S VE U IL I T E U S P L I T U FAKULTET ELEKTROTEHNIKE, STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

ZAVR NI RAD

PRIMJENA DE LONGOVA I WRC DIJAGRAMA PRI ZAVARIVANJU ISTORODNIH AUSTENITNIH ELIKA

Ante Bili

Split, rujan 2010.

SADR AJ1. 2. UVOD ................................................................................................................................ 1 DOBIVANJE I SVOJSTVA AUSTENITNIH ELIKA ............................................ 2 2.1. Podjela austenitnih elika ........................................................................................ 5 2.2. Utjecaj legiraju ih elemenata na svojstva austenitnih elika ........................... 7 3. KOROZIJA AUSTENITNIH ELIKA ....................................................................... 11 3.1. Interkristalna korozija ...................................................................................... 14 3.2. Povi enje postojanosti austenitnih elika protiv interkristalne korozije ......... 16 4. POSTUPCI ZAVARIVANJA ................................................................................ 21 4.1. Zavarljivost austenitnih elika ........................................................................ 21 4.2. Ru no elektrolu no zavarivanje oblo enom elektrodom - REL ......................... 21 4.3. Zavarivanje taljivom elektrodom pod za titom plina - MIG/MAG ................ 24 4.4. Zavarivanje netaljivom elektrodom pod za titom plina - TIG ........................ 26 5. STRUKTURNI DIJAGRAMI ......................................................................................... 28 5.1. Schaefflerov dijagram .............................................................................................. 29 5.2. De Longov dijagram ................................................................................................ 33 5.3. WRC dijagram ......................................................................................................... 36 6. ZAKLJU AK .................................................................................................................... 38 LITERATURA .................................................................................................................. 39 POPIS OZNAKA I KRATICA ....................................................................................... 40 SA ETAK ........................................................................................................................ 41

1. UVODAustenitni elici zbog svoje dobre korozijske postojanosti, dobre obradivosti, izvrsne zavarljivosti, mehani kih svojstava te estetskih karakteristika naj e e su kori tena vrsta nehr aju ih elika. Upotrebljavaju se u svim granama industrije, po ev i od gra evinarsta pa do izrade razli itih upotrebnih i ukrasnih predmeta. Osnovni austenitni nehr aju i elik je 18Cr-8Ni. To je legura na osnovi eljeza koja sadr i nominalno 18 % kroma i 8,5 % nikla, uklju uju i manje koli ine ugljika, du ika, mangana i silicija [1]. Od osnovnog 18Cr-8Ni austenitnog elika razvijeno je desetak novih legura, a bazira se na dodavanju npr. molibdena i du ika radi bolje otpornosti na koroziju. Njihovu upotrebu donekle ote ava mogu nost pojave senzibilizacije (izlu ivanja karbida) prilikom zavarivanja to mo e imati za posljedicu pojavu interkristalne korozije. Ova pojava se na zavarenim konstrukcijama javljala esto u po etnom razdoblju kori tenja ovih materijala to je ograni avalo njihovu iru primjenu. Senzibilizacija se mo e izbje i odabirom stabiliziranih elika niskog sadr aja ugljika. [1] U ovom radu su obra eni i naj e i postupci zavarivanja koji se koriste pri zavarivanju austenitnih elika, pri emu se mogu vidjeti prednosti i mane pojedinih postupaka. Uz to, obra ena je velika pozornost pri odabiru dodatnog materijala koji se koristi pri zavarivanju, u svrhu pove anja kvalitete zavara, tako da zavar ima jednaka, ili ak bolja, svojstva kao osnovni materijal. Pri odabiru dodatnog materijala obra eno je kori tenje De Longova i WRC dijagrama koji su nastali oslanjaju i se na prvotno napravljeni Schaefflerov dijagram.

1

2. DOBIVANJE I SVOJSTVA AUSTENITNIH ELIKAZa ovu skupinu elika karakteristi na je dobra ilavost i zavarljivost. Oni se nakon zavarivanja mogu primjeniti i pri najni im temperaturama. U ga enom stanju je njihova vrsto a jo zadovoljavaju a. Kod ovih elika treba ra unati s relativno nepoznatim strukturnim transformacijama do kojih dolazi samo pri niskim temperaturama, niskom granicom te enja i visokom cijenom. Va an preduvjet dobre ilavosti pri temperaturama ukapljivanja plinova, posebno vodika i helija, je stabilnost austenita. U slu aju trajne deformacije (hladne) mo e do i do bezdifuzijske transformacije u tetragonski martenzit koji smanjuje ilavost i korozijsku otpornost. Stabilnost strukture posti e se sni enjem sadr aja ugljika i povi enjem sadr aja nikla. U novije vrijeme elici se legiraju i du ikom koji djeluje sli no kao nikal. Radi u tede na niklu razvijeni su i austenitni Cr-Mn elici. Kod ovih elika nakon zavarivanja nije dopu tena toplinska obrada zbog mogu eg izlu ivanja karbida koji smanjuju ilavost. [2]

Slika 2.1. Mikrostruktura austenitnog nehr aju eg elika [1]

Austenitni dijagramu Fe-Fe3 C.

elici pripadaju u grupu legiranih

elika s grupom austenitotvoraca.

Najzna ajniji austenitotvorac je nikal. On svojom prisutno u spu ta liniju A3 do ispod 0 C u

2

Austenitni elici isto kao i feritni elici nemaju alotropskih modifikacija, to zna i da oni od solidus linije pa sve do temperature duboko ispod temperature okoline zadr avaju svoju austenitnu strukturu i karakteristi an poligonalni manje-vi e izdu eni oblik zrna, slika 2.1. Ukoliko je sadr aj ugljika ve i nego to je dozvoljeno sposobno u rastvorivosti austenita za ugljik pojavit e se jo jedna faza, a to je kromov karbid. Pojava karbida u strukturi austenita lo e utje e na otpornost na interkristalnu koroziju. Zagrijavanjem elika na vi u temperaturu austenit mo e primiti u svoju strukturu veliku koli inu ugljika, a da pri tome ne do e do zakaljenja. [3] Austenitni i austenitno-feritni elici pretaljuju se u elektrolu nim pe ima i podlje u naknadnom oksidacijskom pro i avanju u vakuumu. U elektrolu nu pe ula e se povratni eli ni otpadak iz vlastite proizvodnje i prerade, i to uz odgovaraju e ferolegure. Obradom rastaljenog elika u vakumu bilo u ljeva kom loncu ili konvertoru (VOD-proces = vakumsko razuglji enje kisikom) omogu uje se postizanje niskih sadr aja ugljika, vrlo malih sadr aja plinova i op enito pobolj anje stupnja isto e. Uz taj ve standardni postupak proizvodnje nehr aju ih vatrootpornih elika postoje i specijalni postupci taljenja s ciljem da se pobolj aju svojstva elika. Osim taljenja u vakumskoj indukcijskoj pe i dokazali su se postupci pretaljivanja samotaljive elektrode u vakumskoj elektrolu noj pe i ili pretaljivanja pod elektrotroskom. Brojni nehr aju i i vatrootporni austenitni elici lijevaju se kontinuiranim postupkom ili se prera uju preko odljevenih brama u plo e, gredice, limove, trake ili icu. Rastu i sadr aji molibdena ote ava toplo oblikovanje, to je od posebnog zna enja za uobi ajene feritno-austenitne legure, pa se takvi elici u prvom stupnju oblikovanja moraju kovati. Otpornost austenitnih elika na djelovanje oksidiraju ih i reduciraju ih medija najvi e pridonosi sadr aj nikla. Iako u cjelini znatno otporniji na korozijsko djelovanje, austenitni elici se izabiru za primjenu tek ako ne mogu zadovoljiti jeftiniji feritni elici. Tek e u malom broju slu ajeva feritni elici biti u prednosti nad austenitnim. To je prije svega znatno ve a otpornost feritnih elika na napetosnu koroziju, a onda i slu aj djelovanja plinova izgaranja sa sadr ajem sumpora. Pri visokim temperaturama elika u tim uvjetima. [4] e nikal iz austenitnog elika sa sulfidima tvoriti eutektikum koji e se rastaliti ve pri 630 C i tako uzrokovati neprimjenjivost austenitnih

3

Austenitni elici imaju vrlo nisku granicu razvla enja te im je to jedna od najslabijih strana. Uz odre ene uvjete skloni su nekim oblicima posebne korozije, ponajprije interkristalnoj. Tako e npr. u nestabiliziranim elicima (tj. onima bez Ti, Ta i/ili Nb) tijekom du eg izotermi kog dr anja ili sporog hla enja u rasponu temperatura od oko 550 do 850 C do i do izlu ivanja karbida po granicama austenitnih zrna, slika 2.2. Zbog toga dolazi do osiroma enja periferija tih zrna na kromu, a uz prisustvo elektrolita kiselog karaktera granice e postupno korodirati i nastat e interkristalna korozija. [4]

Sli ka 2. 2. Utj ecaj udj el a uglji ka na skl ono st eli ka na int erkri stal nu korozij u [ 4]

Osim interkristalnoj koroziji austenitni elici su skloni i to kastoj koroziji, a skloni su i nekim izlu ivanjima ne eljenih faza. Izlu ivanje ne eljenih faza kod austenitnih elika ima u pogledu mehani kih svojstava ( ilavosti) znatno manji utjecaj nego u feritnim elicima. Tako e se npr. pri izotermama 550 do 850 C, osim ve spomenutih karbida na granicama zrna izlu ivati u Cr-Ni elicima s vi e od 20 % Cr tzv. sigma-faza u unutra njosti zrna, a u Cr-Ni-Mo elicima izlu ivat e se -faza [4]. Te dvije faze malo e smanjiti otpornost na op u koroziju, ali smanjenje ilavosti ne e biti toliko zabrinjavaju e kao kod feritnih elika, jer austenitni elici imaju ve znatno vi u ilavost po svojoj strukturi, pa im i odre eno sni enje tog svojstva ne e toliko zna ajno utjecati kao na feritne elike.

