SUDAREA O ȚELURILOR INOXIDABILE Oțelurile inoxidabile, conform normei EN 10200 sunt aliaje de fier, crom și carbon (peste 10,5% Cr și cel mult 1,2%… [626714]

1

SUDAREA O ȚELURILOR INOXIDABILE

Oțelurile inoxidabile, conform normei EN 10200 sunt aliaje de fier, crom și carbon (peste
10,5% Cr și cel mult 1,2% C) și au o utilizare deosebit de frecvent ă în industria chimic ă datorită
proprietăților anticorozive ale acestora.
Ele se pot clasifica în func ție de compozi ția chimică și structura cristalin ă (fig. 2.1).

Fig. 2.1. Clasificarea o țelurilor inoxidabile
Oțelurile austenitice si superaustenitice con țin maxim 0,15% carbon, minim 16% crom și
suficient nichel și/sau mangan pentru a stabiliza structura austenitic ă; adăugarea de nichel în
oțelurile inoxidabile îmbun ătățește deformabilitatea și sudabilitatea acestora; un adaos de 8-12%
nichel permite inox-ului s ă fie laminat, presat, ambutisat și crește și rezistența la coroziune.
Oțelurile feritice con țin 10,5-18% crom si aproxmativ 0,05% carbon.
Oțelurile martensitice con țin aproximativ 13% crom și procente ridicate de carbon (chiar
peste 1%); sunt cele mai ieftine o țeluri inox, dar sunt greu deformabile și sudabile.
Oțelurile duplex au con ținut extrem de înalt de crom (peste 22%) și aproximativ 3%
molibden; rezist ă în mediile cele mai corozive.

Tehnologii de sudare prin topire. Sudarea prin topire a materialelor

2 Oțelurile durificabile prin precipitare con țin ca element de aliere cuprul (care îmbun ătățește
rezistența la acizi) și niobiu (care reduce coroziunea în zona sudurilor); sunt inox-uri scumpe, au
costuri ridicate de prelucrare, dar combin ă rezisten ța remarcabil ă la coroziune a o țelurilor
austenitice cu propriet ățile mecanice excelente ale o țelurilor martensitice.
Conform diagramei Schaeffler o țelurile Cr-Ni, cu utilizare practic ă, se împart în urm ătoarele
categorii:
– o țeluri perlito-martensitice (Cr = 3-18% și C = 0,1-0,5%)
– o țeluri feritice și semiferitice (Cr = 14-30%)
– o țeluri austenitice (Cr = 12-30%, Ni = 7-36%)
În tabelele 2.1, 2.2 și 2.3 se prezint ă proprietățile, avantajele și dezavantajele, respectiv
indicații de utilizare a diferitelor tipuri de o țeluri inoxidabile.

Tabelul 2.1
Compararea propriet ăților oțelurilor inoxidabile
Tip oțel inoxidabil Rezistența la
coroziune Ductilitatea Rezistența la
temperatur ă înaltăRezistența la
temperatur ă scăzută
Austenitic Înalt ă Foarte înalt ă Foarte înalt ă Foarte înalt ă
Feritic Medie Medie Înalt ă Sc ăzută
Martensitic Medie Sc ăzută Scăzută Scăzută
Duplex Foarte înalt ă Medie Sc ăzută Medie
Durificabil prin
precipitare Medie Medie Sc ăzută Sc ăzută

Tabel 2.2.
Avantajele și dezavantajele diferitelor tipuri de o țeluri inoxidabile
Tip oțel inoxidabil Avantaje Dezavantaje
Austenitic Cele mai utilizate, rezisten ță bună la
coroziune, rezisten ță în condiții
criogenice, deformabilitate excelentă, sudabilitate bun ă Ecruisarea poate limita deformabilitatea,
rezistență scăzută la coroziunea prin
oboseală
Feritic Cost sc ăzut, deformabilitate bun ă Rezisten ță la coroziune și deformabilitate
mai scăzută decât la o țelul austentitic
Martensitic Duritate și rezistență mecanică
ridicată, durificabile prin tratament
termic, cost sc ăzut Rezistență la coroziune limitat ă în
comparație cu oțelurile austenitice,
deformabilitate limitat ă în compara ție cu
oțelurile feritce, sudabilitate sc ăzută
Duplex Rezisten ță excelentă la coroziune,
rezistență ridicată la coroziunea prin
oboseală, rezistență mecanică bună
în stare călită Gama de temperaturi în care poate fi
utilizat este mai restrâns ă decât în cazul
oțelului austenitic
Durificabil prin Durificabile prin tratament termic, Greu dis pobile, scum pe, rezisten ță la

3precipitare rezisten ță la coroziune mai bun ă
decât a oțelulului martensitic coroziune, deformabilitate și sudabilitate
restrânse în compara ție cu oțelurile
austenitice

