,3Mo + 30N
Odporność większa dla większego PREN
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 18
Korozja nożowa  cechy charakterystyczne:
-w stalach o średniej i wysokiej zawartości C z Ti lub Nb,
-W przypadku działania stężonego gorącego kwasu azotowego,
-Występuje w wąskim obszarze SWC przylegającym do granicy stopienia,
-C ma niekorzystny wpływ podobnie jak w przypadku korozji międzykrystalicznej, ale w
tym przypadku nie można się od tego zjawiska uwolnić z użyciem obróbki cieplnej w
wysokiej temperaturze (przesycanie).
Mechanizm:
Przy nagrzaniu do około 1300oC nadtapiają się obszary na granicach ziaren i tworzy się
ciecz przesycona w C, Ti lub Nb. Wysoka koncentracja C i Ti lub Nb wynika z
zatrzymania się rozrostu ziaren na nie rozpuszczonych wydzieleniach (węglikach), które
w wysokiej temperaturze teraz się rozpuszczają. W wyniku szybkiego chłodzenia w
czasie spawania z cieczy wydzielają się węgliki w formie eutektyk. Są to złożone węgliki
tytanu lub niobu zawierające w roztworze nieco Cr i Fe. Ten typ węglików w postaci
dendrytycznej jest atakowany szczególnie przez kwas azotowy w bardzo wąskim
obszarze SWC a zniszczenie wygląda jak przecięcie nożem  stąd nazwa.
Wniosek: stale Cr-Ni austenityczne z Ti lub Nb nie powinny pracować w warunkach
kontaktu ze stężonym kwasem, szczególnie azotowym.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 19
Faza à i ferryt ´
Dla <" 40 ÷60%Cr w temperaturze 600
÷ 800°C, tworzy siÄ™ FeCr (Ã) Faza Ã
ma dużą twardości i kruchość.
Na szybkość tworzenia à wpÅ‚ywa:
istnienie ferrytu ´,
obecność naprężeń (zgniotu na zimno),
miejscowe nagrzewanie (spawanie),
obecność: Cr, Mo, Si, Ti, Nb.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 20
Faza Ã:
kruchość na zimno (niska udarność),
skłonność do korozji,
Zapobieganie:
mała energia liniowa ql,
unikanie przegrzewania nawet krótkotrwałego,
unikanie powtórnego nagrzewania do 600 ÷ 850°C,
ograniczenie ´.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 21
Pękanie na gorąco
w spoinie, czasem w SWC,
Występuje:
jako międzykrystaliczne,
dla struktury czysto austenitycznej.
Sposoby zapobiegania:
spoina o strukturze austenityczno  ferrytycznej (´= 3-15FN),
ogólne znane sposoby wynikające z mechanizmu pękania gorącego,
głównie przez kształtowanie przekroju spoiny  stosunek szerokości do
głębokości spoiny = 1  1,5.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 22
Wykres DeLonga - wpływ zawartości azotu
Ni equivalent= Ni + 30C +30N + 0.5Mn
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 23
Wykres WRC 1992
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 24
Pomiary zawartoÅ›ci ferrytu ´
metalograficzne,
magnetyczne,
Skale zawartości (miary)
% zawartość ferrytu,
FN  Liczba Ferrytowa.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 25
100
80.21
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
F(FN)
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
0 FN 100
Liczba ferrytowa FN
Zaleznosc % ferrytu od FN
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 26
Zawartosc ferrytu [%]
Wpływ ferrytu na własności spoiny austenitycznej
Konieczna duża ilość ferrytu:
Ferryt niepożądany: -odporność na korozję
Korzystna mała
-spoiny niemagnetyczne FN=0 naprężeniową (FN=30-75),
zawartość ferrytu:
-Szczególna odporność -podwyższenie własności
-odp. Na pękanie grubych
na korozjÄ™ FN<0,5 mechanicznych (FN=30-75),
elementów w wysokiej T, FN=5-15
-Stosowanie w -Kompensacja stopnia
-T eksploatacji= 100-4000C,
b. Niskich T, FN<0,5 wymieszania w połączeniach
-Brak oddziaływania
-Stosowanie w mieszanych (FN=15-25),
środowiska na własności.
b. Wysokich T, FN<0,5 W przypadku przekroczenia:
W przypadku przekroczenia:
W przypadku przekroczenia: -obniżenie odporności na
-pękanie na gorąco (FN>15),
Własności magnetyczne, Korozję naprężeniową (FN<30),
-Spadek udarności (FN>15),
Korozja selektywna, - spadek udarności (FN>75),
-Wydzielenia fazowe (FN>14),
Spadek udarności, -spadek własności (FN<30),
-Korozja selektywna (FN>15).