4

2.1. Podjela austenitnih elika 1) Austenitni elici sni enog sadr aja ugljika Prvi problemi sa interkristalnom korozijom javljaju se 1920-tih kod zavarenih spojeva izvedenih na eliku s vi e od 0,1 % ugljika, plinskim postupkom zavarivanja koji je danas kad je u pitanju zavarivanje tih materijala prakti no isklju en iz upotrebe. Od tog vremena se razvijaju elici s niskim sadr ajem ugljika. Mogu se dobro toplo i hladno oblikovati, a tako er sposobnost poliranja im je dobra u odnosu na elike stabilizirane titanom. Glavni im je nedostatak niska granica te enja, a glavna prednost je u tome to puno te e dolaze u stanje senzibiliteta (izlu ivanje karbida) to se smatra osnovnim preduvjetom stvaranja interkristalne korozije. 2) Stabilizirani austenitni elici Austenitni elici se stabiliziraju sa Ti, Nb ili Ta zbog povi enja otpornosti na interkristalnu koroziju. Stabilizatori se uvode zbog smanjenja tetnog djelovanja ugljika. Titan i niobij zbog ve eg afiniteta prema ugljiku od kroma oblikuju po austenitnoj strukturi raspr ene titanove i niobijeve karbide koji zapravo sprje avaju instaliranje kromovih karbida po granicama zrna tj. osiroma enje austenitne strukture kromom. Dodatni materijali se stabiliziraju s niobijem jer titan u elektri nom luku pri zavarivanju intenzivno i nekontrolirano odgorijeva. [4] 3) Visokoaustenitni Cr-Ni-Mo elici Visokoaustenitni Cr-Ni-Mo elici su elici vrlo stabilne austenitne strukture. Imaju povi eni sadr aj Cr i Ni dok je legiranje sa Mo u granicama do 4 %. Sadr aj Mo pove ava otpornost rupi astoj i koroziji u procjepu. Legiranje kromom pove ava otpornost na kisele medije, dok nikal pove ava otpornost prema napetosnoj koroziji. Zavaraju se istim austenitnim dodatnim materijalom bez udjela -ferita. Stabilna austenitna struktura je osnova za primjenu tih materijala u uvjetima gdje se tra i povi ena korozijska otpornost na rupi astu i napetosnu koroziju te koroziju u procjepu. [4]

5

4) Visokoaustenitni Cr-Ni elici sa sadr ajem Mo iznad 4 % Visokomolibdenski Cr-Ni elici imaju izuzetnu korozijsku otpornost na rupi astu i napetosnu koroziju te koroziju u procjepu. Visokokorozijska otpornost postignuta je dodatnim legiranjem sa Cr, Mo i N. Pri zavarivanju elika sa sadr ajem Mo do 4 % uobi ajeno je birati sli an odgovaraju i dodatni materijal. Za elike sa sadr ajem Mo od 4 do 5 % esto se rabi dodatni materijal sa 25 % Ni, 20 % Cr, 6 % Mo (< 0,03 % C) dok se za elike iznad 5 % Mo koristi dodatni materijal na bazi nikla sa sadr ajem Mo od 9 % kojim se uspijeva sprije iti stvaranje lokaliteta u zavaru sklonim segregacijama. 5) Duplex nehr aju i elik U nekim slu ajevima, mje avina faza se namjerno uvodi u strukturu nehr aju eg elika. S odgovaraju om kontrolom sastava i toplinske obrade mo e se proizvesti duplex nehr aju i elik, koji sadr i otprilike 50 % ferita i 50 % austenita, slika 2.3. Ova kombinacija daje niz povoljnih mehani kih svojstava: otpornost na koroziju, kovnost i zavarivost, koja se ne mogu dobiti kod konvencionalnih nehr aju ih elika. Osnova razvoja svih dupleks ljevova je valjani elik X2 CrNiMoN 22,5 koji se esto rabi za cjevovode u razli itim postrojenjima. Dana nje vrste ljevova imaju, radi metalur kih razloga i uvjeta, ve e otpornosti koroziji i vi i stupanj legiranosti od navedenog elika. Cilj razvoja je ponajprije vi a otpornost na napetosnu, to kastu koroziju, koroziju u rasporu i to sve inducirano kloridnim ionima. Taljenje, lijevanje, hla enje i toplinska obrada kod proizvodnje odljevaka od dupleks ljevova mora se proizvoditi posebno pa ljivo, jer to sve utje e na njegova kona na svojstva. Od naro itog zna enja je visoki stupanj isto e taline tj. nizak sadr aj prate ih elemenata kao i to manje rasipanje vrijednosti udjela legirnih elemenata. [4]

Sli ka 2. 3. Mi kr ost rukt ur a dupl eks eli ka [4] 6

6) Austenitni elici legirani du ikom Legiranjem austenitnih elika du ikom do 0,2 % mogu se odre ena svojstva tih materijala pobolj ati. Djelovanje du ika se mo e ocijeniti na vi e na ina: du ik je izraziti austenitotvorac, du ik sprje ava nastajanje -ferita, a mo e u odre enim uvjetima prije i u -fazu, du ik djeluje na pove anje granice razvla enja i do 50 % pri 20 C odnosno 30 % pri 100 C, te pove ava otpornost interkristalnoj i rupi astoj koroziji. [4]

2.2. Utjecaj legiraju ih elemenata na svojstva austenitnih elika Brojni strojni elementi tijekom svoje uporabe izlo eni su vrlo visokim, esto i

promjenjivim optere enjima, koja u njima izazivaju naprezanja znatno vi a od vrsto e uglji nih elika. Tako visoka optere enja i naprezanja mogu podnijeti samo legirani elici. Za razliku od nelegiranih elika, legirani elici uz eljezo i ugljik sadr e u odre enim koli inama jedan ili vi e legirnih elemenata [7]. Legirne elemente dijelimo na [7]:-

gamagene, koji stabiliziraju fazu (Mn, Ni, Co, Cu) fazu (Si, Cr, W, Mo, V, Ti, Nb, Ta, Zr, B)

- alfagene, koji stabiliziraju

Gamageni elementi za razliku od alfagenih snizuju visinu temperaturne A1 pretvorbe austenita u ferit. to je koli ina legirnog elementa ve a ove su promjene vi e izra ene, slika 2.4.

Slika 2.4. Utjecaj legirnih elemenata na temperaturu A1 [7] 7

KROM (Cr) je osnovni element koji karakterizira nehr aju e i vatrootporne elike tj. on pobolj ava njihovu otpornost prema koroziji. Ve pri sadr aju od 5 % Cr elik pokazuje povi enu postojanost prema kemijskoj koroziji, ali da bi elik zaista postao nehr aju i treba pove ati koncentraciju na 12 do 13 % kroma. Formiranjem tanke povr inske opne oksida kroma titi se metal od daljne oksidacije. Krom kao alfageni element tj. stabilizator -faze, su ava podru je koje se prostire u temperaturnom intervalu izme u 900 i 1400 C [4]. UGLIK (C) stvara sa ostalim sastojcima legure Fe-Cr vi e kompleksnih karbida. Karbid kroma formira se u ovim legurama pri malim koncentracijama kroma (Cr 10 %), a pove anje njegove koncentracije u legurama dovodi do stvaranja kromom oboga enih karbida tipa (Cr,Fe)7C3 i (Cr,Fe)4C4. Povi enje vrsto e povi enjem ugljika u eliku ne dolazi do izra aja u austenitnim i feritno-austenitnim elicima, jer ne posjeduju mogu nost fazne transformacije. U vatrootpornim i prema puzanju otpornim austenitnim elicima sadr aj ugljika povisuje vremensku zateznu vrsto u, a u elicima ilavim i na temperaturama ispod 0 C sni ava temperaturu Ms uslijed svojeg djelovanja na stabiliziranje austenita. Ms kao temperatura predstavlja mjerilo za stabiliziranost austenita na niskim temperaturama [4]. NIKAL (Ni) je gamageni element tj. stabilizator gama faze koji te i povi enju prokaljivosti elika i sni ava kriti nu brzinu kaljenja. Uvo enjem nikla u sustav Fe-C pri 18 % kroma iri se gama podru je i dovodi do nestajanja podru ja nani e, slika 2.5 [4]. i + karbidi pomi u i eutektoidnu to ku

Sli ka 2. 5. Utjecaj ni kl a na i r enj e

podr u j a u eliku s a 18 % kroma [ 4]