Tabel 2.3
Indicații de utilizare a o țelurilor inoxidabile
Cerința Tipul o țelului inoxidabil care poate fi selectat
Rezistență la coroziune Selec ția depinde de mediul în care produsul va func ționa
Rezistență la temperatur ă
înaltă Oțeluri austenitice, în special cele cu con ținut ridicat de crom, adesea
cu conținut ridicat de siliciu, azot. Se pot utiliza si inox-urile feritice cu
conținut ridicat de crom
Rezistență la temperatur ă
scăzută Oțeluri austenitice, acestea având tenacitate excelent ă la temperaturi
extrem de sc ăzute
Funcționare în câmpuri
magnetice Oțeluri austenitice, pentru c ă au permeabilitate magnetic ă scăzută; cele
cu conținut ridicat de nichel sunt în mod garantat nemagnetice chiar în
urma deform ării la rece
Rezistență mecanică
ridicată Oțeluri martensitice și oteluri durificabile prin precipitare

2.1. MĂSURI PRELIMINARE PENTRU COMBATEREA COROZIUNII
O problem ă deosebită care apare în cazul componentelor din o țeluri austenitice crom-nichel
și de care trebuie s ă se țină seama și la sudare este starea suprafe țelor.
Suprafa ța acestor piese trebuie protejat ă în decursul tuturor opera țiilor față de lovire,
zgâriere și contaminare cu fier, deoarece aceste zone deteriorate vor fi puternic corodate în timpul
exploatării. În acest scop, se recomand ă ca toate sculele și dispozitivele utilizate la manipulare,
depozitare, fixare și asamblare a componentelor s ă fie din oțeluri crom-nichel, placate cu o țel crom-
nichel sau cu materiale plastice. În cazul în care aceste condi ții nu pot fi respectate, se impune o decontaminare feroas ă a
locurilor care au fost atinse cu scule din o țeluri diferite de cele crom-nichel (tabel 2.4).

Tabel 2.4
Soluții pentru decontaminarea feroas ă a oțelurilor inoxidabile
Tip Oțelurile inoxidabile la care
se aplică Soluția de decontaminare a fierului Mod de aplicare
A La toate o țelurile 250 părți HNO 3 de 36°Bè + 850 p ărți
apă distilată H2O La rece
B La o țelurile austenitice 20 cm3 HNO 3 concentrat 70% + 5 cm3
HF concentrat 70% + 75 cm3 H2O La cald
30-50 %

Imediat dup ă decontaminare este necesar ă spălarea (nu se admite uscarea înainte de sp ălare).
Dup ă prima decontaminare piesele din o țel inoxidabil supuse mediilor corozive sunt din nou
testate în privin ța contamin ării și dacă este cazul se repet ă operația de decontaminare cu acelea și
soluții, până la dispari ția urmelor de fier din zona care va fi supus ă operațiilor de sudare.

Tehnologii de sudare prin topire. Sudarea prin topire a materialelor

4 Decontaminarea sau testarea pieselor din o țel inoxidabil necesit ă operația de pasivivizare care se
poate efectua în solu ția A din tabelul 2.4 sau cu o solu ție de 20 cm3 HNO 3 concentrat 70% + 80
cm3 H2O aplicată la 30-40° C, necesitând sp ălarea ca și în cazul solu ției A.
Solu țiile cu HF produc coroziune intercristalin ă, deci se pot utiliza numai în cazul o țelurilor
stabilizate sau cu C < 0,03%. Prin men ținerea temperaturii b ăii de tratare cu solu ții sub 50°C, se
atenuează coroziunea intercristalin ă. La oțelurile inoxidabile martensitice recoapte nu se vor
executa opera ții de dezoxidare, decontaminare sau pasivizare deoarece apare coroziunea
intercristalin ă.
Pentru a asigura o rezisten ță bună la coroziune, p ărțile învecinate sudurii se vor proteja
împotriva stropirilor, spre exemplu cu vopsele de protec ție. Eventualii stropi prin și în sudur ă se vor
înlătura prin d ăltuire, urmat ă de o polizare cât mai fin ă.
Amorsarea arcului electric se recomand ă să se efectueze pe o plac ă de amorsare sau f ără
atingerea metalului de baz ă. Contactul de mas ă cu componentele trebuie s ă fie cât mai perfect
pentru a nu se produce arc între piesa de contact și componente.

2.2. SUDAREA O ȚELURILOR AUSTENITICE Cr-Ni

2.2.1. Particularit ăți la sudarea o țelurilor austenitice Cr-Ni

9 Aspecte privind metalul de baz ă
Proprietățile fizice ale o țelurilor austenitice crom-nichel sunt diferite de cele ale o țelurilor
carbon (tabelul 2.5) ceea ce impune anumite condi ții la sudare.

