فیلر کربنی و کم آلیاژ

شرکت‌های زیادی از فیلر کربنی و کم آلیاژ (Carbon & Low Alloy Tigrod) استفاده می‌کنند. خواص مکانیکی و شیمیایی این ماده برای انواع جوشکاری مناسب است. همین ویژگی باعث شده است این فیلرها در زمینه‌های مختلف از بازار انرژی گرفته تا ساخت تجهیزات سنگین و پروژه‌های فولادی سازه‌ای به‌کار روند.

زیرا این سیم شاخه کربنی و کم آلیاژ از مزیت افزایش استحکام و چقرمگی در جوش نهایی برخوردار است. حفظ قدرت و مقاومت در برابر خزش در دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر از دیگر مزایای این فیلر محسوب می‌شود.

این ویژگی‌ها فیلرهای کربنی و کم آلیاژ را به گزینه‌ای سودمند و مقرون‌به‌صرفه برای کاربران تبدیل می‌کند. با آرکامتال همراه شوید تا این محصول را بیشتر بررسی کنیم.

انواع فیلر کربنی و کم آلیاژ

فیلر کربنی و کم آلیاژ خواص مکانیکی و شیمیایی خود را از افزودن آلیاژهایی مثل نیکل، کروم، مولیبدن و منگنز به‌دست می‌آورد. البته ممکن است سازندگان فلز پرکننده به‌ندرت از وانادیوم یا مس هم استفاده کنند.

هر عنصر، مزیت متمایزی به فیلر اعطا می‌کند. مثلا نیکل باعث چقرمگی می‌شود، کروم مقاومت در برابر خزش را افزایش می‌دهد و موجب استحکام فیلر در دمای بالا می‌شود.

منگنز خاصیت اکسیدزدایی به آن می‌بخشد و ماده را سخت می‌کند. مولیبدن علاوه بر استحکام‌بخشی به محصول در دمای بالا، قابلیت سخت‌شدن را نیز به آن می‌افزاید. متناسب با نوع فولاد کم آلیاژ، مقادیر مختلفی از عناصر آلیاژی در تولید آن به کار می‌رود. انواع فیلرهای کربنی و کم آلیاژ رایج عبارت‌اند از:

• • فولادهای با قدرت تسلیم بالا: HY-80، HY-90 و HY-100

• • فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا: HSLA

• • فیلرهای کوئنچ و تمپرشده: A514، A517. گاهی اوقات به آن‌ها فیلرهای T-1 نیز گفته می‌شود.

• • فیلرهای هوازدگی: A242، A588 و A709

• • فیلرهای کروم-مولی: A335، A213 و A387

• • فیلرهای کم آلیاژ قابل عملیات حرارتی: AISI 4130، AISI 4140 و AISI 8630

کاربرد فیلر کربنی و کم آلیاژ

به‌طور معمول، فیلر کربنی و کم آلیاژ سبب استحکام کششی نهایی 80000 psi یا بیشتر می‌شود. آن‌ها مانند هر ماده دیگری به فلز پایه‌ای نیاز دارند که با خواص شیمی آن‌ها مطابقت داشته باشد.

این ویژگی استحکام مورد نظر را در جوش نهایی ایجاد می‌کند. برای این منظور، فلزات پرکننده کم آلیاژ در طبقه‌بندی‌های مختلف محصولات استفاده می‌شوند. استفاده از این فلزات، محصولات را برای به‌کار رفتن در انواع فولادهای کم آلیاژ مناسب می‌سازد. کاربرد سیم شاخه کربنی و کم آلیاژ به شرح زیر است:

• • کشتی‌سازی، ساخت پل‌ها و تولید وسایل نقلیه خارج از بزرگراه

• • ساخت اتومبیل، کامیون و جرثقیل

• • قابل استفاده در فولاد سازه، مخازن تحت‌فشار

• • مناسب برای سازه‌های ساختمانی و مجسمه‌های فضای باز

• • قابل استفاده در پتروشیمی و تجهیزات تولید برق

• • در شفت، لوله‌های ساختاری و لوله برای انتقال گازهای تحت‌فشار

مزایا و معایب فیلر کربنی و کم آلیاژ

یکی از مهم‌ترین مزایای استفاده از سیم شاخه کربنی و کم آلیاژ استحکام و دوام زیاد آن است. همین موضوع آن را برای کاربردهایی مانند ساخت پل‌ها یا ماشین‌آلات سنگین مناسب می‌سازد. زیرا مواد به‌کار رفته در این صنایع به سطوح بالایی از نیرو نیاز دارند.