8

MANGAN (Mn) je tako er gamageni element, povisuje stabilnost austenita u austenitnim Cr-Ni elicima. Mangan mo e djelomi no ili u potpunosti zamijeniti nikal. To je element koji najvi e pove ava prokaljivost. Nedostatak mu je to pove ava osjetljivost pregrijavanju pa austenitno zrno brzo poraste, a time pada ilavost. Postoje austenitni Cr-Mn i Cr-Ni-Mn elici koji u ve ini slu ajeva imaju dvofaznu strukturu. s istim Cr-Ni elicima. SILICIJ (Si) je alfageni element koji povisuje postojanost oksidacije austenitnih Cr-Ni elika pri djelovanju agresivnih plinova u uvjetima povi enih temperatura. Sli no kromu i ovaj element doprinosi stvaranju feritne faze. Previska koncentracija Si pove ava sklonost ka pojavi pukotina austenitnih elika pri povi enim temperaturama. Zato je potrebno ograni iti sadr aj Si u austenitnim elicima da bi se sprije ilo stvaranje pukotine u procesu zavarivanja. ALUMINIJ (Al) kao alfageni element sli no siliciju titi metal od oksidacije pri visokim temperaturama. Ograni ava se njegov sadr aj u elicima predvi enim za zavarivanje da bi se izbjegla povi ena sklonost ka pojavi pukotina. MOLIBDEN (Mo) kao alfageni element stabilizira alfa fazu. To je element koji odre uje strukturno stanje elika i tako er doprinosi kemijskoj postojanosti elika u nekim korozionim sredinama npr. u nekim kiselinama prema kojima je postojanost kroma nedovoljna. Sadr aj Mo u austenitnim elicima iznosi 2 do 3,5 %. Pri ovim koncentracijama Mo pokazuje bitan utjecaj na strukturu elika pa ga treba uzeti u obzir. Molibden povisuje plasti nost austenita pri visokim temperaturama pa prema tome sni ava njegovu sklonost ka pojavi toplih pukotina. TITAN (Ti) se uvodi u austenitne elike u cilju suzbijanja tetnog utjecaja ugljika. Ovaj element ima ve u sklonost prema ugljiku od kroma i stvara karbide titana koji prethode stvaranju i izlu ivanju karbida kroma na temperaturama iznad 450 C. Titan sprje ava osiroma enje austenita kromom po granicama zrna, a to se smatra osnovnim uzrokom interkristalne korozije. Titan je sna an alfageni element, a njegov sadr aj u ovim elicima iznosi od 0,4 do 0,5 % tj. oko etiri puta je ve i od sadr aja ugljika. elici s manganom, razvijeni u doba nedostatka nikla, danas su bez zna aja s obzirom na te ko e u njihovoj proizvodnji u usporedbi

9

NIOBIJ (Nb) u austenitnim elicima ima istu ulogu kao titan tj. sprje ava stvaranje i izlu ivanje karbida kroma zahvaljuju i svojoj visokoj sklonosti prema ugljiku. Dopu teni sadr aj niobija, koji je kao i titan alfageni element, u elicima je deset puta ve i od sadr aja ugljika. Me utim, u austenitnim elicima tipa 18Cr-8Ni ne preporu ava se ve a koncentracija Nb od 1 %. DU IK (N) utje e na austenitne elike sli no ugljiku i niklu i ima sna no gamageno djelovanje kao i ovi elementi. Du ikom se mo e potpuno ili djelomi no zamijeniti nikal u nehr aju im elicima u slu aju nesta ice ovog metala, 1 % N pribli no 10 % Ni. Tako er du ik usitnjava feritna zrna. VOLFRAM (W) kao alfageni element nema neposrednog utjecaja na korozionu postojanost elika. On se uvodi u sustav elika u cilju povi enja mehani kih osobina pri visokim i niskim temperaturama. BAKAR (Cu) ima slabo izra eno gamageno djelovanje i ne pokazuje bitan utjecaj na strukturu nehr aju ih elika. Uvodi se u cilju pobolj anja kemijske postojanosti u nekim korozivnim sredinama. Bakar slovi op enito kao tetni element u eliku, jer uzrokuje opasni crveni lom do kojeg dolazi zbog oksidacije. Nastali oksidi su tvrdi uklju ci koji se pojavljuju na granicama zrna usljed ega br e dolazi do loma. Bakar pro iruje -podru je elika, ali mu je topivost u eliku ograni ena. U austenitnim Cr-Ni-Mo elicima povisuje korozijski otpor prema sumpornoj i fosfornoj kiselini i dodaje se u nekim slu ajevima do 2 %.

10

3. KOROZIJA AUSTENITNIH ELIKARazli iti su problemi koji se mogu pojaviti u podru ju zavarenog spoja kao posljedica ili usljed nepo tivanja nekog od zahtjeva tehnologije zavarivanja austenitnih elika, odnosno zbog neprimjerenih uvjeta u ekspolataciji zavarene konstrukcije, ili kona no kao sama posljedica ve poznatih nedostataka ovih elika. Svi se ti problemi mogu podjeliti u 3 velike skupine [5]: a) korozijske pojave b) tople pukotine c) izlu ivanje sigma faze a) Austenitni elici, naro ito u podru ju zavarenog spoja, mogu postati podlo ni, ako su za to ostvareni preduvjeti, interkristalnoj, rupi astoj, napetosnoj, lokalnoj, a i ostalim oblicima korozija, slika 3.1.

Slika 3.1. Shematski prikaz oblika korozije [5]

Zavareni spojevi od austenitnog elika u uvjetima eksploatacije u agresivnoj okolini uz povi ene napetosti mogu postati skloni napetosnoj koroziji. Uz ostale uvjete, sadr aj ugljika u eliku je presudan za pojavu sklonosti koje mogu dovesti do pojave interkristalne korozije u podru ju zavarenog spoja. U uvjetima ekspoloatacije u halogenim medijima kao to su klor, brom i fluor zavareni spoj od austenitnih elika mo e postati posebno neotporan na rupi astu koroziju. [5]

11

b) elici iste austenitne strukture pri skru ivanju tijekom zavarivanja skloni su nastanku toplih pukotina. Fizikalna svojstva toplinske vodljivosti i istezljivosti tih elika, te sklonost stvaranju niskotaljivih spojeva sumpora s niklom mogu rezultirati nastajanjem toplih pukotina u metalu zavara. Sumpor i fosfor, koji nepovoljno utje u na otpornost toplim pukotinama, imaju manju rastvorivost u austenitu pri visokim temperaturama. Ti elementi stvaraju spojeve niska tali ta, ije segregacije, za poja anog stezanja u posljednjem stadiju skru ivanja, izazivaju iniciranje pojave me ukristalnih toplih pukotina, slika 3.2.

Slika 3.2. Nastajanje toplih pukotina [5]

Djelotvoran na in sprje avanja tog u inka, uz pa ljiv izbor uvjeta zavarivanja i primjene odgovaraju e tehnike, je ispravan izbor dodatnog materijala koji u metalu zavara osigurava sadr aj delta ferita, naj e e 4-12 %. To svojstvo austenitnih elika prema stvaranju udjela -ferita u metalu zavara i do 15 %, ocjenjuje se pozitivno u smislu sprje avanja nastalih toplih pukotina. Takva struktura metala zavara smanjuje opasnost od stvaranja segregacija niskog tali ta i jo uvijek je najbolje rje enje protiv stvaranja toplih pukotina. Udjel -ferita se mo e regulirati legirnim elementima. Stabiliziraju i elementi pove avaju udjel -ferita ime se smanjuje radnja loma metala zavara, korozijska otpornost, a pove avaju se magneti nost, vrsto a te sklonost nastanku intermetalnih krhkih spojeva. [5]

12

c) Pored karbida i nitrida u austenitnim elicima tijekom zavarivanja se mogu izlu ivati i intermetalne faze. Od intermetalnih faza u zoni taljenja i zoni utjecaja topline naj e e nastaju sigma ( ) i chi ( ) faza. -faza je kromom bogata, tvrda i nemagneti na intermetalna faza koja ima tetragonalnu, prostorno centriranu kristalnu strukturu. U visokolegiranim elicima sastav -faze se mijenja. Postoji 50-ak -faza, ali je najpoznatija eljezo-krom -faza sa strukturnom formulom FeCr i s oko 48 % kroma. Kada je sadr aj kroma manji od 14-15 %, ne dolazi do nastanka -faza ako u eliku nije prisutan molibden, titan ili vanadij. Sklonost nastanku -faza raste s pove anjem sadr aja kroma i molibdena, pri emu molibden ima 4-5 puta ve i utjecaj od kroma. Nastanak -faza zahtijeva difuziju brojnih elemenata te je favoriziran prisutno u elemenata koji tvore ferit. Na stvaranje -faza bitno utje e mogu nost difuzije kroma jer da bi nastala potrebno je lokalno pove anje sadr aja kroma s oko 20 na 48 %. Budu i je krom lak e topiv u feritu nego u austenitu najprije dolazi do izlu ivanja i rasta -faze u -feritu. -faza smanjuje istezljivost i ilavost elika, tako er smanjuje korozijsku postojanost jer zbog kromom bogate -faza dolazi do osiroma enja kromom u okolnom podru ju [6]. Shematski prikaz nastanka i rasta -faze prikazuje slika 3.3.

Slika 3.3. Shematski prikaz nastanka i rasta -faze [6]

-faza je intermetalna faza koja mo e nastati na temperaturama izme u 730 i 1010 C samo kad u eliku ima molibdena. -faza negativno djeluje na ilavost. Budu i da -faza nastaje br e od -faze esto predstavlja nukleus za nastanak -faze u koju se potpuno pretvara duljim zadr avanjem na povi enim temperaturama [6]. 13

3.1. Interkristalna korozija Nedostatak austenitnih elika je njihova sklonost interkristalnoj koroziji. Interkristalna korozija predstavlja jedan od uzroka nedovoljne zavarljivosti elika, namijenjenih za izradu opreme, kod koje se postavlja zahtjev visoke korozijske postojanosti. Do ove korozije dolazi ako se ovi elici griju u kriti nom podru ju izme u 500 i 700 C. Na tim temperaturama omogu ena je difuzija, pa se zadovoljava sklonost kroma stvaranju karbida. Nastali kromovi karbidi izlu e se na granicama austenita koji je uz granice zbog toga osiroma en. Ako koncentracija Cr padne ispod 12 % u agresivnom mediju dolazi do korozije, slika 3.4. U korozivnoj sredini napreduje korozija uz granice naru avaju i vezu me u zrncima. Osjetljivost elika prema interkristalnoj koroziji ovisi od velikog broja faktora, a naro ito od kemijskog sastava elika i trajanja njegovog zadr avanja na kriti nim temperaturama.