Tabel 2.5
Proprietățile oțelurilor inoxidabile Cr-Ni
Tipul oțelului O țel carbon Oțel Cr-Ni
18-8 25-20
Temperatura de topire, °C 1500 1400-1425 1380-1410
Masa specific ă, g/cm3 7,85 7,9 7,82
Căldura s pecifică, cal/ g°C 0,116 0,12 0,12
Coeficient de dilatare liniar ă între 0-
100°C, 1/°C 12⋅10-618⋅10-6 16,5 ⋅10-6
Coeficient de dilatare termic ă la
100°C, cal/cm⋅°C 0,096 0,039 0,035
Rezistivitatea electric ă la 20°C,
Ω⋅mm2/m 0,15 0,73 0,73

5 Așa cum rezult ă din tabel, datorit ă coeficien ților de dilatare liniar ă mari (cu 40-50% mai
mari decât la o țelul carbon) și a conductivit ății termice reduse (de circa 2,5 ori mai mic ă decât la
oțelul carbon) exist ă o puternic ă tendință de deformare a componentelor, o baie mai p ătrunsă și mai
rapid topit ă. Diminuarea acestor efecte nedorite se realizeaz ă prin energia liniar ă minimă (curent de
sudare mic, vitez ă de sudare mare și depunerea unor rânduri filiforme f ără pendulări laterale ale
arcului electric).
În cazul sud ării multistrat, fiecare rând se sudeaz ă după ce temperatura stratului anterior a
scăzut sub 100 °C. Se poate aplica în acest scop și o răcire forțată cu jet de aer comprimat sau cu
medii de r ăcire mai intense. Prin r ăcirea rapid ă este evitat ă și apariția fazei sigma, precum și a
carburilor de Cr, deci este evitat ă fragilitatea sudurii, respectiv corozinea intercristalin ă.
Oțelurile austenitice Cr-Ni se pot îmbina prin toate procedeele de sudare cu condi ția
încălzirii minime a componentelor.

9 Coroziunea intercristalin ă a îmbinărilor sudate
Această formă de coroziune are o influen ță directă în diminuarea rezisten ței mecanice a
îmbinării, fără a constata într-un stadiu destul de avansat o reduce considerabil ă a masei metalice.ea
se propag ă de-a lungul limitelor de separare a gr ăunților cristalini și se localizeaz ă la o anumit ă
distanță de linia de topire de o parte și de alta a cus ăturii. Zona în care apare acest fenomen
corespunde unui interval critic de temperaturi între 400 și 800°C, mai accentuat între 600 și 700°C.
Explicația fenomenului const ă în formarea carburilor de crom la limita de separa ție între cristale. La
temperaturi din intervalul critic men ționat, atomii de crom au mobilitate mare și fiind mai avizi fa ță
de carbon decât fierul, formeaz ă carburile de crom. O țelul are rezisten ță la coroziune dac ă în soluție
solidă are cel pu țin crom în propor ție de 12%. Formarea carburilor de crom conduce la diminuarea
conținutului de crom sub 12% la marginea cristalelor, în timp ce în interiorul acestora se men ține la
valoarea ini țială. Benzile intercristaline formate și sărăcite în crom permit propagarea coroziune
care distruge astfel leg ăturile metalice.
Prevenirea fenomenului se face prin stabilizarea o țelului cu Ti sau Nb care au o afinitate mai
mare față de carbon decât cromul, astfel c ă cromul r ămâne în solu ția solidă la valori care nu
afectează rezistența la coroziune. Materialele de adaos sunt stabilizate cu Nb, Ti având o afinitate și
față de oxigen. La o țelurile nestabilizate se poate aplica o înc ălzire la 1100-1200 °C urmată de o
răcire în apă (tratament termic de c ălire de punere în solu ție).
9 Coroziunea tensofisurant ă
Dacă îmbinările sudate sunt supuse simultan unor tensiuni de întindere (tensiuni reziduale în
urma sudării, datorit ă deformațiilor la rece, tratamentelor termice sau solicit ărilor exterioare) și unui
mediu coroziv, se produce un fenomen de coroziune cu apari ția unor fisuri transversale pe cristale.
Tensiunile de compresiune nu influen țează procesul, putând chiar opri propagarea lui. Fisurile
capătă o formă arborescent ă cu schimb ări bruște de direc ție și concomitent se poate manifesta și
coroziunea intercristalin ă.
Pentru eliminarea acestui efect nedorit se urm ărește reducerea tensiunilor de prelucrare și
sudare prin metode constructive și tehnologice (detensionare).

9 Precipitarea fazei σ
Faza σ este un compus intermetalic de fier și crom, amagnetic, caracterizat prin duritate și
fragilitate mare. Se diminueaz ă astfel mult caracteristicile de plasticitate; structura î și pierde
tenacitatea și devine fragil ă. Ea se produce prin transformarea feritei sub ac țiunea căldurii sau r ăcirii
lente, procese care pot avea loc ca urmare a sud ării. De asemenea, elementele de aliere Mo, Si, Mn,

Tehnologii de sudare prin topire. Sudarea prin topire a materialelor

6 Ni pot forma compu și intermetalici contribuind astfel la formarea fazei σ. Intervalul de temperaturi
în care se porduce este de 400-900 °C.
Carbonul are efect favorabil deoarece reduce cantitatea de ferit ă iar cu alte elemente care
favorizeaz ă apariția fazei σ formeaz ă carburi stabile. Unele m ăsuri tehnologice neadecvate pot
conduce la apari ția fazei σ prin men ținerea structurii un timp relativ ridicat în intervalul critic de
temperatur ă (cusături scurte la table groase executate într-un num ăr mare de treceri).

