VM42 Lassen van roest- en hittevast staal.pdf - Induteq

33
type 1.4301 is maximaal 0,07%. Bij reparatielassen en het
lassen van zwaardere werkstukken is de hoeveelheid toegevoerde
warmte zo groot, dat er chroomcarbide-uitscheiding
kan plaatsvinden (sensitivering), wat kan leiden tot
interkristallijne corrosie. Of er wel of geen interkristallijne
corrosie plaatsvindt, is echter ook afhankelijk van het milieu.
Het verdient daarom aanbeveling alle werkstukken van
type 1.4301 homogeen of oplossend te gloeien, indien het
milieu interkristallijne corrosie kan veroorzaken. Om carbidevorming
door het lassen te voorkomen, moet het koolstofgehalte
lager zijn dan 0,03%, zoals bij type 1.4306 het
geval is. Wanneer typen 1.4301 en 1.4306 langdurig aan
bedrijfstemperaturen tussen 450 en 850 ºC worden blootgesteld,
ontstaan er weer zoveel carbiden, dat er ook dan
gevaar voor interkristallijne corrosie bestaat. Onder deze
condities genieten daarom de gestabiliseerde roestvaste
staaltypen als 1.4541 (AISI 321) of 1.4550 (AISI 347) de
voorkeur.
De huidige fabricagemethoden van roestvast staal zijn zo
beheersbaar, dat moderne 1.4306 typen vaak een verlaagd
koolstofgehalte hebben (0,02 tot 0,01% en soms zelfs
nog lager). Hiermede is het probleem van de carbidevorming
voor een belangrijk deel opgelost. Deze staalsoorten
bevatten echter ook vaak zuurstofbindende elementen,
waardoor de lasbaarheid (aanvloeiing) sterk negatief wordt
beïnvloed. Dit kan zelfs zo ver gaan, dat er bijvoorbeeld
geen goede doorlassingen meer gemaakt kunnen worden
door een onvoldoende bevochtiging van de lasnaadklanten.
De typen 1.4301 en 1.4306 vinden veel toepassing in de
chemische, levensmiddelen- en olie-industrie voor vaten,
verdampers, pijpen, enz. Afgezien van het gevaar van sensitivering
van type 1.4301 kunnen de materialen zeer goed
worden gelast. Als toevoegmateriaal kunnen worden gebruikt
19 9 (L) en 23 12 (L) (zie voor keuze toevoegmaterialen
tabel 2.8). Naast deze 1.4301-typen wordt regelmatig
type 1.4303 (AISI 305) gebruikt. Dit is een dieptrekkwaliteit
met een wat hoger Ni-gehalte en is daardoor
scheurgevoeliger bij het lassen (nikkel vormt met zwavel
laagsmeltende eutectica op de korrelgrenzen). De verkrijgbaarheid
van dit type is echter problematisch.
Type 1.4541 (AISI 321)
De samenstelling van deze staalsoort komt vrijwel overeen
met die van type 1.4301. Het materiaal bevat echter titaan
(minstens vijf maal het koolstofgehalte), waardoor de vorming
van chroomcarbiden als het materiaal wordt blootgesteld
aan hoge temperaturen, zoals bij het lassen, wordt
voorkomen. We spreken in dit geval van een gestabiliseerd
roestvast staaltype.
Nadelen van de toevoeging van titaan (zie ook tabel 5.2)
zijn onder andere de verminderde polijstbaarheid en enige
teruggang in vervormbaarheid ten opzichte van het type
1.4301. Bij verspanen zullen de titaancarbiden extra beitelslijtage
veroorzaken. Qua corrosieweerstand is deze kwaliteit
goed te vergelijken met het type 1.4301. Het toepassingsgebied
is dan ook nagenoeg gelijk, met uitzondering
van die toepassingen waar hoogglans gepolijste oppervlakken
vereist zijn. Sommige instanties (TUV) geven aan dat
laag-koolstofhoudende (L)- typen tot maximaal 350 ºC mogen
worden voorgewarmd, terwijl de gestabiliseerde typen
tot 400 ºC mogen worden voorgewarmd. De algemene corrosievastheid
kan onder bepaalde omstandigheden door titaan
ongunstig worden beïnvloed. Daarnaast is het materiaal
gevoelig voor "knife line attack" (zie hiervoor ook § 3.2.3).