Slika 3.4. Shematski prikaz interkristalne korozije: [8] 1- korozivni medij 2 - pasivni sloj (film) 3 - Cr-karbidi: a - kontinuirano izlu eni, b - mjestimi no izlu eni 4 - podru je osiroma eno kromom 5 - interkristalna korozija

Eksperimenti Baina i Aborna dokazuju da se kriti na zona osjetljivosti pribli ava ni im temperaturama sa pove anjem vremena zadr avanja. Istovremeno se sa pove anjem vremena zagrijavanja povisuje osjetljivost ka interkristalnoj koroziji. Ispitivanjem osjetljivosti nehr aju ih elika prema koroziji, koja se ocjenjuje prema dubini korozije u ovisnosti od trajanja zadr avanja na datoj temperaturi, ustanovljeno je da osjetljivost prema koroziji prolazi 14

kroz maksimum, a zatim se ponovo smanjuje. Na slici 3.5. prikazan je karakter promjene osjetljivosti prema interkristalnoj koroziji elika sa 0,08 % ugljika pri 650 C [8].

Slika 3.5. Promjena osjetljivosti prema interkristalnoj koroziji u ovisnosti o trajanju zadr avanja pri ispitivanju austenitnog elika tipa 18Cr-9Ni ( 0,08 % C) pri 650 C [8]

Iz dijagrama na slici 3.6 se vidi ovisnost intenziteta izlu ivanja karbida o sadr aju ugljika u eliku pri dugotrajnom zagrijavanju. Uo ava se da je sklonost ka izlu ivanju karbida jednaka nuli pri sadr aju ugljika manjem od 0,02 %.

Slika 3.6. Utjecaj sadr aja ugljika na intenzitet izlu ivanja karbida u austentnom eliku pri 650 C u vremenu od 1000 h (prema Bain i Abomu) [8] 15

3.2. Povi enje postojanosti austenitnih elika protiv interkristalne korozije

Izlu ivanje karbida kroma ovisi od mnogih faktora od kojih su najva niji [8]: - utjecaj kemijskog sastava elika, - utjecaj trajanja zadr avanja u podru ju kriti nih temperatura, - utjecaj stabiliziraju ih elemenata, - utjecaj mikrostrukture, - utjecaj termi ke i mehani ke obrade.

a) Utjecaj kemijskog sastava elika Obzirom da izlu ivanje karbida po granicama zrna ima odlu uju i utjecaj na pojavu interkristalne korozije, cjelokupnim problemom dominira utjecaj ugljika. Zbog toga, efikasno sredstvo za smanjenje osjetljivosti elika prema koroziji treba biti sni enje sadr aja ugljika. Uo eno je da nehr aju i elici tipa 18Cr-8Ni sa sadr ajem ugljika ispod 0,02 % nisu podlo ni interkristalnoj koroziji pri bilo kojim re imima zagrijavanja i hla enja u intervalu kriti nih temperatura. Me utim, proizvodnja nehr aju ih elika sa veoma niskim sadr ajem ugljika povezana je sa izvjesnim tehnolo kim te ko ama, npr. neophodno u topljenja i lijevanja u vakuumu. Drugi problem je velika vjerojatnost pojave martenzitne strukture koja spoj ini krhkim. Naime, ve i mala oksidacija kroma pomi e to ku koja odgovara eliku 18Cr-8Ni sa veoma niskim sadr ajem ugljika iz podru ja metastabilnog austenita u podru je martenzitnih struktura. Zbog toga je za niskouglji ne Cr-Ni elike potrebno pove ati sadr aj kroma u cilju dobijanja metala sa dvofaznom austenitno-feritnom strukturom. Utjecaj kroma detaljno je prou en u radu Bastiona i Dedieua, koji su ustanovili neophodan omjer izme u sadr aja C i Cr u austenitnim elicima, a u cilju sprije avanja interkristalne korozije. Za austenitne elike sa pribli no 10 % Ni, omjer izme u maksimalnog sadr aja kroma i ugljika dat je izrazom [ 8 ] : Cr > 80C + 16,8 (3.1)

U skladu s ovim izrazom u klasi nom eliku sa 18 % Cr, sadr aj C treba biti manji od 0,015 %, a pri ve em % Cr, mo e se dozvoliti izvjesno pove anje % C, bez opasnosti da e do i do smanjenja postojanosti elika prema interkristalnoj koroziji. Nikal, za razliku od kroma, 16

povisuje osjetljivost austenitnih elika prema interkristalnoj koroziji. Usljed toga, potrebno je pri povi enju koncentracije nikla u elicima ovog tipa smanjiti koncentraciju ugljika da bi se izbjegla interkristalna korozija usljed izlu ivanja karbida. Molibden, sli no kromu, pokazuje povoljan utjecaj. Dodavanjem ovog elementa usporavaju se procesi izlu ivanja karbida i dopu ta vi a koncentracija ugljika u eliku [8]. b) Utjecaj trajanja zadr avanja u podru ju kriti nih temperatura Uo eno je da sa pove anjem trajanja zadr avanja kriti no podru je temperatura povi ene osjetljivosti prema interkristalnoj koroziji neznatno se pomi e ka stanju ni ih temperatura. Ispitivanjem elika kemijskog sastava: Krom......................................18,2 do 18,5 %, Nikal......................................10,6 do 11 %, Du ik......................................0,043 do 0,05 %, Promjenjivi sadr aj ugljika....0,05 do 0,027 %, zagrijavanog do temperature 750 C, s ciljem da se odredi trajanje zadr avanja koje je neophodno za po etak interkristalne korozije, koja se otkriva metalografskom analizom izbrusaka poslije nagrizanja Straussova reagensa (otopina bakrova sulfata koja sadr i sumpornu kiselinu), dalo je kao rezultat dijagram na slici 3.7.

Slika 3.7. Utjecaj ugljika na osjetljivost elika prema interkristalnoj koroziji u ovisnosti o temperaturi i trajanju zadr avanja (prema Binderu ) [ 8 ] 17

Temperatura 750 C odgovara maksimalnoj osjetljivosti elika prema interkristalnoj koroziji. Pri temperaturama iznad i ispod 750 C trajanje kriti nih zadr avanja je mnogo ve e. Binder je ispitao usporavanje procesa interkristalne korozije u austenitnom eliku pomo u molibdena. Ispitana su dva elika: jedan sa sadr ajem 18% Cr, 15% Ni i 0,03 % C bez Mo i drugi istog sastava, ali sa 2% Mo. Kao rezultat dobijen je dijagram na slici 3.8.

Slika 3.8. Utjecaj molibdena na osjetljivost elika prema interkristalnoj koroziji [8] elik 1: C = 0,26, Cr = 18, Ni = 15, N1 = 0,027, Mo = 0 elik 2: C = 0,30, Cr = 17,8, Ni = 14.4, N2 = 0,024, Mo = 2

Maksimalna osjetljivost prema interkristalnoj koroziji odgovara temperaturi 750 C pri trajanju nagrizanja u reagensu Straussa: - oko 40 sekunda za elike bez Mo, - 6 do 7 minuta za elike sa 2 % Mo.

c) Utjecaj stabiliziraju ih elemenata Tehnolo ke pote ko e, koje su povezane sa proizvodnjom elika koncentracije ugljika manje od 0,02 %, prinudile su metalurge da uvedu u austenitne elike legiraju e elemente stabilizatore, npr. titan i niobij, koji imaju ve i afinitet prema ugljiku od kroma. Izlu ivanje karbida titana (TiC) i niobija (NbC) zaustavlja proces stvaranja karbida kroma (Cr4C), pa prema tome sprje ava osiroma enje kromom vrstog rastvora po granicama zrna. Koli ina stabiliziraju ih elemenata odre uje se koli inom potrebnom za stvaranje jedino karbida titana, 18

to odgovara omjeru Ti / C = 4 i gubicima ovog elementa usljed stvaranja nitrida titana. Zato se uzima da je sadr aj stabiliziraju eg titana u eliku est puta ve i od sadr aja ugljika. Za stvaranje karbida niobija dovoljan je omjer Nb / C = 8, ali iz istih razloga on se uzima jednak 10. Pri REL zavarivanju uvo enje titana u elektrode nije efikasno jer titan lako oksidira i prelazi u obliku oksida u trosku. Niobij je manje podlo an oksidaciji i zato se uvodi kao stabiliziraju i element u oblogu elektroda za REL zavarivanje. [8] d) Utjecaj mikrostrukture Prisustvo -ferita snizuje temperaturu korozijske osjetljivosti austenitnih elika. Ulogu ferita u procesu usporavanja interkristalne korozije obja njava nekoliko hipoteza [8]: - u prisustvu ferita ugljik se koncentrira u obje faze, a tako er po granicama feritnih oto i a koja okru uju austenitno zrno. Zadr avanje u kriti nom temperaturnom intervalu doprinosi izlu ivanju po ev od feritnih polja ili u unutra njosti ovih oto i a, ograni avaju i time osiroma enje austenita kromom. - koncentracija kroma vi a je u feritu nego u austenitu, a ferit oboga en kromom bolje se suprostavlja interkristalnoj koroziji, - kristalna re etka ferita manje je kompaktna od re etke austenita pa je brzina difuzije kroma u njoj ve a, prema tome do regeneracije treba do i prije po etka korozije, - u prisustvu ferita koli ina izlu enih karbida u odnosu na ukupnu povr inu zrna ferita i austenita je manja jer je ukupna povr ina dviju faza znatno ve a, - ako pojedini dijelovi granica austenitnih zrna nisu zaposjednuti feritom onda izlu eni karbidi ne formiraju neprekidnu mre u pa e usljed toga napredovanje interkristalne korozije biti ograni eno. e) Utjecaj toplinske i mehani ke obrade Austenitni elik zagrijan iznad 750 C u stanju je sporo rastvoriti izlu ene karbide, pa prema tome mo e se zadr ati austenitna struktura pri brzom hla enju sa ove temperature. Ako je ovo mogu e, onda austenitizacija pri temperaturama iznad 950 do 1000 C ubrzava proces rastvaranja karbida, a brzo hla enje na zraku sprje ava izlu ivanje karbida. U ovom slu aju zavareni spoj postaje neosjetljiv prema interkristalnoj koroziji. [8]