9 Fisurarea la cald
Tendința de fisurare la cald, în cus ătură, se manifest ă la temperaturi peste 1200 °C, în
procesul de solidificare și răcire a cus ăturii. Ea apare mai accentuat în cazul cus ăturilor pur
austenitice.
Evitarea fisurilor la cald se face prin: – alegerea unor materiale de sudare care s ă asigure în metalul depus un anumit con ținut de
ferită, în general 4-11 %; ad ăugând ferit ă în materialul de adaos rezult ă limite de gr ăunți ferito-
austenitice capabile s ă controleze ac țiunea compu șilor de sulf și fosfor f ără a produce fisurare la
cald. Un con ținut prea ridicat de ferit ă (uzual 10%), conduce la apari ț
ia fazei σ, respectiv la o
îmbogățire cu crom a feritei la limita gr ăunților, ceea ce m ărește pericolul de fisurare și provoac ă o
afectare a ductilit ății și rezistenței la coroziune în anumite medii;
– sudarea cu energie liniar ă mică (curent sc ăzut, vitez ă mare, depunerea unor rânduri
filiforme)
– alegerea unor sârme sau electrozi de diametru redus;
– adăugarea în materialele de sudare a unor elemente dezoxidante și care finiseaz ă structura,
ca mangan, molibden, azot;
– mărirea coeficientului de form ă a sudurii, aceasta presupunând utilizarea unor rosturi cu
unghiuri de deschidere mai mari decât în cazul o țelurilor carbon sau slab aliate.

2.2.2. Procedee de sudare a o țelurilor austenitice Cr-Ni

9 Sudarea manual ă cu electrozi înveli ți
Este un procedeu de sudare utilizat în special la lucr ările de montaj sau pentru realizarea
cordoanelor cu lungime redus ă unde automatizarea sau mecanizarea sunt mai dificil de realizat.
Electrozii pentru sudare se aleg în func ție de destina ția îmbinării sudate, urm ărindu-se în
mod obișnuit o compozi ție chimic ă apropiată de a metalului de baz ă și care să asigure un metal
depus cu structur ă bifazică având 5-10% ferit
ă (2-4% ferit ă, în cazul structurilor exploatate la
temperaturi ridicate, datorit ă pericolului de precipitare a fazei σ). În mod curent se utilizeaz ă
electrozi cu înveli ș bazic, cu un con ținut scăzut de hidrogen care diminueaz ă tendința de fisurare la
cald. Ei se vor calcina la 250-300 °C, timp de 2-3 ore. Pentru îmbin ări din table sub țiri și cu pericol
mai redus de apari ție a tensiunilor, se utilizeaz ă electrozi rutilici care prezint ă o stabilitate mai bun ă
a arcului electric și formeaz ă cusături cu un aspect mai estetic.

7 Cordoanele de sudur ă se vor realiza în rânduri filiforme cu l ățimea de 2,5 ⋅de; sudarea se va
face în c.c.+. Parametrii principali ai regimului de sudare sunt indica ți în tabelul 2.6.

Tabel 2.6
Parametrii regimului de sudare manual ă cu electrozi înveli ți
Diametrul
electrodului,
mm Lungimea
electrodului,
mm Tensiunea
arcului, V Intensitatea curentului de sudare, A
Poziția
orizontală Poziția vertical
ascendent ă Poziția pe plafon
și vertical
descendent ă
2 250-300 24 40-60 30-40 35-45
2,5 250-300 24 50-80 45-55 50-65
3,25 300-350 25 80-110 70-90 80-100
4 300-350 26 100-140 95-115 100-130
5 350-450 27 140-180 – –

9 Sudarea sub strat de flux
Prezintă avantajele cunoscute ale procedeelor automate (p ătrundere mare, participare mare a
metalului de baz ă la formarea cus ăturii, prelucrare redus ă a rostului, uniformitate geometric ă a
cusăturii) față de care sunt unele specifice sud ării oțelurilor inoxidabile austenitice (num ărul
amorsărilor și întreruperilor arcului este minim, cus ătură netedă fără crestături). În acela și timp apar
și unele dezavantaje specifice sud ării oțelurilor austenitice, și anume:
– energia liniar ă destul de mare, ceea ce poate conduce la precipitarea carburilor de Cr și a
fazei σ în timpul sud ării, precum și a segrega ției în baia voluminoas ă;
– creșterea conținutului de Si din baie, chiar și în cazul utiliz ării unor fluxuri speciale;
– ecruisarea puternic ă a sârmei electrod în timpul trefil ării îngreuneaz ă obținerea unor sârme
suțiri. Sârmele aliate au o rigiditate mare, deterioreaz ă rapid ajutajul și alte părți componente ale
mecanismului de avans al sârmei;
– datorită rezistivit ății foarte mari a materialului de adaos, lungimea cap ătului liber al sârmei
trebuie să fie de 1,5-2 ori mai mic ă decât la sârmele din o țel carbon (tabel 2.7).