Toevoegmetalen die met titaan zijn gestabiliseerd voldoen
niet goed. De oorzaak is, dat tijdens het lassen ongeveer
80% van het titaan verloren gaat door oxidatie.
Om deze reden wordt het toevoegmetaal niet met titaan,
maar met niobium gestabiliseerd 19 9 Nb (1.4550). De
type 1.4541 kan worden gelast met toevoegmateriaal type
19 9 L (1.4306) of met een 19 9 Nb lastoevoegmateriaal,
hoewel bij het gebruik van dit laatste type de kans op warmscheuren
toeneemt. Qua sterkte is lastoevoegmateriaal
van het type 19 9 L altijd superieur aan het basismateriaal
tabel 5.2
Samenvatting van de eigenschappen van type
1.4541 (AISI 321)
1.4541 (AISI 321)
criterium
beoordeling
corrosievastheid +
hittevastheid +
verspaanbaarheid +/– –
lasbaarheid +
sterkte +
polijstbaarheid –
taaiheid lage temperatuur +
vervormbaarheid –
warmtegeleiding –
elektrische geleiding –
++=zeer goed; +=goed; +/–=matig; –=slecht; ––=zeer slecht
1.4541, ook bij hogere temperatuur toepassingen. Alleen
bij toepassingen waar kruip een rol speelt en in sommige
corrosieve milieus geniet een 1.4550 de voorkeur, dit wordt
dan meestal voorgeschreven.
Type 1.4550 (AISI 347)
Evenals type 1.4541 kan type 1.4550 worden beschouwd
als een verbeterd type 1.4301 voor gebruik bij temperaturen
tot ca. 400 ºC. Als stabiliserend element is niobium
toegevoegd in een hoeveelheid van minstens tien maal het
koolstofgehalte. De toevoeging van dit element beïnvloedt
de corrosievastheid van het materiaal minder dan titaan.
Door de korrelverfijnende invloed van niobium is de structuur
van type 1.4550 bovendien fijner dan die van type
1.4541, wat resulteert in gunstige mechanische eigenschappen
(zie ook tabel 5.3). Het staal is bovendien minder gevoelig
voor "knife line attack" (zie hiervoor ook § 3.2.3).
Bij type 1.4550 kunnen dezelfde warmtebehandelingen
worden toegepast als bij type 1.4541.
Het toevoegmetaal voor het lassen van type 1.4550 kan
dezelfde samenstelling hebben als het werkstukmateriaal
(19 9 Nb), omdat er van het element niobium - waarvan
slechts ongeveer 20% verloren gaat - genoeg in de las
terechtkomt.
Echter evenals bij het type 1.4541 kan ook toevoegmateriaal
van het type 19 9 L (AISI 304L) worden toegepast.
tabel 5.3
Samenvatting van de eigenschappen van type
1.4545 (AISI 347)
1.4550 (AISI 347)
criterium
beoordeling
corrosievastheid +(+)
hittevastheid +
verspaanbaarheid +/– –
lasbaarheid +
sterkte +
polijstbaarheid +
taaiheid lage temperatuur +
vervormbaarheid +
warmtegeleiding –
elektrische geleiding –
++=zeer goed; +=goed; +/–=matig; –=slecht; ––=zeer slecht
Typen 1.4401 (AISI 316) en 1.4404 (AISI 316L)
Door de combinatie van een aantal zeer gunstige eigenschappen
wordt dit type roestvast staal op grote schaal
toegepast. In vergelijking met de andere Cr-Ni-staalsoorten
heeft type 1.4401 een betere corrosievastheid in vooral
chloriden bevattende milieus. De toevoeging van molybdeen
vermindert of voorkomt zelfs in sommige gevallen het optreden
van putcorrosie; ook is het materiaal beperkt bestand
tegen zwavelzuur, sulfaathoudend water en zeewater. Door
de aanwezigheid van molybdeen heeft dit materiaal bij hoge
temperatuur goede kruipeigenschappen.