19

Slika 3.9. Shematski prikaz: a) senzibilizirana struktura, b) struktura istog elika nakon stabiliziraju eg arenja i brzog hla enja, c) struktura elika stabliliziranog titanom [8]

Dugotrajno zadr avanje austenitnih elika, preko 1000 sati, pri 650 do 700 C doprinosi regeneraciji strukture usljed difuzije kroma i ugljika. Prethodna hladna deformacija metala zna ajno ubrzava proces regeneracije. Pri hladnoj deformaciji podru je sklonosti ka izlu ivanju karbida se su ava. Na slici 3.10. uo ava se podru je osjetljivosti arenog austenitnog elika prema interkristalnoj koroziji, a to je povr ina ABC, a za hladno deformirani elik ovo podru je odgovara povr ini A'B'C'. [8]

Slika 3.10. Osjetljivost interkristalnoj koroziji uslijed hladne deformacije elika 18Cr-8Ni [8] 20

4. POSTUPCI ZAVARIVANJA AUSTENITNIH ELIKA4.1. Zavarljivost austenitnih elika Posebnu pa nju treba obratiti zavarivanju austenitnih elika zbog osjetljivosti na pukotine prilikom rastapanja i o vr avanja. Pukotine se pojavljuju na razli itim mjestima ovisno o orijentaciji zavara, kao to su pukotine u centralnoj liniji, tranverzne pukotine i mikropukotine u donjem sloju metala ili pukotine nastale u zoni utjecaja topline. Ove pukotine se javljaju uglavnom zbog niskog topljenja teku e faze, koja dozvoljava grani nim dijelovima da se odvoje uslijed toplinskog naprezanja za vrijeme o vr avanja ili hla enja. ak i sa ovim nedostatkom, sklonosti ka stvaranju pukotina, austenitni elici se generalno smatraju najbolje zavarljivim od nehr aju ih elika. Zbog njihovih fizi kih svojstava reakcija tokom zavarivanja je druga ija od feritnih i martenzitnih elika. Na primjer, toplinska provodljivost austenitnih legura otprilike je upola manja od feritnih legura. Zbog toga je ulazna zavariva ka toplina da se postigne isto prodiranje metala upola smanjena. Postotak toplinske ekspanzije austenita je za 30 do 40 % ve i nego kod ferita, a to rezultira smanjenjem distorzije i naprezanja tokom zavarivanja. Rastopljeni metal je ve eg viskoziteta nego kod feritnih ili martenzitnih elika to omogu ava sporiji tok rastopljenog metala i austenitne legure te je time smanjena mogu nost difuzije. [9] 4.2. Ru no elektrolu no zavarivanje oblo enom elektrodom - REL Ru no elektrolu no zavarivanje oblo enom elektrodom je postupak spajanja metala topljenjem oblo ene elektrode i dijela osnovnog metala u elektri nom luku koji se uspostavlja i odr ava izme u radnog komada (osnovnog metala) i elektrode, slika 4.1. Topljenjem jezgre elektrode osigurava se dodatni materijal za popunu lijeba, a topljenjem, sagorijevanjem i isparavanjem obloge osigurava se za tita metalne kupke od okolnih plinova i zraka. Istopljeni sastojci obloge se mije aju sa rastopljenim metalom prije nego to isplivaju na povr inu, jer imaju manju gusto u od metalne kupke, i o vrsnu u obliku troske. Troska titi metal zavara od utjecaja okoline i usporava njegovo hla enje, a nakon zavarivanja se uklanja eki em. [10]

21

Slika 4.1. Shematski prikaz REL postupka zavarivanja [10]

Izvori struje zavarivanja nazivaju se i strojevi za zavarivanje. Daju struju potrebne jakosti i napona za zavarivanje. Koriste se etiri osnovna tipa izvora struje, a to su generatori, transformatori, ispravlja i i inverteri. Svaki izvor struje za zavarivanje ima odre eni odnos napona i jakosti struje za pojedino optere enje. Ovaj odnos naziva se stati ka karakteristika izvora, slika 4.2. Strojevi za ru no vo enje elektrode imaju strmu stati ku karakteristiku. U radnom podru ju jakost struje je prakti ki konstantna, to zna i da je i brzina taljenja konstantna. Istovremeno, relativno velike promjene duljine luka uzrokuju ve e promjene napona, ali ne i jakosti struje. Zajedni kim ucrtavanjem stati kih karakteristika luka i izvora struje dobiva se radna to ka sistema. Jakost struje koja se dovodi na elektrodu postavlja se prema uputama proizvo a a koje su otisnute na svakoj kutiji elektroda. Pribli no se mo e postaviti jakost od 3040 A po milimetru promjera elektrode. [11]

Slika 4.2. Stati ka karakteristika izvora struje [11] 22

Drugi va ni element REL procesa je elektroda. Danas se najvi e koriste oblo ene elektrode s metalnom jezgrom koja se tali tokom zavarivanja i prenosi u zavar. Koriste se jo i cijevaste, pra kom punjene elektrode, te vrlo rijetko i gole metalne elektrode. U nekim specifi nim radovima koriste se i grafitne ili ugljene elektrode koje se tokom zavarivanja ne tale. Izbor elektrode predstavlja najzna ajniji korak za postizanje eljene kvalitete zavara. Obi no se izabiru elektrode srodnog kemijskog sastava kao i materijal kojeg se zavaruje, a koje e zavarivanjem dati spoj jednake ili ve e vrsto e od zavarenog materijala. Mogu e je zavarivati materijale i elektrodama potpuno druga ijeg kemijskog sastava ako mije anjem elektrode i materijala ne nastaju u krutnini krhke faze. U nekim slu ajevima, naro ito kod kutnih zavara, mogu e je upotrebiti elektrode ni e vrsto e od zavarivanog materijala, a potrebnu vrsto u dobiti pove anim presjekom zavara. Elektrode su obi no okrugle ice promjera 2-5 mm, duljine 250-600 mm, oblo ene mineralnom prevlakom razli ite debljine. Obloga se sastoji od ve eg broja razli itih minerala, a mogu e je i dodavanje eljeznog pra ka i predlegura sve povezano mineralnim vezivom. Elektrode se obla u blatnom pastom ekstruzijom iz pre a ili umakanjem u smjesu. Svje e elektrode se su e i peku u tunelskim pe ima tako da obloga vrsto prianja uz icu. Prevladavaju i minerali u ici daju i neka karakteristi na svojstva, tako da se elektrode obi ava razvrstavati na kisele u kojma je prevladavaju i sastojak Si-oksid, rutilne s Ti-oksidom (rutilom), celulozne s organskom tvari do 20 % te bazi ne sa CaCO3 (vapnenac) i CaF2 (fluorit). Vrsta obloge utje e na stabilnost luka, metalur ku reakciju i za titu luka. Na vrsto u zavara najvi e utje e kemijski sastav elektrode. Elektrodna ica je u pravilu vi e legirana od materijala kojeg se zavaruje da bi mogla dati bolja ili jednaka svojstva od osnovnog materijala u zavarenom stanju bez termomehani ke obrade koju je imao osnovni materijal. Uloga obloge elektrode je vi estruka: stabilizira elektri ni luk, titi kapljice metala i kupku zavara od zraka, pro i ava ili legira talinu nakon taljenja u trosku. [11]

23

4.3. Zavarivanje taljivom elektrodom pod za titom plina - MIG/MAG Elektrolu no zavarivanje topljivom elektrodnom icom pod za titom plina je postupak spajanja metala topljenjem i o vr avanjem dijela osnovnog i dodatnog metala (elektrodna ica) pri emu se za za titu rastopljenog metala koriste inertni i aktivni plinovi, ili njihove mje avine. Ovisno o vrsti za titnog plina elektrolu no zavarivanje topljivom elektrodom se skra eno obilje ava kao MAG (Metal Activ Gas) ili MIG (Metal Inert Gas), pri emu se kod MAG postupka kao za tita koristi CO2 ili mje avina plinova koja se pona a kao aktivni plin, a kod MIG postupka Ar, He ili mje avina plinova koja se pona a kao inertni plin [10]. Zavaruje se istosmjernom strujom "+" na elektrodi. Izvor struje ima polo enu stati ku karakteristiku to omogu ava brzu regulaciju duljine luka uz konstantnu brzinu dobave elektrodne ice. Duljina luka se ustali kada se izjedna e brzine dobave i taljenja ice. Mala promjena duljine luka (na primjer zbog podrhtavanja ruke koja dr i pi tolj za zavarivanje) izaziva veliku promjenu jakosti struje, a time i brzine taljenja elektrode. Ionizacija luka u istim plinovima je slaba pa se ne mo e koristiti izmjeni na struja za stabilno odr avanje luka. ica se s koluta dovodi u pi tolj zajedno sa za titnim plinom, slika 4.3. Elektrodnu icu kroz kabel gura pogonski elektromotor pomo u nazubljenih kota i a ili impulsnim dodava em. Pi tolji za zavarivanje ja im strujama hla eni su vodom. Postoje i pi tolji s prstenastom usisnom sapnicom oko glavne sapnice, koji mogu odmah odvoditi dim i plinove nastale zavarivanjem [11].

