هنگامی که صحبت از جوشکاری فولاد زنگ‌نزن (Stainless Steel) به میان می‌آید، الکترود مناسب نقش بسیار کلیدی در دستیابی به یک اتصال مستحکم، مقاوم و بادوام دارد. الکترود استیل، درواقع الکترودی است که منطبق با ترکیب شیمیایی فولاد زنگ‌نزن طراحی شده و برای ایجاد جوش‌هایی مقاوم به خوردگی و زنگ‌زدگی کاربرد دارد. در این مقاله، سعی داریم به پرسش «الکترود جوشکاری استیل چیست؟» پاسخ دهیم، انواع گوناگون آن را معرفی کنیم و نکاتی را که در انتخاب و استفاده از آن‌ها باید مورد توجه قرار گیرد، بررسی نماییم. اگر در انتهای مطلب تصمیم گرفتید الکترود استیل یا تجهیزات مرتبط را تهیه کنید، توصیه می‌کنیم از سایت سورن تولز خریداری کنید و از اصالت کالا و مشاوره تخصصی آن‌ها بهره‌مند شوید.
الکترود استیل (Steel Electrode) چیست؟
فولاد زنگ‌نزن یا استنلس استیل، آلیاژی است که از آهن و حداقل 10.5 درصد کروم تشکیل شده و ممکن است عناصر آلیاژی دیگری نظیر نیکل، مولیبدن یا منگنز را نیز در بر بگیرد. وجود کروم باعث می‌شود سطح فولاد، لایه غیرفعالی از اکسید تشکیل دهد که از خوردگی جلوگیری کند. برای جوشکاری این آلیاژها، الکترودهایی نیاز است که ترکیب فلز جوش را تا حد ممکن نزدیک به فلز پایه کرده و ویژگی ضدزنگ‌بودن و مقاومت به خوردگی را حفظ نماید.
الکترود استیل (Stainless Steel Electrode) درواقع مفتولی از جنس فولاد زنگ‌نزن (با ترکیب نزدیک به فلز پایه) است که یک پوشش فلاکسی یا روپوش شیمیایی روی آن قرار گرفته است. این روپوش هنگام ذوب‌شدن، وظایفی همچون محافظت از حوضچه مذاب در برابر اتمسفر، ایجاد سرباره برای پاک‌سازی ناخالصی‌ها، و همچنین تنظیم سیالیت فلز جوش را بر عهده دارد. نتیجه، یک خط جوش بادوام و همگن خواهد بود که ضمن برخورداری از استحکام کششی بالا، مقاومت خوبی در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی نشان می‌دهد.
الکترود استیل چه ویژگی‌هایی دارد؟
الکترود جوشکاری استیل بر اساس ترکیب شیمیایی خاصی طراحی می‌شود تا بتواند طی فرآیند ذوب در قوس الکتریکی، فلز جوشی بسازد که مطابق مشخصات فولاد زنگ‌نزن پایه باشد. از ویژگی‌های مهم این الکترودها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقاومت در برابر خوردگی
حاوی درصد مشخصی از کروم، نیکل، مولیبدن و سایر عناصر است که مقاومت جوش را نسبت به محیط‌های خورنده افزایش می‌دهد. این مسئله در محیط‌های دریایی، صنایع غذایی یا شیمیایی بسیار مهم است. - ظاهر مناسب خط جوش
الکترودهای استنلس‌استیل معمولاً پوشش قوسی پایدار و سرباره‌ای ایجاد می‌کنند که پاک‌کردن آن آسان است. همچنین، رنگ نهایی جوش (پس از پاک‌کردن سرباره) اغلب به رنگ فلز پایه نزدیک است. - مقاومت حرارتی
برخی انواع الکترود استیل، نظیر الکترودهای سری 3XX، توانایی مقاومت در دماهای بالا را دارند و در موقعیت‌هایی نظیر بویلرها و دیگ‌های بخار کاربرد دارند. - سرباره کم
بسیاری از الکترودهای استیل به گونه‌ای طراحی می‌شوند که سرباره ایجادشده ضخامت کمی داشته و راحت‌تر برداشته شود. این امر سرعت کار را بالاتر می‌برد. - سهولت در ایجاد قوس پایدار
یکی از خصوصیات الکترودهای باکیفیت، کمک به ایجاد قوس الکتریکی پایدار و یکنواخت است که کنترل حوضچه مذاب را آسان‌تر می‌کند و احتمال ترک یا خلل‌وفرج را کاهش می‌دهد.