علاوه بر این، فیلر آلیاژی در برابر خوردگی مقاوم است که کاربرد آن را در فضای باز ممکن می‌سازد. در نهایت، فیلرهای کم آلیاژ نقطه ذوب بالایی دارند که آن‌ها را برای استفاده در محیط‌هایی مانند کوره‌ها و دیگ‌ها مناسب می‌سازد که دمای زیادی دارند. از دیگر مزایای سیم شاخه کربنی و کم آلیاژ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. افزایش قدرت

یکی از مزایای اصلی  فیلر کربنی و کم آلیاژ قوی‌تر بودن آن‌ها نسبت به فیلر کربنی سنتی است. چراکه فیلر کم آلیاژ حاوی عناصر مختلفی است که در کنار هم  سبب می‌شوند استحکام فلز پایه بیشتر شود. علاوه بر این، فیلر کم آلیاژ بیشتر اوقات  تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد و استحکام جوش را افزایش می‌دهد.

2. مقاومت بالا

فیلر کم آلیاژ بسیار بادوام‌تر از فیلر کربنی سنتی است. زیرا عناصر موجود در آن باعث می‌شود مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی و سایش افزایش پیدا کند. علاوه بر این، چون در بیشتر مواقع تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد از مقاومت بالایی در برابر سایش و پارگی برخوردار است.

3. جوش‌پذیری بهبود یافته

یکی دیگر از مزایای فیلر کربنی و کم آلیاژ این است که جوشکاری با آن نسبت به فیلر کربنی سنتی آسان‌تر است. چراکه وجود عناصر مختلف در آن کمک می‌کند عیوب احتمالی حاصل از جوشکاری کمتر شود. علاوه بر این می‌تواند با روش‌های مختلفی از جمله جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری گازی و جوشکاری مقاومتی استفاده شود.

یکی از معایب اولیه فیلر کم آلیاژ گران‌تر بودن آن در مقایسه با فولاد کربنی است. فولاد آلیاژی حاوی فلزات مختلفی از جمله آهن، منگنز، کروم، وانادیم، مولیبدن و نیکل است که بر هزینه محصول می‌افزاید. انعطاف‌پذیری کمتر، نقطه ذوب پایین‌تر، ماشین‌کاری سخت‌تر از دیگر معایب این نوع فیلر به‌شمار می‌رود.

تطبیق فیلر کم آلیاژ با فلز پایه

به‌عنوان یک قاعده کلی، استحکام بالاتر فولاد کم آلیاژ باعث می‌شود مواد قدرت انعطاف‌پذیری کمتری داشته باشند. بنابراین بعد از جوشکاری احتمال ترک‌خوردن آن بیشتر است.

وجود یک فلز پرکننده با سطوح پایین هیدروژن قابل انتشار می‌تواند به کاهش ترک‌خوردگی در فولادهای کم آلیاژ کمک کند. همان‌طور که اجرای روش‌های پیش‌گرمایش مناسب می‌تواند در این زمینه موثر باشد.

هدف از جوشکاری با فیلر کربنی و کم آلیاژ این است که تا حد امکان استحکام و ترکیب شیمیایی فلز پرکننده با مواد پایه تطبیق بیشتری پیدا کند. در برخی موارد، اگر در طراحی مشخص شود که روش به‌کار رفته بهترین راه است، ممکن است قدرت فلز پرکننده از استحکام فلز فراتر رود.

اگر در روش جوشکاری انتخابی نیاز باشد که دو نوع مختلف فولاد کم آلیاژ به هم جوش بخورند، قدرت تطبیق فلز پرکننده و مواد استحکام کمتر خواهد شد. تطبیق‌دادن این مواد با هم به شکل‌پذیری بیشتر محصول منجر می‌شود. کاهش این ویژگی باعث می‌شود مواد کمتر بتوانند به جلوگیری از ترک خوردن محصول کمک کنند. عوامل دیگری که بر شیوه تطبیق پرکننده کربنی و کم آلیاژ با فلز پایه موثر هستند، عبارتند از:

1. ضخامت مواد

برخی از فولادهای کم آلیاژ (مانند فولادهای کوئنچ و سکوریت شده) در ابعاد ضخیم‌تر، استحکام خود را از دست می‌دهند و به فلز پرکننده با استحکام کمتری برای کار نیاز دارند.