Tabel 2.7
Lungimea liber ă maximă a sârmelor din o țeluri austenitice
de, mm 2 3,25 4 5
Lungimea liber ă, mm 25 35 42 50

Fluxurile utilizate la sudare sunt de tip special, pentru a realiza un anumit grad de aliere a
metalului depus și au caracter bazic. Ele se calcineaz ă înainte de sudare la o temperatur ă de 250-
300°C, timp de 2 ore. Cuplul sârm ă-flux se alege având în vedere asigurarea unei compatibilit ăți
chimico-metalurgic a metalului depus cu cel de baz ă.
Sudarea se face cu rânduri cu sec țiune mică (filiforme). R ădăcina se va suda pe pern ă de
flux, suport din cupru sau manual cu electrozi înveli ți.
Parametrii principali ai regimului de sudare sunt indica ți în tabelul 2.8.

Tabel 2.8
Parametrii regimului de sudare sub strat de flux
Grosimea
tablei, mm Diametrul
sârmei, mm Cusătura de baz ă Cusătura de completare la
rădăcină

Tehnologii de sudare prin topire. Sudarea prin topire a materialelor

8 Is, A U a, V v s, m/h I s, A U a, V v s, m/h
6 3,25 450 27-28 60 500 28 60
8 3,25 450 27-28 50 500 28 50
10 4 450-500 27-30 42 550 30 42
12 4 450-500 27-30 36 550 30 36
15 4 450-500 27-30 36 550 30 36
20 4 550-600 30-32 30 550 32 30

9 Sudarea în mediu protector de gaze
Sudarea WIG se utilizeaz ă pentru table cu grosimi pân ă la 6 mm. metalul de adaos poate
avea compozi ția chimic ă identică cu a metalului de baz ă (fâșii decupate din acesta) sau diferit ă în
raport cu anumite particularit ăți fizico-metalurgice. La tablele groase, stratul de r ădăcină se execut ă
prin procedeul WIG cu o vergea de metal mai bogat ă în Cr. Parametrii regimului de sudare sunt
indicați în tabelul 2.9.

Tabel 2.9
Parametrii regimului de sudare WIG
Grosimea
tablei, mm Diametrul electrodului
de W, mm Diametrul
materialului de adaos,
mmIs, A Debitul de
gaz, l/min vs, m/h
1 1 1,6 40-60 2-3 15-21
1,5 1,5 1,6 60-100 2,5-3,5 18
2 1,5 2 70-120 3-4 16-18
3 1,5-2 2-3 90-140 3-4 15-18
5 3 3-4 130-170 3,5-4,5 12,5-15

Procedeul MIG este mai productiv și se execut ă semiautomat sau automat, atât cu transfer
fin, cât și cu arc scurt, folosind densit ăți de curent de circa 200 A/mm2.
Gazele de protec ție utilizate sunt Ar, He sau amestecuri, Ar+He, Ar+O 2. Adaosul de oxigen
mărește considerabil stabilitatea arcului electric, dar impune utilizarea unor sârme cu con ținut mai
mare de Ni și Cr pentru a compensa arderile de CO 2, deoarece în acest caz sudura se carbureaz ă și
se oxideaz ă, favorizând coroziunea intercristalin ă.
Sudarea se face în c.c.+, rezultând cus ături de calitate pentru toate pozi țiile de sudare.
Parametrii principali ai regimului de sudare sunt indica ți în tabelul 2.10.

Tabel 2.10
Parametrii regimului de sudare MIG
Grosimea tablei,
mm Diametrul sârmei
electrod, mm Is, A U a, V v s, m/h Consumul de
argon, l/min
4 1,2-1,6 220-320 22-25 20-30 14-18
6 1,6-2 280-360 23-27 15-30 14-18

98 1,6-2 300-380 24-28 15-30 14-18
10 1,6-2 330-440 25-30 15-30 18-20

Evitarea str ăpungerilor la sudarea r ădăcinii se face prin sudare pe suporturi din cupru. Daca ă
acest lucru nu este posibil, r ădăcina se va suda de preferat prin procedeul WIG.
9 Sudarea în baie de zgur ă
Procedeul se aplic ă pentru sudarea componentelor din o țel inoxidabil austenitic cu grosmi de
peste 40 mm. Ca material de adaos se utilizeaz ă sârme electrozi, electrozi lamelari sau supor ți din
oțel cu compozi ția chimică asemănătoare cu a metalului de baz ă.
Având în vedere c ă specific procedeului este aportul mare de c ăldură și răcirea redus ă după
sudare, rezult ă pericolul precipit ării carburilor de Cr și a fazei σ, urmată de scăderea rezisten ței la
coroziune intercristalin ă și a rezilien ței. Aceste propriet ăți pot fi îmbun ătățite dacă se utilizeaz ă
sârme cu con ținut ridicat de Ni (12-14%), care reduc fisurarea la cald, precum și dacă se aplică un
tratament termic de c ă
lire de punere în solu ție.
Fluxurile de sudur ă sunt în general acelea și ca și pentru celelalte o țeluri, dar prin folosirea
unor fluxuri cu con ținut mărit de CaF 2 se pot utiliza tensiuni mai mici la sudare (20-25 V), iar
oxidarea elementelor de aliere este redus ă.
Datorită contracției mari, rosturile vor fi variabile cu diferen țe de 4-7 m pe metru liniar de
sudură. Pentru evitarea fisur ării la cald se recomand ă un coeficient de form ă al cusăturii de 1,5-4.
9 Sudarea cu flac ără de gaze
Se recomand ă numai în cazul în care nu exist ă la dispozi ție alte mijloace de sudare, deoarece
procedeul prezint ă următoarele dezavantaje:
– flacăra ușor carburant ă formeaz ă carburi de Cr, iar flac ăra ușor oxidant ă micșorează
conținutul de Cr, Ti, Al; din acest motiv sudura fie nu rezist ă la coroziune intercristalin ă, fie se
micșorează rezistența la cald;
– flacăra, chiar dac ă este perfect neutr ă, produce supraînc ălzirea muchiilor și crește pericolul
coroziunii intercristaline și scade rezisten ța mecanic ă a îmbinării.
Tablele cu grosime pân ă la 3 mm se sudeaz ă
fără teșirea muchiilor, iar cele de peste 3 mm se
vor teși la un unghi de 45 °.
Consumul de gaze (acetilen ă) variază până la 75 l/h pentru fiecare mm grosime de material.