الکترود استیل چه کاربردهایی دارد؟
با توجه به مقاومت بالا در برابر خوردگی، فولاد زنگ‌نزن در صنایع متعددی استفاده می‌شود؛ لذا الکترود استیل هم در همان حیطه‌ها کاربرد دارد. از جمله:
- صنایع غذایی و آشامیدنی
مخازن، لوله‌ها و تجهیزاتی که با مواد خوراکی در تماس‌اند، معمولاً از استنلس استیل ساخته می‌شوند تا آلودگی و زنگ‌زدگی رخ ندهد. در اینجا جوشکاری با الکترود استیل اجتناب‌ناپذیر است. - پتروشیمی و صنایع شیمیایی
لوله‌ها و تانک‌های حاوی مواد شیمیایی خورنده اغلب استیل هستند. برای اتصال این قطعات نیاز به الکترودهای ضدزنگ داریم که مقاومت به خوردگی را در خط جوش هم تضمین کنند. - محیط‌های دریایی
قطعاتی که با آب شور در تماس‌اند (نظیر اسکله‌ها، تأسیسات نفتی فراساحلی و بدنه کشتی‌ها) در صورت استیلی‌بودن، بهتر است با الکترودهای استیل جوشکاری شوند تا در برابر آب دریا مقاوم بمانند. - صنایع تولید تجهیزات بهداشتی و پزشکی
فولادهای زنگ‌نزن در حوزه ابزار جراحی، سینک‌های بهداشتی، تجهیزات بیمارستانی و … رایج است. اتصالات این قطعات هم با الکترود استیل انجام می‌شود. - سازه‌های دکوراتیو و معماری
نرده‌های استیل، قاب‌ها، المان‌های تزئینی در ساختمان و … نیز با الکترودهای استنلس‌استیل قابلیت جوشکاری دقیق و تمیز را دارند.
در انتخاب و استفاده از الکترود جوشکاری استیل چه نکاتی باید مورد توجه باشد؟
- شناسایی درجه استیل پایه:
همان‌طور که فولادهای زنگ‌نزن به‌صورت سری‌هایی همچون 304، 316، 321 و غیره دسته‌بندی می‌شوند، بهتر است بدانیم قطعه یا ورق ما از چه گریدی است تا الکترود معادل یا سازگار را انتخاب کنیم. - رعایت شرایط پیش‌گرم یا پس‌گرم:
برخی اتصالات نیازمند پیش‌گرم‌کردن هستند تا تنش‌های جوش به‌حداقل برسد. همچنین، در بعضی موارد پاس پس‌گرم یا آنیل پس از جوش توصیه می‌شود. - جوشکاری در حالت مسطح یا سایر حالت‌ها:
الکترودهای مختلف ممکن است برای حالت‌های جوشکاری (Fillet, Overhead, Vertical, Horizontal) مناسب‌تر یا ضعیف‌تر باشند. بهتر است از الکترودی استفاده کنید که در حالت موردنظر کنترل قوس خوبی ارائه می‌دهد. - آماده‌سازی سطح:
سطح فولاد باید تمیز از هرگونه زنگ، چربی یا آلودگی دیگر باشد. استفاده از برس استیل ضدزنگ (جدا از برسی که روی فولادهای معمولی استفاده می‌کنید) توصیه می‌شود تا آلودگی آهنی وارد حوضچه مذاب نشود. - تنظیم جریان و قطبیت:
اغلب الکترودهای استیل با جریان DC+ (قطب مثبت روی الکترود) کار می‌کنند. باید از دستگاه جوش مناسب استفاده کرده و آمپراژ را طبق توصیه سازنده الکترود تنظیم نمود.
پرکاربردترین انواع الکترود جوشکاری استیل کدام است؟
الکترودهای سری 3XX (نگیر) رایج‌ترین و پرمصرف‌ترین هستند. در زیر برخی گریدهای معروف این دسته را می‌بینیم:
- الکترود 308
- مناسب برای فولادهای زنگ‌نزن سری 304 و 304L.
- در صنایع غذایی، شیمیایی و محیط‌های با رطوبت عادی کاربرد دارد.
- الکترود 309
- مختص جوشکاری فولادهای زنگ‌نزن با فولادهای کربنی یا کم‌آلیاژ.