Wydzielenia fazowe -Pękanie na gorąco (FN<15).
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 27
Spawanie stali Cr -Ni
MMA
TIG
Uwaga
MIG
na duże
SAW
odkształcenia spawalnicze !!!
inne
Zasady:
odpowiedni dobór spoiwa, (Skład chemiczny stopiwa
taki jak MR, zamiast Ti stosuje siÄ™ Nb)
małe ql,,
nie przegrzewać.
stosować osłonę grani spoiny (backing gas).
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 28
Materiały dodatkowe do spawania stali chromowo  niklowych.
Elektrody Druty (spawanie Druty i topniki
Znak stali
(spawanie ręczne) metodą TIG i MIG) (spawanie łukiem krytym)
OH17N4G8.................. ES018R-8R Sp06H19N9 Sp06H19N9
TASt11CrNi
1H17N4G9 ................. ES18-8-6B Sp06H19N9 Sp06H19N9
ES18-8B Spl6H19N9G7
ES18-8R Sp20H20N9G6T
TASt11CrNi
1H18N9 ...................... ES18-8B Sp06H19N9 TASt11CrNi
ES18-8R Sp06H19N9
ES18-8NbB
ES18-8NbR
OH18N9 ..................... ES018-8R Sp06H19N9 Sp06H19N9
TASt11CrNi
OOH18N10 ....& & & .. ES018-8R Sp06H19N9 Sp06H19N9
TASt11CrNi
1H18N9T .................... jak 1H18N9 Sp06H19N9 Sp06H19N9
TASt11CrNi
OH18N10T ................. ES018-8R Sp06H19N9 Sp06H19N9
TASt11CrNi
1H18N12T .................. ES018-14-2R Sp06H19N11M2 Sp06H19N11M2
ES018-12-2R Sp08H19N10M2Nb TASt11CrNi
Sp06H19N11M2Nb
OH18N12Nb ............... zastępczo ES018-8R Sp08H19N10M2Nb Sp06H19N11M2Nb
TASt11CrNi
H18N10MT.............& . jak 1H18N12T Sp06H19N11M2 Sp06H19N11M2Nb
Sp08H19N10M2Nb TASt11CrNi
Sp06H19N11M2Nb
H17N13M2T................ ES018-142R
Å»# Å»#
OOH17N14M2............. ES018-14-2R
Å»# Å»#
OH17N16M3T............. ES018-14-2R
Å»# Å»#
OH23N28M3TCu......... ES20-244-CuB
Å»# Å»#
OH22N24M4TCu......... ES20-244-CuB
Å»# Å»#
H26N4 ........................ ES24-18B Sp20H23N18 Sp20H23N18
ES18-8-6B Spl6H19N9G7 Spl6H19N9G7
TASt11CrNi
H18N9S....................... ES18-8R Sp06H19N9 Sp06H19N9
ES18-8B TASt11CrNi
H23N13 ...................... ES24-18B Sp20H23N18 Sp20H23N18
TASt11CrNi
H20N12S2 .................. ES24-18B Sp20H23N18 Sp20H23N18
TASt11CrNi
H23N18 ...................... ES24-18B Sp20H23N18 Sp20H23N18
TASt11CrNi
H25N20S2 .................. ES24-18B Sp20H23N18 Sp20H23N18
TASt11CrNi
H16N36S2 .................. ES20-33B
Å»# Å»#
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 29
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 30
Stale Cr-Ni z miękkim martenzytem
Typowe gatunki: X5CrNi13 1, X5CrNi13 4, X5CrNi16 6, X5CrNi17 4
Mała zawartość C<0,05%
Re>635MPa, Rm=780-1080MPa, A5>14%
Zastosowania:
-maszyny w elektrowniach wodnych, turbiny, reaktory, przemysł lotniczy,
pompy, rafinerie, chłodnictwo.