În general la toate procedeele de sudare a o țelurilor austenitice Cr-Ni se vor respecta
următoarele condi ții:
– sudarea se va face în spa ții special destinate acestor tipuri de o țeluri, având scule și
dispozitive executate din o țeluri asem ănătoare, pentru a se evita contaminarea feroas ă. Se va păstra
o curățenie deosebit ă a suprafe țelor componentelor;
– sudarea se va face cu energie liniar ă minimă și fără pendulări laterale, pentru o înc ălzire
minimă;
– sudarea stratului de r ădăcină se va face de preferat prin procedeul WIG, cu o sârm ă bogată
în Cr.

2.3. SUDAREA O ȚELURILOR INOXIDABILE MARTENSITICE

Tehnologii de sudare prin topire. Sudarea prin topire a materialelor

10
2.3.1. Elemente tehnologice la sudarea o țelurilor martensitice

Oțelurile martensitice con țin 12-18% Cr, au propriet ăți magnetice și se călesc în aer dup ă
încălzire peste 800 °C. Conținutul de carbon de 0,15-04% este mai ridicat comparativ cu o țelurile
inoxidabile austenitice. În urma ciclului termic de sudare aceste o țeluri se călesc în ZIT unde apare
o structur ă fragilă martensitic ă ce are o capacitate redus ă de deformare.
Oțelul inoxidabil martensitic are capacitatea de deformare mic ă astfel că la structurile rigide
pot apare fisuri. Prezen ța hidrogenului în baia de sudur ă conduce la un proces de formare a fisurilor.
Pentru a reduce viteza de r ăcire a cus ăturii se va face o preînc ălzire la 300-400 °C și se va lucra cu
regimuri intensive de sudare.
În unele situa ții temperatura de preînc ălzire nu trebuie s ă fie mai mic ă decât temperatura
punctului de transformare martensitic ă. Pentru a evita fisurarea, preînc ălzirea se va face înainte de
prinderea în puncte de sudur ă. Încălzirea se va face în cuptoare cu atmosfer ă controlat ă; structura
trebuie să aibă posibilitatea deform ării libere în timpul înc ălzirii și sudării pentru a nu apare fisuri.
Temperatura de preînc ălzire se va men ține în timpul opera ției de sudare (se va evita sudarea în
spații cu curent de aer, iar piesele se vor acoperi cu materiale termoizolante, l ăsând descoperit ă
numai zona de lucru).
Procesul de sudare trebuie realizat f ără întrerupere și tratamentul termic trebuie aplicat
imediat dup ă sudare, evitând r ăcirea pieselor sub temperatura de fisurare. La structuri mai pu țin
rigide, dup ă sudare piesele se r ăcesc la 150-200 °C, se men țin circa 2 ore la aceast ă temperatur ă,
după care se face înc ălzirea în cuptoare pentru aplicarea unui tratament termic de revenire f ăcându-
se astfel transformarea martensitic ă în condițiile evitării fisurilor.
Materialele de adaos se aleg în func ție de condi țiile de exploatare a structurilor (medii
corozive, șocuri termice) și particularit ățile la sudare a tipului de o țel folosit. Nu se recomand ă
utilizarea unor materiale de sudare austenitice, în special în lucr ările de repara ții, pentru structuri
exploatate în mediu gazos bogat în sulf, solicitate la șocuri termice sau când este indicat un
tratament termic. În unele situa ții se face o placare cu o țel austenitic a flancurilor rostului, urmat ă de
un tratament termic pentru îmbun ătățirea structurii din ZIT. Urmeaz ă sudarea cu electrozi
austenitici, cu con ținut redus de carbon pentru a evita coroziunea intercristalin ă. Se vor folosi
învelișuri sau fluxuri bazice.

2.3.2. Procedee de sudare a o țelurilor martensitice

¾ Sudarea manual ă cu electrozi înveli ți
Pentru sudare se folosesc electrozi austenitici cu con ținut scăzut de carbon (<0,03%) sau
care con țin elemente stabilizatoare (Nb) pentru a se evita astfel fenomenul de coroziune
intercristalin ă.