- در جاهایی که دو جنس متفاوت را به هم متصل می‌کنید مفید است.
- الکترود 316
- برای فولاد زنگ‌نزن 316 و 316L که محتوای مولیبدن دارد و در برابر کلرید و محیط دریایی مقاوم‌تر است.
- کاربرد در محیط‌های خورنده شدید، صنایع غذایی و دارویی.
- الکترود 310
- تحمل حرارتی بالاتر و مقاوم در مقابل اکسیداسیون دمای زیاد.
- در جاهایی که دماهای بالا حاکم است (مانند کوره‌ها) استفاده می‌شود.
- الکترود 347
- حاوی نئوبیوم یا تیتانیوم برای تثبیت کاربیدها و جلوگیری از حساسیت به خوردگی بین‌دانه‌ای.
- در کاربردهایی که پس از جوشکاری، قطعه تحت حرارت قرار می‌گیرد (مثلاً دمای 400-800 درجه)، انتخاب خوبی است.
تفاوت الکترود 308 و 309
دو نوع الکترود بسیار پرکاربرد در صنعت، 308 و 309 هستند. اما چه تفاوت اصلی میان آن‌ها وجود دارد؟
- الکترود 308:
- مخصوص فولادهای زنگ‌نزن سری 304 یا 304L است که حدود 18% کروم و 8% نیکل دارند.
- اگر شما در حال جوشکاری ورق یا لوله‌ای از جنس 304 هستید، به‌صورت پیش‌فرض از 308 استفاده می‌کنید تا ترکیب فلز جوش نزدیک به همان فولاد باشد.
- الکترود 309:
- برای جوشکاری فولادهای زنگ‌نزن با فولادهای معمولی (Carbon steel) یا فولادهای کم‌آلیاژ طراحی شده.
- علت این است که در الکترود 309، محتوای آلیاژی بالاتری (کروم و نیکل بیشتر) وجود دارد تا پل آلیاژی بین فولاد معمولی و زنگ‌نزن ایجاد شود. به همین دلیل این الکترود می‌تواند اختلاف ساختاری این دو جنس را جبران کند.
- کاربرد خاص 309:
- اتصال فولاد St37 یا A36 به فولادهای زنگ‌نزن 304 مثلاً در صنایع پتروشیمی یا غذایی که بخش‌هایی از خط لوله از جنس استیل و بخش‌هایی از جنس فولاد معمولی است.
انواع الکترود جوشکاری استیل
با توجه به تنوع فولادهای زنگ‌نزن، الکترودهای استیل را می‌توان به‌صورت کلی در گروه‌های زیر طبقه‌بندی نمود:
- الکترود سری 300 آستنیتی (Austenitic)
- شامل گریدهای 308، 309، 316، 310، 347 و ...
- دارای درصد بالای نیکل و کروم که مانع از تشکیل فاز فریت یا مارتنزیت می‌شود و خاصیت غیرمغناطیسی (نگیر) دارد.
- الکترود مارتنزیتی
- برای فولادهای زنگ‌نزن مارتنزیتی با درصد کربن بالاتر. کاربرد کمتر در صنایع غذایی یا شیمیایی دارد اما در برخی تجهیزات مقاوم به سایش و دمای بالا استفاده می‌شود.
- الکترود فریتی
- مقاومت به ضربه یا انعطاف کم‌تری دارد ولی در برخی شرایط (مانند دماهای پایین) مفید هستند. در ایران چندان رایج نیستند.
- الکترود دوفازی (Duplex)
- برای فولادهای زنگ‌نزن داپلکس که ساختار دو فاز آستنیتی-فریتی دارند. این الکترودها غالباً گران‌ترند اما مقاومت خوردگی و استحکام مکانیکی بالایی دارند.
انتخاب دقیق میان این گروه‌ها بستگی به جنس قطعه کار، محیط کارکرد (خوردگی، حرارت و …) و فرآیند جوش (SMAW، TIG، MIG) دارد.
انتخاب نوع الکترود جوشکاری استیل
در نهایت، اگر شما قصد جوشکاری قطعات استنلس استیل دارید، برای انتخاب نوع الکترود باید به فاکتورهای زیر توجه کنید:
- گرید فولاد پایه
اگر قطعه استیل شما از نوع 304 است، احتمالاً به الکترود 308 نیاز دارید. اگر می‌خواهید فولاد معمولی را به استیل 304 متصل کنید، 309 مناسب‌تر است. - شرایط محیطی
- اگر محیط حاوی کلرید بالا (مانند مجاورت آب دریا) است، بهتر است از الکترودهای حاوی مولیبدن (316) استفاده کنید تا مقاومت به خوردگی حفره‌ای بیشتر شود.