Spawanie:
-Spoiwo o składzie MR (tylko),
-Elektrody i topniki suszyć tak by Hd<5ml/100gFe,
-Grube elementy podgrzewać wstępnie do T=1000C,
-Odpuszczanie lub ulepszanie dla uzyskania lepszej udarności.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 31
Pełnoaustenityczne stale Cr-Ni
Stale: X2CrNiMo 18 16 4, X2CrNiMoN 20 16 3, X2CrNiMoN25 22 2, X2NiCrMoNb 27 23 3
Mają dobrą spawalność, tylko ostatnia nieco gorszą,
Zalecenia technologiczne:
-stosować niską energię liniową,
-Stosować spoiwo o takim samym składzie lub o nieco wyższych zawartościach Cr i Ni,
-Stosunek szerokości do głębokości 1,5:1 - 2:1,
-Maksymalna T międzyściegowa 1500C,
-Spawać ściegami prostymi,
-Szlifować kratery i miejsca rozpoczęcia ściegów,
-Unikać koncentracji spoin, karbów wewnętrznych i zewnętrznych, gwałtownych uskoków w
kierunku działania obciążenia,
-Stosować właściwą technikę sczepiania,
-Stosować podpawanie, jeśli to możliwe.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 32
Pełnoaustenityczne stale Cr-Ni z Mo>4% - bardzo odporne na korozję szczelinową,
wżerową, naprężeniową
Zalecenia:
-stosować spoiwa o wyższej zawartości Cr, Ni niż w MR, albo o składzie MR + wyżarzanie
zupełne (przesycanie),
-Ograniczyć energię liniową do 20kJ/cm, a w pozycjach przymusowych nawet poniżej 15kJ/cm,
-Tmiędzyściegowa<1000C,
-Stosować niezwykłą czystość aby zabezpieczyć przed porami i pęknięciami,
-Stosować zwiększony odstęp w rowku (2  3mm) celem zmniejszenia stopnia wymieszania E ,
-Starannie szlifować kratery końcowe i początkowe ściegów,
-Zajarzanie łuku wyłącznie w rowku,
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 33
Stale DUPLEX
Skład chemiczny:
0,03 ÷ 0,06%C; 18,5 ÷ 25%Cr; 1,5 ÷ 4%Mo;
5 ÷ 7%Ni; 0 ÷ 2%Cu; 1,6%Mn 0-0,2%N
Struktura:
Fe Å‚ (70%) + Fe Ä… (30%)
Zalety:
niższy koszt wytworzenia (mniej Ni)
niższy współczynnik rozszerzalności
lepsza odporność na korozję naprężeniową (głównie)
Zastosowania: pola naftowe  rurociÄ…gi ropa+woda+gaz, papiernie, odsalarnie wody morskiej, itp..
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 34
ReH" 450MPa, A5H" 30%,
Własności:
RmH" 700MPa, Kv>55J
Stan: po wyżarzaniu zupełnym (przesycaniu)
Wady:
kruchość 475°C w skutek wydzielania:
-faz międzykrystalicznych,
-fazy (Ã),
-azotków chromu Cr2N, CrN,
-austenitu wtórnego.
M7C3, M23C6,
Mogą wystąpić inne wydzielenia:
faza Ç (chi),
faza R,
itp
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 35
Spawanie stali DUPLEX metodami:
MMA
TIG
Metody nie zalecane:
MIG
- elektronowe,
MAG - laserowe.
SAW
PAW
Nie stosować:
małe ql daje wąskie spoiny i duży udział ferrytu (Fe ą)
to powoduje obniżenie wytrzymałości złącza,
Uwaga na znacznie większą porowatość spoin.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 36
Obróbka cieplna:
przesycanie
Dobrać właściwe spoiwa - Kierować się wytycznymi
wytwórców stali.
Zalecenia szczegółowe:
-Stosować spoiwa z N i podwyższoną zawartością Ni,
-Suszyć elektrody i topniki w T>3000C,
-do spawania MAG stosować gazy bez H,
-Ograniczyć wymieszanie Ni stopiwa z MR do 30-40%,
-dla g<20mm nie podgrzewać, dla g>20mm podgrzewać do 1500C,
-Spawanie bez spoiwa (TIG) może doprowadzić do zawartości ferrytu do 80% co spowoduje
obniżenie udarności i odporności na korozję.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 37
Trawienie i pasywacja stali Cr-Ni
Stal Cr-Ni pokryta jest warstwą tlenku Cr (dla Cr>12%), bezbarwnego, izolującego od środowiska. Warstewka ta
nazywana jest warstwą pasywną, która w przypadku jej mechanicznego uszkodzenia szybko się odtwarza.