11Sudarea cu electrozi având o compozi ție chimică similară metalului de baz ă mărește tendința
de fisurare, îns ă se realizeaz ă cu acest tip de electrozi ultimele 2-3 straturi ale cus ăturii, în special
când mediul de lucru este coroziv.
Structurile solicitate la șocuri termice f ără medii bogate în sulf se sudeaz ă cu electrozi cu
conținut ridicat de Ni.
Sudarea se va face u energii liniare mari, resp ectiv curent de sudare spre limita superioar ă,
pentru a se introduce o cantitate sufiecient ă de căldură. Cusăturile se vor executa din mai multe
treceri, cu rânduri filiforme. Dup ă fiecare strat se recomand ă polizarea pentru eliminarea eficient ă a
eventualelor particule de zgur ă rămase și a fisurilor în cratere care apar la terminarea unui electrod.
După sudare se va aplica un tratament termic.
¾ Sudarea în mediu de gaz protector
Pentru grosimi de tabl ă sub 3 mm și în general pentru stratul de r ădăcină se aplică sudarea
prin procedeul WIG în c.c.
-. La tablele foarte sub țiri, 0,3-1 mm, sudarea se va face în c.a. Sudarea
rădăcinii se va face cu protec ție pe partea opus ă cu Ar pentru a evita oxidarea.
Procedeul MIG se utilizeaz ă pentru grosimi de tabl ă de peste 3 mm, folosind c.c.+. Gazele de
protecție utilizate sunt Ar, He sau amestecuri Ar+He. Un procent de 2% O 2 adăugat în Ar m ărește
temperatura arcului, transferul metalului se face în form ă de picături fine și se poate m ări viteza de
sudare. Materialele de adaos au compozi ții similare metalului de baz ă.

2.4. SUDAREA O ȚELURILOR INOXIDABILE FERITICE

2.4.1. Elemente tehnologice la sudarea o țelurilor feritice

Oțelurile inoxidabile feritice con țin 15-30% Cr, se caracterizeaz ă prin rezisten ță la coroziune
și oxidare la temperaturi ridicate, inclusiv în medii con ținând sulf. Ele nu se c ălesc și sunt
amagnetice.
Sudarea acestor o țeluri este mai dificil ă decât a o țelurilor austenitice, dat fiind problemele
care apar:
9 Creșterea grăunților
La temperaturi peste 900 °C apare o cre ștere a grăunților, care are efecte negative asupra
plasticității. O finisare a gr ăunților prin tratament termic nu este posibil ă.
Creșterea grăunților poate fi frânat ă prin:
– adăugarea unor elemente ca Ti, N, Al;
– sudarea cu energie liniar ă cât mai mic ă.
9 Fragilizarea la temperatura de 475 °C
La încălzirea de durat ă, în domeniul 450-500 °C, apare o fragilizare a materialului ca urmare
a precipit ării carburilor de Cr. Sunt sensibile o țelurile cu peste 17% Cr. Fragilizarea poate fi
eliminată prin încălzire la 700-800 °C și răcire rapid ă.
9 Coroziune intergranular ă
Fenomenul se produce asem ănător ca și la oțelurile austenitice la r ăcire de la temperaturi
peste 900°C. Se poate înl ătura prin tratament termic la temperaturi de 600-800 °C. Pentru evitarea
coroziunii intergranulare se recomand ă stabilizarea o țelurilor cu peste 18%Cr, în special cu Ti.

Tehnologii de sudare prin topire. Sudarea prin topire a materialelor

12 În oțelurile feritice precipitarea carburilor de crom va avea loc dup ă timpi de incuba ție mai
scăzuți decât la o țelurile austenitice, ceea ce face ca pericolul coroziunii intergranulare s ă fie mai
accentuat.
9 Producerea fazei σ
Observațiile referitoare la faza σ de la oțelurile austenitice sunt valabile și la oțelurile
feritice. Fargilizarea prin faza σ devine mai accentuat ă cu creșterea conținutului de Cr.
Fenomenul se poate înl ătura prin aplicarea unui tratament termic la 900 °C.

2.4.2. Procedee de sudare a o țelurilor feritice

¾ Sudarea manual ă cu electrozi înveli ți
Se face cu electrozi austenitici de tip 23-12, 29-9, 18-10, cu con ținut scăzut de carbon și
stabilizați cu Nb.
Sudarea se va afce cu o energie liniar ă minimă, cu electrozi având diametre mai mici și un
curent de sudare spre limita superioar ă. Temperatura între straturi nu va dep ăși 250°C, temperatur ă
peste care se extinde zona de cre ștere a grăunților.
Se va lucra cu viteze mari de sudare.

¾ Sudarea în medii de gaze protectoare
Sudarea prin procedeele WIG și MIG se face cu bune rezultate, zona supraînc ălzită este
îngustă, iar timpul de men ținere la temperaturi ridicate este sc ăzut.
Aspectele privind tehnica de sudare sunt similare ca la celelalte tipuri de o țeluri inoxidabile.
Regimul de sudare se va adopta astfel încât s ă se introduc ă o cantitate de c ăldur
ă în cusătură spre
valoarea minim ă necesară formării acesteia pentru a evita astfel fragilizarea.