- اگر دماهای کاری بسیار بالا دارید (بیش از 800 درجه سانتی‌گراد)، الکترود 310 یا 309 با پایداری حرارتی بالاتر به کار می‌رود.
- شرایط جوشکاری
- ضخامت قطعه، نوع اتصال (شیاری، لبه‌ای، لب‌به‌لب و …)، حالت جوشکاری (تخت، افقی، عمودی یا بالاسری) در انتخاب الکترود مؤثر است. برخی الکترودها در حالت‌های بالاسری یا عمودی مشکل دارند و قوس خوبی ایجاد نمی‌کنند.
- فرایند پس‌گرم یا آنیل
برای جلوگیری از حساسیت (Sensitization) و خوردگی بین‌دانه‌ای، برخی اتصالات نیازمند عملیات حرارتی پس از جوش هستند. انتخاب الکترود با گرید کم‌کربن (مثلاً 308L یا 316L) می‌تواند حساسیت به تشکیل کاربیدها را کاهش دهد. - دسترسی و قیمت
ممکن است در بازار محلی، برخی گریدها آسان‌تر پیدا شوند. برخی هم قیمتی بالاتر دارند. بااین‌حال، همیشه توصیه می‌شود بر اساس نیاز فنی قطعه تصمیم بگیرید نه صرفاً قیمت. البته اگر نیاز به مقادیر عمده دارید، تفاوت قیمت در حجم زیاد محسوس است.
نکته: برای تهیه هر یک از این الکترودها با ضمانت اصالت کالا و تنوع گرید، می‌توانید از سایت سورن تولز خریداری کنید. در صورت تردید در انتخاب، حتماً از کارشناسان فنی مشورت بگیرید.
جمع‌بندی
الکترود جوشکاری استیل برای اتصال فولادهای زنگ‌نزن طراحی شده است. با توجه به تنوع بالای آلیاژهای استیل، الکترودهای متنوعی نیز وجود دارد (نظیر 308، 309، 316، 310، 347 و غیره) که از نظر ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی متفاوت‌اند. برای دستیابی به یک جوش مقاوم به خوردگی و مطابق استاندارد، باید جنس استیل پایه، شرایط محیط کارکرد، دمای کاری و شکل اتصال را در نظر گرفت. الکترودهای استنلس دارای روپوشی هستند که ضمن محافظت از حوضچه مذاب، سرباره نازکی ایجاد می‌کنند و نتیجتاً خط جوش تمیز و براقی حاصل می‌شود.
مهم‌ترین فاکتورها در انتخاب الکترود استیل عبارت‌اند از:
- شناخت گرید فولاد پایه (304، 316، …)
- شرایط محیطی (وجود کلرید، رطوبت بالا، حرارت زیاد و ...)
- حالت جوشکاری (افقی، تخت، بالاسری) و ضخامت قطعه
- فرایندهای عملیات حرارتی (پیش‌گرم یا پس‌گرم) در صورت نیاز
- ملاحظات اقتصادی و فراوانی در بازار
با رعایت این نکات، می‌توانید جوش‌هایی با ظاهر مناسب و مقاومت بالا در برابر زنگ‌زدگی داشته باشید. اگر در خصوص انتخاب بین 308، 309 یا هر گرید دیگر مردد هستید یا به‌دنبال قیمت و کیفیت مناسب می‌گردید، توصیه می‌کنیم از سایت سورن تولز خریداری کنید؛ زیرا کارشناسان آن‌ها راهنمایی لازم را برای بهترین گزینه ارائه خواهند داد.
به‌این‌ترتیب، آشنایی با مفاهیم پایه و اصول جوشکاری استیل به شما کمک می‌کند در پروژه‌های صنعتی، ساختمانی یا حتی تعمیرات کارگاهی، به نتیجه مطلوب برسید و از خواص منحصربه‌فرد فولاد زنگ‌نزن بهره‌مند شوید.
نظرت در مورد این مطلب چیه؟
برای ثبت نظر، از طریق دکمه افزودن نظر جدید نمایید، نظر شما بعد از بررسی توسط کارشناسان منتشر خواهد شد.