Slika 4.3. Shema MIG/MAG procesa [10] 24

Elektrodna ica izra uje se hladnim vu enjem na potrebni promjer, a postoje i uplje ice s jezgrom punjenom bazi nim ili rutilnim pra kom. Ve ina punjenih ica koristi i za titni plin, ali ima i ica koje su dovoljno za ti ene izgaranjem pra kaste jezgre, pa su pogodne za terenski rad. ice za tvrdo navarivanje su esto punjene jer se legiranje zavara posti e pomo u pra ka. Punom icom se mo e raditi u svim polo ajima, dok se punjenom radi u vodoravnom i vertikalnom polo aju [11]. Osnovni na ini prijenosa dodatnog materijala su prijenos u mlazu, kratkospojeni prijenos i prijenos u krupnim kapima. U novije vrijeme je razvijen itav niz novih na ina prijenosa dodatnog materijala od kojih je najpoznatiji impulsni prijenos. Prijenos u mlazu je mogu e posti i strujom ja ine ve e od neke grani ne vrijednosti, i to prvenstveno u za titi Ar (ili He), jer se u za titi CO2 dodatni materijal rasprskava (kod elika je potrebno bar 80 % Ar u smjesi, a kod ne eljeznih materijala ist Ar). Prijenos u mlazu je pogodan za zavarivanje debljih limova, jer koristi velike jakosti struje. Kratkospojeni prijenos ili prijenos pomo u kratkih spojeva se posti e primjenom najmanjih jakosti struje i najmanjih promjera ice. Na ovaj na in se dobijaju zavari malog presjeka koji se brzo hlade to je pogodno za spajanje tankih limova. Osim toga, kratkospojeni prijenos je pogodan za spajanje ve ih otvora lijeba i za spojeve kod kojih se zahtjevaju to manje deformacije jer se ovakvim lukom unosi mala koli ina topline. Prijenos u krupnim kapima je po svim karakteristikama izme u prethodna dva. Ovakav prijenos dodatnog materijala se javlja prvenstveno pri upotrebi CO2, a jakost struje i napon luka ine me upodru je u odnosu na prethodna dva na ina prijenosa. Kvalitet spoja je po pravilu lo iji zbog nedovoljnog uvarivanja. Osim ova tri na ina prijenosa dodatnog metala, sve ve u primjenu ima impulsni prijenos, koji po kvalitetu mo e dosti i TIG zavarivanje. Osnovna odlika ovog na ina prijenosa je mogu nost reguliranja veli ine kapi u ovisnosti o frekvenciji kapanja. Luk je bez kratkog spoja i ostvaruje se impulsnom strujom iz pomo nog izvora. U estalost impulsa, a time i broj kapi u odre enom vremenskom periodu, mo e se pode avati. [10]

25

4.4. Zavarivanje netaljivom elektrodom pod za titom plina - TIG Kratica TIG pod kojom je ovaj proces naj e e poznat dolazi od engleskog naziva Tungsten Inert Gas (tungsten je volfram u anglosaksonskoj terminologiji). Kod ovog procesa se elektri ni luk uspostavlja izme u netaljive (u smislu tro enja) volframove elektrode i zavarivanog komada, slika 4.4. Kako volfram lako oksidira na visokoj temperaturi, za tita luka i elektrode se osigurava inertnim plinom argonom. U nekim slu ajevima se mo e koristiti i du ik ili helij. Za tita vodikom se prakti ki vi e ne primjenjuje. Spoj se ostvaruje taljenjem osnovnog materijala uz dodavanje ice dodatnog materijala sa strane. Rje e se zavaruje samo protaljivanjem spajanih rubova. Vrh volframove elektrode je rastaljen za vrijeme zavarivanja, ali se ne odvaja od krutog dijela. Izvor struje ima strmu karakteristiku koja omogu ava ru no zavarivanje. Ve ina metala zavaruje se istosmjernom strujom s priklju kom na "-" polu. Elektroda se ne spaja na "+" pol jer se pretjerano zagrijava (anodni pad napona je ve i od katodnog, pa se osloba a i vi e topline na "+" elektrodi). [11]

Slika 4.4. Shematski prikaz elektrolu nog zavarivanja netaljivom elektrodom [10]

Stroj za TIG zavarivanje sastoji se od izvora struje, upravlja ke kutije i eventualno hladnjaka vode za hla enje pi tolja. Izvor mo e biti isti kao i za REL zavarivanje istosmjernom ili izmjeni nom strujom. U upravlja koj kutiji je dodatni visokofrekventni izvor struje koja se 26

superponira na struju zavarivanja. Ova visokofrekventna struja slu i za uspostavu elektri nog luka jer omogu ava probijanje iskre i bez kratkog spoja, to je povoljno jer ne dolazi do o te enja elektrode. Za titni plin se dovodi iz boce preko magnetskog ventila u upravlja koj kutiji, a vodi se kabelom na pi tolj za TIG zavarivanje. U pi tolj se dovodi i rashladna voda za zavarivanje strujama ja im od 150 A. Sapnica je od vatrostalne keramike. Tehnika zavarivanja je vrlo sli na tehnici kod plinskog zavarivanja. Pi tolj se dr i blago nagnut dok se rubovi ne rastale, zatim se doda ica u kupku i otali potreban dio ice. Ponovno se pribli i pi tolj i grije talinu dok se rubovi i dodatak ne stope. Elektri ni luk je vrlo miran i lijepo se mo e pratiti proces taljenja i stapanja, to omogu ava najkvalitetnije zavarivanje korjenskih zavara. Jakosti struje zavarivanja u rasponu od 40-400 A. Elektrode su od istog volframa za rad s izmjeni nom strujom, dok se za rad s istosmjernom mo e dodavati do 2 % torija zbog bolje termoemisije. Torirane elektrode se ne koriste za postrojenja gdje dolazi do ozra avanja materijala jer mo e nastati radioaktivni izotop torija (u zavar se deponira i neznatna koli ina volframa, a ujedno i torija). Promjeri elektroda kre u se od 0,5 do 4 mm. ice dodatnog materijala moraju biti metalur ki i povr inski iste jer u talini nema mogu nosti pro i avanja zbog inertne atmosfere luka. Promjeri ice su tako er od 0,5 do najvi e 8 mm, a duljina je 1 metar. Kao dodatni materijal mo e se koristi i trake lima koje se mogu izrezati iz otpadaka kod krojenja limova. Va no je napomenuti da je isto a spajanih povr ina tako er neophodna za postizanje kvalitetnih zavarenih spojeva. TIG-om se mo e zavarivati u svim polo ajima, prakti ki sve tehni ke metale i slitine, s izuzetkom onih koje sadr e lako hlapljive komponente. Proces se najvi e koristi za zavarivanje tanjih materijala, korjenskih zavara i cijevi manjeg promjera. Ukoliko se radi na otvorenom koristan je za titni ator da se onemogu i odno enje za titnog sloja argona usljed propuha. Kod zavarivanja visokolegiranih elika i niklovih slitina esto je potrebno za tititi korjensku stranu od pretjerane oksidacije zbog zagrijavanja sa strane lica zavara. Ovo se posti e upuhivanjem argona i s korjenske strane tokom zavarivanja. Kod zavarivanja cijevi i posuda pune se segmenti cijevi ili itava posuda argonom. Argon je neotrovan pli n te i od zraka, ali mo e izazvati smrt gu enjem ako istisne kisik iz radnog prostora. Prije ulaska u prostorije u kojima je kori ten argon potrebno ih je dobro prozra iti [11]. 27

5. STRUKTURNI DIJAGRAMIUsporedno s razvojem materijala, postavljali su se i sve slo eniji zahtjevi u prakti noj primjeni. Danas je poznato vi e stotina razli itih tipova visokolegiranih nehr aju ih elika koji se esto u in enjerskoj praksi dijele na stabilizirane i nestabilizirane, magneti ne i elike i sl. Nisu rijetke podjele ovih materijala i prema nemagneti ne, na vatrotporne

kemijskom sastavu, te prema namjeni, ali ve dugo se prete ito koristi podjela visokolegiranih elika prema strukturi. Uz etiri osnovne skupine visokolegiranih elika, a to su martenzitni, feritni, austenitni te austenitno-feritni ili dupleks elici, u uporabi su stvarnost postali superferitni, superaustenitni, superdupleks te martenzitni elici. Svaka od ovih skupina se dodatno dijeli na podskupine, to prvenstveno ovisi o kemijskom sastavu i primjeni. Ti se materijali i dalje razvijaju i prema svim procjenama stru njaka, uz aluminijske legure i plasti ne materijale, zauzimat e istaknuto mjesto u primjeni korozijskih postojanih konstrukcijskih materijala i po etkom ovoga stolje a. Odabir primjerenih dodatnih materijala za zavarivanje tih elika predstavlja problem, prisutan u svakida njoj zavariva koj praksi. Naime, nerijetko se doga aju ozbiljne havarije, posljedice kojih su visoki tro kovi popravka, ponekad i ekolo ka one i enja, a naj e e su posljedice usljed nedovoljne pozornosti tijekom odabira elektrode, ica, pra kova i sli no. Stru njaci iz podru ja zavarivanja koji se prvenstveno bave odabirom dodatnih materijala za zavarivanje nehr aju ih elika, kao i promjenom postupaka zavarivanja, vrlo esto trebaju procjenjivati ili predvi ati strukturu metala zavara, u ovisnosti o odabiru osnovnog i dodatnog materijala. A kad je rije o strukturnim dijagramima onda se to posebno odnosi na to bolje predvi anje strukture metala zavara od nehr aju ih elika. Mogu e je predvidjeti i eventualne lo e posljedice koje se mogu pojaviti kod pojedine strukturne skupine, npr. sklonost toplim ili hladnim pukotinama, izlu ivanje sigma faze, feritizacija i dr. Strukturni dijagrami su godinama bili tema istra ivanja, tako da uz naj ire kori teni Schaefflerov dijagram kao rezultat vi egodi njih iscrpnih istra ivanja, danas je u uporabi i De Longov, te WRC strukturni dijagram. [12]

28

Schaefflerov dijagram - koristi se od 1949. godine. Danas se s pravom ka e da je to jo uvijek in enjerski putokaz za nehr aju e elike. De Longov dijagram - zna ajno uzima u obzir djelovanja du ika. WRC-1988. dijagram i WRC-1992. dijagram - bitno pro iruje procjene strukture metala zavara s udjelom feritne faze do FN 100. To niji su za procjenu strukture metala dupleks elika. [12]