Jeżeli warstwa pasywna zostanie przerwana w wyniku wprowadzenia zanieczyszczeń, innego metalu (cząstki stali
węglowej lub innego metalu), tworzenia związku chemicznego (w wyniku silnego przegrzania  w SWC
powierzchnia o barwie niebieskiej świadczy o utlenieniu z powstaniem warstwy metalu o obniżonej zawartości Cr) to
może to skutkować wzmożonymi procesami korozyjnymi.
Do usunięcia takich zanieczyszczeń służy trawienie powierzchni stali Cr-Ni. Trawienie dokonywane jest najczęściej
z użyciem kwasu azotowego (HNO3) i fluorowodorowego (HF). Możliwe jest stosowanie innych środków. Nie jest
dopuszczalne stosowanie kwasu chlorowodorowego (HCl), ze względu na możliwość zwiększenia sklonności do
korozji wżerowej. Po trawieniu otrzymujemy czystą metaliczna powierzchnię metalu. Czasem stosuje się trawienie
(polerowanie) elektrolityczne.
Proces trawienia poprzedzony jest odtłuszczaniem, którego celem jest zdjęcie z powierzchni zanieczyszczeń. Celem
odtłuszczania jest usunięcie smarów, oleju, itp., które mogą oddzielać środek trawiący od powierzchni obrabianej.
Do odbudowy warstwy pasywnej służy pasywacja.
Stosowanym środkiem jest również kwas azotowy (HNO3).
Po pasywacji stosuje się neutralizację celem usunięcia środków, które mogą działać pasywująco na powierzchnię w
sposób długotrwały. Nie wolnoużywać chlorowanej wody.
Procedura standardowa: ASTM A380 Standard Practice for Cleaning, Descaling and
Passivation of Stainless Steel Parts, Equipment and Systems.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 38
Często stosuje się też środki trawiąco-pasywujące.
Forma środków: ciecze, żele, pasty.
Sposoby nanoszenia: zanurzanie, natryskiwanie, pędzlowanie.
Paramterami procesów są:
-stężenia środków (należy kontrolować stężenie wolnych atomów metalu, głównie Fe i ewentualnie wymienić
roztwór)
-Temperatury (poniżej 5oC jest bardzo ograniczona),
- postać środków  wpływa na możliwość dotarcia do wgłębień na powierzchni,
-Czas trawienia, zależny jest od metody spawania, gatunku stali, stanu powierzchni  dobrać eksperymentalnie.
Podczas wykonywania obróbki chemicznej powierzchni stali Cr-Ni należy pamiętać o:
-Stosowaniu odpowiednich środków ochrony osobistej,
-Stosowaniu odpowiednich środków przeciwdziałania zanieczyszczeniu środowiska (szczególnie wody).
Odporność korozyjna stali Cr-Ni wynika również z chropowatości powierzchni po jej
obróbce mechanicznej (polerowaniu). Odporność ta znacznie spada, jeśli chropowatość
wzroÅ›nie powyżej wartoÅ›ci Ra=0.5 µm. Należy wiÄ™c stosować narzÄ™dzia Å›cierne o
odpowiedniej ziarnistości.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 39
Obróbka cieplna stali Cr-Ni
Stale austenityczne:
Obróbka cieplna nie jest wymagana, lecz w niektórych przypadkach może
być stosowana, np.:
-dla zmniejszenia naprężeń wewnętrznych (na ogół w T=450oC),
-dla zmniejszenia ilości ferrytu oraz ograniczenia segregacji/wydzieleń dla
zoptymalizowania odporności korozyjnej. W takim przypadku wymagane
jest w zasadzie wyżarzanie zupełne. Jeśli jest to niemożliwe lub
niepraktyczne stosuje się tylko wyżarzanie odprężające jak wyżej.
Stale duplex:
Czasem stosowane jest wyżarzanie zupełne z szybkim chłodzeniem.
Stale ferrytyczne:
-wyżarzanie w T=700-800oC może poprawić ciągliwość SWC i spoiny oraz
redukuje poziom naprężeń własnych. Uzyskuje się też przywrócenie
odporności na korozję międzykrystaliczną stali niestabilizowanych.
KTMM i Spawalnictwa PG
Materiały i ich zachowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak
IWE III 2.16 40