2.5. SUDAREA O ȚELURILOR DUPLEX

Oțelurile duplex au o structur ă austenito-feritic ă, cele dou ă faze fiind în propor ții
aproximativ egale. O asemenea structur ă se obține dacă oțelul are circa 21-25% Cr și 5-7% Ni, în
urma unui tratament termic la circa 1000-1050 °C, urmat de o c ălire în apă.
Față de oțelurile inoxidabile austenitice sau feritice, o țelurile duplex au o rezisten ță la rupere
și o rezisten ță la coroziune fisurant ă sub tensiune mai ridicate.
Principalele elemente de aliere ale o țelurilor duplex sunt Cr, Ni, Mi și N. Cr și Mo asigur ă
formarea feritei, în timp ce Ni și N stabilizeaz ă austenita. Cr, Mo și N îmbun ătățesc rezisten ța la
coroziune și în mod special rezisten ța la coroziune prin pitting în medii care con țin cloruri. N
contribuie și la creșterea rezisten ței mecanice a o țelului.

13Gruparea o țelurilor duplex se face în general în func ție de indicele de rezisten ță la coroziune
prin pitting PRE, calculat cu rela ția:

PRE %Cr 3,3 %Mo 16 %N=+ ⋅ + ⋅ (2.1)

Oțelurile cu indicele PRE peste 38 intr ă în categoria o țelurilor superduplex. Aceste o țeluri,
în general, nu ridic ă probleme deosebite la sudare. Dac ă sudarea se face cu un material de adaos
similar metalului de baz ă, metalul depus va avea o structur ă preponderent feritic ă deoarece
depunerea cristalizeaz ă ca ferită și se va transforma doar par țial în austenit ă. Astfel de opera ții nu
sunt însă fezabile pentru multe structuri sudate. De aceea, în aceste vazuri, compozi ția chimic ă a
metalului depus se modific ă prin cre șterea con ținutului de Ni la 8-10%, astfel c ă structura va
conține mai mult ă austenită.
Materialele de adaos cu conâinut de Ni la nivelul materialului de baz ă pot fi utilizate doar în
cazurile în care se aplic ă după sudare un tratament termic. Sudarea f ără material de adaos sau în
condiții de dilu ții excesive poate cauza producerea unei cus ături fragile cu un con ținut ridicat de
ferită. Prin urmare, se va evita sudarea f ără material de adaos, cu excep ția situațiilor în care dup ă
sudare se va efectua un tratament termic de c ălire de punere în solu ție.
Oțelurile duplex se pot suda cu dou ă tipuri de materiale de adaos:
– materialul de adaos standard (22% Cr, 9% Ni, 3% Mo, 0,15% N) se poate utiliza la sudarea
oțelurilor standard cu 22% Cr;
– materialul de adaos mai aliat (25% Cr, 9% Ni, 4% Mo, 0,25% N) se preteaz ă la sudarea
tipurilor de o țeluri cu 22% Cr și mai înalt aliate.
Sudarea o țelurilor duplex, în general, se poate face prin majoritatea procedeelor de sudare
prin topire. La sudarea în medii de gaze protectoare se va utiliza Ar 99,96% sau Ar+2-5% N 2 la
sudarea WIG, respectiv Ar+1-3% O 2, Ar+1-3% CO 2, Ar+30% He?1-3% O 2, Ar+15% He+1-3%
CO 2 la sudarea MIG/MAG. Pentru asigurarea calit ății îmbinărilor sudate, r ădăcina va fi protejat ă la
sudare cu un gaz de tip Ar, N 2 sau amestecuri.
Sudabilitatea o țelurilor duplex este bun ă, fiind mult mai bun ă decât a o țelurilor cu Cr,
deoarece are prezint ă o tendință mai redus ă de creștere a grăunților în ZIT și în metalul depus. Se
remarcă, însă, o scădere mică a tenacității în ZIT fa ță de a materialului de baz ă, neafectat termic.
Siguranța la fisurarea la rece și la cald la sudarea o țelurilor duplex va fi considerat ă ca fiind
bună atât timp cât metalul de baz ă și metalul depus au compozi ții chimice bine determinate. Acest
lucru înseamn ă o tendin ță redusă spre cre șterea grăunților, cât și un conținut de ferit ă delta în
metalul depus pur, sub 40%.
Pentru sudarea o țelurilor duplex aliate cu N se recomand ă următoarea tehnologie de sudare:
– sudarea cu acela și tip de material de adaos, aliat cu N, cu con șinuturi mai ridicate de Ni
pentru limitarea con ținutului de ferit ă delta și pentru ob ținerea unor propriet ăți optime de tenacitate;
– reuscarea electrozilor și fluxurilor de sudare conform indica țiilor produc ătorului;
– nu este necesar ă, de regulă, o preîncălzire a materialului de baz ă;
– temperatura între straturi nu trebuie s ă depășească 150°C, pentru a reduce pe cât posibil
creșterea conținutului de feti ă delta și a grăunților din ZIT.