5.1. Schaefflerov dijagram Schaefflerov dijagram je do danas najvi e kori ten strukturni dijagram i u zavariva koj in enjerskoj praksi najpoznatiji dijagram, slika 5.1. Taj se dijagram prvenstveno koristi za procjenjivanje strukture metala zavara, ali mo e poslu iti i u analizama o tome kako pojedini legirni elementi djeluju u smislu podr avanja pojedine strukturne skupine visokolegiranih nehr aju ih elika. Anton Schaeffler je 1949. godine objavio istra ivanje nakon dugotrajnih ispitivanja mikrostrukture gdje je pratio udjel feritne faze u metalu zavara, te je povezivao udjele feritne odnosno austenitne strukturne faze s kemijskim sadr ajem. Uveo je pojam krom i nikal ekvivalenta putem kojih prikazuje djelovanje feritotvornih odnosno austenitotvornih elemenata. Rezultate istra ivanja prikazao je dijagramom koji i danas Amerikanci nerijetko popularno nazivaju roadmap za nehr aju e elike. Osnovna podjela podru ja Schaefflerovog dijagrama je napravljena ovisno o karakteristi nim strukturama pojedinih skupina visokolegiranih nehr aju ih elika, odnosno austenitu, feritnu i martenzitnu strukturu i njihove me usobne kombinacije, slika 5.1. Ucrtane su jo i linije koje ozna avaju postotak sadr aja ferita u eliku, odnosno u metalu zavara. Schaefflerov dijagram, koji je nastao eksperimentiranjem s REL postupkom, pokazao se vrlo pouzdanim za konvencionalne postupke zavarivanja za elike koji su se prete ito rabili u to vrijeme. [12]

29

Slika 5.1. Schaefflerov dijagram [13]

Osnovna specifi nost Schaefflerovog dijagrama su njegove ose. Na ordinatu se nanose vrijednosti nikal ekvivalenta, dok se na apscisu nanose vrijednosti krom ekvivalenta. Po to se izra unaju vrijednosti Crekv i Niekv za osnovni i dodatni materijal, na osnovu Schaefflerovog dijagrama, se mo e odrediti mikro struktura ava. Pored postoje ih formula za odre ivanje Crekv i Niekv postoje jo mnoge formule za izra unavanje, odnosno modificirane formule. One se o ito razlikuju u to nosti koje se dobijaju tim izrazima. Naj e e kori tene formule za izra unavanje Crekv i Niekv kod Schaefflerovog dijagrama su [13]: (5.1.) (5.2.)

U Schaefflerov dijagram Bystram je ucrtao linije odnosno podru ja mogu ih opasnih pojava kao to su izlu ivanje sigma faze, pojava vru ih pukotina, pogubljenje zrna, zakaljivanje i hladne pukotine. Ove nepovoljne pojave zavise o koordinatama, odnosno o sastavu elika, pa pored strukture daju podatke za izbor uvjeta zavarivanja: na ina i postupka (re ima) zavarivanja, oblika lijeba, dodatnog materijala, stupanj mije anja osnovnog i dodatnog 30

materijala i slijeda zavarivanja. Za Schaefflerov dijagram mo emo re i da je podijeljen na pet podru ja, koja se razlikuju po osobinama. Za izbor dodatnog materijala najpovoljnije je podru je 5, slika 5.2 [12].

Slika 5.2. Karakteristi na podru ja Schaefflerovog dijagrama:[14] 1) podru je pove ane krhkosti poslije toplinske obrade na 500 - 900 C 2) podru je pove ane sklonosti toplim pukotinama 3) podru je pove ane sklonosti hladnim pukotinama u martenzitu, neophodno predgrijavanje 4) ukrupljavanje zrna iznad 1100 C, mala radnja loma na sobnoj temperaturi 5) podru je dobre zavarljivosti Za efikasno kori tenje Schaefflerovog dijagrama da bi se odredio kona ni sastav zavara potrebno je poznavati stupanj mije anja, sastav metala koji se spajaju i sastav dodatnog materijala, odnosno elektrode koja se koristi pri zavarivanju. Sastav samog zavara bi trebao biti u podru ju dobre zavarljivosti, podru je 5, slika 5.2. Mije anje za REL postupak od 25 % je izabrano u ovome primjeru. To pokazuje da tok i postupak koji se koristi za zavarivanje igraju 31

bitnu ulogu u odre ivanju postotka mije anja i u izboru sastava zavarenog spoja. Za pojedine postupke zavarivanja stupanj mije anja ima pribli nu vrijednost. Tako da je za REL 20-25 % mije anje, MIG 20-40 % mije anje, TIG 20-50 % mije anje. Sve ove vrijednosti zavise od niza faktora kao to su jakost struje, nagib elektrode, debljina materijala, vrsta dodatnog materijala i kemijski sastav osnovnog materijala. [13] Uzme li se dupleks elik .4970 kemijskog sastava: 0,1 % C, 24 % Cr, 0,6 % Mn, 1,2 % Si, 1,5 % Al. Iz kemijskog sastava se izra una Ni i Cr ekvivalenta po formulama (5.1) i (5.2) te iz njih dobiju Crekv = 25,8 i Niekv = 3,3. Unose i dobivene vrijednosti Crekv i Niekv u Schaefflerov dijagram dobije se jedna to ka u dijagramu, slika 5.3. Pozicija dodatnog materijala u Schaefflerovom dijagramu dobiva se kao i pozicija osnovnog materijala. Spajaju i te dvije to ke dobivene na osnovi izra una Cr i Ni ekvivalenta, te na osnovu stupnja mije anja dobije se tre a to ka koja odgovara zavaru, odnosno strukturi dobivenog zavara. Da bi zavar pri zavarivanju ovoga elika imao dobra svojstva, odnosno bio u podru ju dobre zavarljivosti Schaefflerovog dijagrama, odabire se elektroda EZ-KROM 20 kemijskog sastava 0,12 % C, 7 % Mn, 19 % Cr, 9 % Ni, kojoj je Crekv = 19 i Niekv = 16,1.

Slika 5.3. Primjer upotrebe Schaefflerovog dijagrama 32

5.2. De Longov dijagram Pri izradi dijagrama Schaeffler se dr ao toga da je sadr aj du ika konstantan, oko 0,6 % i taj element kao austenitizator nije posebno uzet u obzir u izrazu Ni ekvivalenta. To je kasnije, najprije 1956. godine, a onda opet 1973. godine, promijenio De Long koji uzima u obzir sna no djelovanje du ika kao austenitizatora. Udjel du ika se prikazuje imbenikom 30x%N, identi no ugljiku. Tako izrazi za nikal ekvivalent kod De Longova dijagrama glasi: (5.3.)

Taj je dijagram zbog finije podjele (slika 5.4) bitno pobolj ao to nost u procjenjivanju udjela delta ferita u austenitnim elicima, posebno za one elike gdje se udjel feritne faze o ekuje u rasponu 0-15 %. De Longov dijagram je zapravo pove ani dio jednog dijela Schaefflerovog dijagrama koji je preina en zbog sna nog djelovanja du ika. Ukoliko udjel du ika nije poznat, onda se za REL i TIG zavarivanje mo e ra unati s udjelom od 0,06 %, dok se ta vrijednost za MIG zavarivanje uzima 0,08 % [12]. De Longov dijagram nije prikladan za odre ivanje feritne faze kod dupleks elika. Druga varijanta De Longova dijagrama iz 1973. godine uvodi vrijednost feritni broj FN (Ferrite Number), koji ozna ava sadr aj delta ferita u metalu zavara austenitnog elika. Feritni broj u potpunosti ne odgovara postotku delta ferita u metalu zavara, ali do 10 FN vrlo je blizu stvarnog udjela feritne faze. Naime, za sadr aj delta ferita 0-6 % FN je jednak postotku delta ferita, za sadr aj delta ferita 6-25 % FN je za jedan ve i od postotka delta ferita, za sadr aj delta ferita ve i od 25 % FN se ne koristi. [12]

33

Slika 5.4. De Longov dijagram [13]

Za razli ite radne uvjete dolje navedene tipi ne vrijednosti odra avaju iskustvene podatke [15]: FN < 0,5 - potpuno austenitan metal zavara, visoka korozijska otpornost u jako oksidiraju em i manje kiselom mediju koji sadr i kloride; potpuno austenitni CrNiMoN metal zavara, nemagneti an FN 3-6 - nisko feritan CrNiN i CrNiMoN metal zavara, kriogene primjene FN 6-15 - metal zavara nehr aju eg elika op e namjene sa korozijskom otporno u i visokom otporno u na vru e pukotine i mikropukotine FN 15-35 - prijelazni sloj austenitno-feritnog zavara za raznorodne spojeve i prijelazne slojeve kod prevu enih elika FN 30-70 - austenitno-feritni metal zavara sa visokom otporno u na napetosnu i rupi astu koroziju kao i uravnote ena struktura poradi vrsto e i korozije

34

Ako se eli zavariti austenitni elik .4580 (X5 CrNi 18-10) kemijskog sastava 0,07 % C, 17-19,5 % Cr, 8-10,5 % Ni, 2 % Mn, 1 % Si, 0,11 % N nakon uvr tavanja u izraze (5.1.) i (5.3.) za odre ivanje Cr i Ni ekvivalenta za De Longov dijagram dobije se Crekv = 20,75 i Niekv = 15,65. Uno enjem tih vrijednosti u dijagram (slika 5.5.) to ka pada u povoljno podru je, to zna i da ima povoljnu koli inu delta ferita, malo vi e od 2 %. Tako da pri odluci o odabiru dodatnog materijala odabire se onaj koji je u istom tom podru ju. Odabere li se elektroda EZ-KROM 10 R kemijskog sastava 0,03 % C, 19 % Cr, 10 % Ni i 0,08 % N iji je Crekv = 19 i Niekv = 12,7 to ku zavara, odnosno podru je u kojem se nalazi zavar, odredi se tako da se izmjeri 25 % duljine razmaka izme u to aka osnovnog materijala i dodatnog materijala mjere i od potonje navedenog.