2. بارگذاری چرخه‌ای

یک قطعه تمام‌شده که در معرض تنش و خستگی زیاد قرار می‌گیرد، برای محافظت در برابر ترک‌خوردگی به فلز پرکننده با چقرمگی بالاتر نیاز دارد.

3. عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT)

اگر روش جوشکاری به PWHT نیاز داشته باشد، برای این کار باید از فلز پرکننده‌ای استفاده شود که بتواند خواص مکانیکی خود را پس از گرم‌شدن حفظ کند. فلزهایی که به ‌آن‌ها مولیبدن افزوده شده است، برای این کار مناسب هستند.

قیمت فیلر کربنی و کم آلیاژ

به‌طور معمول سیم شاخه کربنی و کم آلیاژ از دیگر فیلرهای فولادی گران‌تر است. زیرا در فیلرهای آلیاژی از انواع عناصر اضافی استفاده می‌شود. عناصری مانند آهن، منگنز و کروم. علاوه بر این، آن‌ها به‌اندازه فیلرهای کربنی سنتی به پردازش نیاز ندارند.

اگر در زمان خرید فلز پرکننده کم آلیاژ نسبت‌به قیمت آن شک دارید، حتما با سازنده قابل اعتماد فلز پرکننده یا توزیع‌کننده لوازم جوشکاری مشورت کنید. آرکامتال با سال‌ها تجربه در این زمینه می‌تواند مشاور بسیار خوبی برای شما عزیزان باشد و فیلر کربنی و کم آلیاژ را با قیمت و کیفیت مناسب در اختیارتان قرار دهد.

---

سوالات متداول

1. فلز پرکننده مناسب برای جوشکاری فولاد کم آلیاژ چیست؟

فلزات پرکننده مثل منگنز، نیکل و مولیبدن برای اتصال فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا (HSLA) مناسب هستند. زیرا استحکام و چقرمگی را افزایش می‌دهند.

2. فیلر کربنی و کم آلیاژ چیست؟

فیلرهای کربنی کم آلیاژ از آهن، کربن، منگنز و سیلیکون ساخته می‌شوند. آن‌ها مشابه فولادهای کربنی هستند. اما عناصر آلیاژی دیگری مانند کروم، مولیبدن و… نیز دارند که آستانه عملیات حرارتی خود را بهبود بخشند.

3. جوش‌پذیری فیلر کربنی و کم آلیاژ چقدر است؟

افزایش کربن یا آلیاژ، باعث سخت‌تر شدن بخش‌هایی در فولاد کم آلیاژ می‌شود که حرارت می‌بینند و جوش‌دادن آن‌ها دشوارتر است. بنابراین نیاز به عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) این اتصالات افزایش می‌یابد.

4. چه فلز پرکننده‌ای برای فولاد کربنی استفاده می‌شود؟

آلیاژ فولاد ضدزنگ 309L بیشتر برای جوش‌دادن فولاد کربنی به ضد زنگ کاربرد دارد. البته فولاد ضدزنگ 312 یا آلیاژهای مبتنی بر نیکل NiCrMo-3 وقتی استفاده می‌شوند که احتمال ترک‌خوردگی وجود دارد.

---

جمع‌بندی

استفاده از سیم شاخه کربنی و کم آلیاژ سبب می‌شود در جوش نهایی محصول استحکام، شکل‌پذیری، چقرمگی و مقاومت در برابر ترک‌خوردگی افزایش پیدا کند. بنابراین کاربرد آن برای جوشکاری موفقیت‌آمیز فولادهای کم آلیاژ بسیار مهم است.

با این حال، از آنجایی که انواع مختلفی از فیلر کم آلیاژ وجود دارد که هر کدام از ویژگی‌های متفاوت و مخصوص خود برخوردارند، هیچ فلز پرکننده‌ای وجود ندارد که برای به‌کار رفتن در انواع پروژه‌ها استاندارد لازم و مناسب را داشته باشد.

در زمان انتخاب فیلر کربنی و کم آلیاژ همیشه خواص مکانیکی و شیمیایی نوع فولاد کم آلیاژ جوش داده‌شده را در نظر بگیرید. با شرکت‌های تامین لوازم جوشکاری معتبر مانند آرکامتال مشورت کنید و برای راهنمایی بیشتر با گروه پشتیبانی فنی قابل‌اعتماد این شرکت تماس بگیرید.