Slika 5.5. Primjer upotrebe De Longovog dijagrama

35

5. 3. WRC dijagram Ameri ki Welding Research Council (WRC), sa sjedi tem u New Yorku, 1986. godine pokrenulo je istra ivanje i razvoj dijagrama kojim e se mo i bolje procijeniti udjel feritne faze u rasponu 0-100 FN. Posebno se ovo odnosi na dupleks elike, kod kojih je izuzetno va no kontroliranje udjela feritne faze u metalu zavara. Provedena su opse na mjerenja feritne strukture (oko 1000 mjerenja). Mjerenja strukture su uvijek bila pra ena odgovaraju im kemijskim i strukturnim analizama [12]. Mjerenja i podatke su osigurali proizvo a i elektroda, instituti, te proizvo a i i korisnici visokolegiranih elika iz Australije, Velike Britanije, Nizozemske i SAD-a. Koriste i se dostupnim podacima, te primjenom metode stati ke regresije, konstruiran je WRC-1988 dijagram, slika 5.6. Dijagram je sli an De Longovom dijagramu, uz dodatke podru ja visokih sadr aja strukturne faze. Bitna je razlika izme u dosada njih strukturnih dijagrama (Schaeffler, De Long) u izrazima prema kojima se izra unavaju Cr i Ni ekvivalenti. Isklju eni su mangan i silicij, a utjecaj ugljika, du ika i niobija je promijenjen.

Slika 5.6. WRC 1988 dijagram [13] 36

Dobiven je do sada najprecizniji dijagram s kojim se mo e na osnovi kemijskog sastava, procijeniti udjel feritne faze metala zavara austenitnih, odnosno dupleks elika. Kod primjene WRC dijagrama odstranjena su dva va na nedostatka, a to je preniska procjena feritne faze kod metala zavara s visokim udjelom mangana i previsoka procjena udjela feritne faze kod metala zavara tipa 309 (23 % Cr / 12% Ni / 2 % Mo) i sl. Ovaj se dijagram od prethodnih razlikuje i po tome to nije prikazana martenzitna linija, a ucrtane su linije koje definiraju etiri vrste struktura (A, AF, F, FA). A i AF su podru ja primarno austenitne strukture (sklona toplim pukotinama), dok su F i FA podru ja primarno feritne strukture (manje sklona toplim pukotinama). Naknadnim ispitivanjima dodan je bakar u izraz za izra unavanje Ni ekvivalenta i dobivena je najnovija ina ica dijagrama WRC-1992. dijagram. Bakar je uzet u obzir te je dodan u izraz za nikal ekvivalent kao 0,25x%Cu, jer brojni dana nji visokolegirani elici, uklju uju i i neke dupleks elike, sadr e u sebi bakar. Tako sada izrazi za nikal i krom ekvivalent glase: (5.4.) (5.5.) Potrebno je navesti i neka ograni enja WRC dijagrama. Podaci dobiveni iz dijagrama vrijede za vrlo to ne kemijske analize kao i za strukture nastale pri brzinama hla enja sli nim brzinama hla enja pri elektrolu nom zavarivanju. Dijagramom se mogu dobiti pouzdani podaci za elike do 10 % Mn i do 0,25 % N, dok se smanjena to nost u procjenama struktura dobiva za elik do iznad 1 % Si ili 3 % Mo. [12]

37

6. ZAKLJU AKAustenitni elici imaju dobru ilavost i zavarljivost, te se nakon zavarivanja mogu primjeniti i pri najni im temperaturama. Stabilnost strukture posti e se sni enjem sadr aja ugljika i povi enjem sadr aja nikla. Kod ovih elika nakon zavarivanja nije dopu tena toplinska obrada zbog mogu eg izlu ivanja karbida koji smanjuju ilavost. Najzna ajniji austenitotvorac je nikal koji omogu uje da ovi elici imaju austenitnu strukturu i na sobnoj, odnosno radnoj temperaturi. Austenitni elici imaju vrlo nisku granicu razvla enja te im je to jedna od najslabijih strana. Dijele se u vi e grupa, ovisno o njihovim svojstvima koja ponajprije ovise o legirnim elemetima. Uz odre ene uvjete skloni su koroziji, ponajprije interkristalnoj koroziji kojoj je najva niji faktor nastanka pove ani sadr aj ugljika. Pri zavarivanju austenitnih elika treba obratiti pa nju zbog osjetljivosti na tople pukotine koje nastaju prilikom rastapanja i o vr avanja. Unato tome se smatraju najbolje zavarljivim elicima od svih nehr aju ih elika. Odabir dodatnog materijala se vr i tako da zavar ima od (412) % -ferita koji rastvara sumpor i tako se sprije ava nastajanje niklova sulfida koji je uzrok nastajanja toplih pukotina. Pri odabiru se naj e e koristi Schaefflerov dijagram kojim se mo e vrlo dobro procijeniti struktura metala zavara. Za Schaefflerov dijagram mo e se re i da je podijeljen na pet podru ja, koja se razlikuju po osobinama. Iz ovoga dijagrama je nastao De Longov dijagram koji ima finiju podjelu te je tim bitno pobolj ao to nost u procjenjivanju udjela delta ferita. Odabir dodatnog materijala pri zavarivanju dupleks elika vr i se pomo u WRC dijagrama, kod kojih je izuzetno va no kontroliranje udjela feritne faze u metalu zavara.

38

LITERATURA[1] Jaruga, I.; imunovi , V.; Stojanovi , I.: Zavarivanje Cr-Ni elika, korozijska postojanost, rukovanje, seminar, Pula, FSB, 2007. [2] Filetin, T.: Materijali za niske temperature, Zagreb, FSB, 2004. [3] Ozanjak, I.: Zavarljivost vatrootpornih elika koji se koriste u kotlogradnji, diplomski rad, Slavonski Brod, SFSB, 2002. [4] Joki , V.: Postupci zavarivanja i zavarljivost austenitnih elika, diplomski rad, Split, FESB, 2009. [5] Jaruga, I.: Zavarivanje elika otpornih na koroziju (dio 2) , Zavarivanje, 37, str. 67-78, Zagreb, 1994. [6] Goji , M.; Ko uh, S.: Mikrostruktura austenitnih i dupleks nehr aju ih elika nakon zavarivanja, Zavarivanje, 49, str. 177-185, Zagreb, 2006. [7] Duplani i , I.: Materijali 2, skripta, Split, FESB, 2003. [8] Marjanovi , S.: Zavarljivost austenitnih elika, diplomski rad, Split, FESB, 1995. [9] Tehnike zavarivanja, s Interneta, http://www.misterhit.in.rs/tehnike_zavarivanja.html, 25. lipanj 2010. [10] Miloti , M.: Priru nik za zavariva e, Doboj, Saobra ajni faklutet Doboj, 2008. [11] Anzulovi , B.: Zavarivanje i srodni postupci, Split, FESB, 1990. [12] Juraga, I.: Strukturni dijagrami i izbor dodatnih materijala za zavarivanje visokolegiranih nehr aju ih elika, Me unarodno savjetovanje: Dodatni i pomo ni materijali za zavariva ke i srodne tehnike, zbornik radova, Pore , 1996. [13] Kudumovi , D .: Izbor dodatnog materijala pomo u Schaeffler-ovog dijagrama kod zavarivanja razli itih elika, Dnevi varilne tehnike 2010, zbornik radova, Doboj, 2010. [14] Odre ivanje optimalnih parametara zavarivanja, s Interneta, http://brod.sfsb.hr/kth/zavar1/files/IP%202005%20-%20PDF/7.pdf, 26. kolovoza 2010. [15] Lincoln Eletrics: Ferit u metalu zavara, Schaefflerov dijagram, WRC Constitution dijagram, s Interneta, http://www.treatrade.hr/pdf/DM/A6.pdf, 27. kolovoza 2010.

39

POPIS OZNAKA I KRATICA

A A1 Crekv MAG

amper eutektoidna temperatura krom ekvivalent Metal Activ Gas, postupak zavarivanja taljivom elektrodom u za titi aktivnog plina

MIG

Metal Inert Gas, postupak zavarivanja taljivom elektrodom u za titi inertnog plina

Ms Niekv TIG

Martenzit start, po etak stvaranja martenzita krom ekvivalent Tungsten Inert Gas, postupak zavarivanja netaljivom elektrodom u za titi inertnog plina

WRC

Welding Research Council, Vije e za istra ivanje zavarivanja

40

SA ETAKU ovom radu je obra eno podru je zavarivanja austenitnih elika. U prvome dijelu radu su opisana svojstva austenitnih elika, njihove brojne prednosti, ali i nedostaci. Opisana je podjela unutar austenitnih elika, ovisno o legirnim elemetima i utjecaj na svojstva te utjecaj pojedinih elemenata zasebno. Posebna pozornost je posve ena interkristalnoj koroziju koja ove elike mo e pogoditi usljed odre enih uvjeta kori tenja, odnosno zavarivanja. U nastavku rada su opisani postupci zavarivanja ovih elika, odnosno postupci REL, MIG/MAG te TIG. Prikazane su osnovne specifi nosti pojedinog postupka zavarivanja. Zatim se pozornost usmjerila na odabir dodatnog materijala u svrhu dobivanja povoljnih svojstava zavarenog spoja pri zavarivanju istorodnih austenitnih elika kori te i strukturne dijagrame, odnosno Schaefflerov, De Longov i WRC dijagram. Naime, pri zavarivanju austenitnih elika treba naro ito voditi ra una da metal zavara ne bude samo austenitni, nego da osim austenita u zavaru bude od (412) % -ferita. Sumpor, koji je nepo eljan pratilac svakog elika pa i austenitnog, e se rastvoriti u -ferit i na taj na in sprije iti nastajanje niklova sulfida koji je uzrok nastajanja toplih pukotina.

41