Blog Ko Buijs: Lassen van roestvast staal aan gewoon staal
De vraag wordt mij nog wel eens gesteld of roestvast staal ook aan gewoon koolstofstaal gelast kan worden. Zo ja, waar moet men dan vooral aandacht aan besteden en wat voor soort lasmetaal dient men dan te gebruiken om een goede verbinding te verkrijgen.
Door Ko Buijs - Innometconcultancy BV
Dergelijke verbindingslassen van roestvast staal aan ongelegeerd of laag gelegeerd staal zijn inderdaad wel degelijk mogelijk. Men noemt dit in de praktijk gemakshalve ook wel zwart/witverbindingen. Het is de meest voorkomende variant in de groep van ongelijksoortige lasverbindingen. Om een goede lasverbinding te verkrijgen, werden voorheen veelal beklede elektroden van het type E 310 gebruikt. De volaustenitische structuur die hiermee werd verkregen, gaf echter regelmatig aanleiding tot de gevreesde warmscheuren. Dit probleem kan dan weer worden bestreden door 6 tot 8% mangaan aan het elektrodemateriaal toe te voegen. Bovendien moest men het percentage verontreinigingen zoals fosfor en zwavel verlagen en diende men de juiste keuze van de basische bekleding te bepalen.
Deze oplossing van het probleem is echter nogal kostbaar terwijl de lasbaarheid en de slakvorming bepaald niet optimaal te noemen zijn. Goedkopere en beter lasbare elektroden betreffen het type 18Cr/8Ni/6Mn (E 307 of wel Werkstoffnummer EN 1.4370). De lasbaarheid van deze mangaan houdende elektrode is echter ook niet optimaal te noemen. Er zijn gelukkig ook andere c.q. betere oplossingen. Het risico van warmscheurvorming kan worden onderdrukt door te kiezen voor een austeniet/ferriet structuur in de lasverbinding. Men maakt daarbij gebruik van de door Schaeffler uitgevoerde proeven die aantoonden dat de aanwezigheid van ferriet in de las de warmscheurgevoeligheid sterk doet verminderen. De reden hiervan is dat ferriet een veel groter oplossend vermogen heeft voor verontreinigingen dan austeniet. Deze verontreinigingen zijn immers hoofdzakelijk verantwoordelijk voor dergelijke warmscheuren. Ferriet heeft een soort vuilnisbakfunctie waar de gevaarlijke elementen a.h.w. in verdwijnen.
Het ‘verlies’ aan legeringselementen, dat ontstaat door verdunning van het lasmetaal tijdens het opmengen met ongelegeerd staal, wordt opgevangen door uit te gaan van lasmetaal met een verhoogd chroom- en nikkelgehalte zoals het toepassen van een 24Cr/12Ni-elektrode van het type E 309 (Werkstoffnummer 1.4332). De toepassing van elektroden van het type E 309 heeft behalve de goede lasbaarheid ook nog andere voordelen. Deze elektrode kan men namelijk ook probleemloos toepassen voor het leggen van een bufferlaag bij het oplassen van geplateerd staal.Aangeraden wordt om bij voorkeur geen molybdeenhoudende elektroden toe te passen. Vooral bij het lassen in meerdere lagen kan tijdens het lassen met molybdeenhoudende elektroden verbrossing van de lasverbinding ontstaan. Dit is vooral het geval bij grotere wanddiktes. De verbrossing is toe te schrijven aan het ontstaan van ongewenste intermetallische uitscheidingen bij hogere temperaturen tijdens het lassen. Er dient daarom op gewezen te worden dat genoemd lasmetaal vele malen sneller verbrost dan het basismateriaal met dezelfde samenstelling. Het is dus belangrijk in geval van de kruipvaste zwart/wit verbindingen toevoegmaterialen te gebruiken met een gecontroleerd ferrietgehalte. Een voorbeeld hiervan is een chroom/molybdeen staalsoort gelast aan austenitisch roestvast staal.
Om de neiging tot verbrossing bij hoge temperatuur toepassingen te verminderen, kan men ook lassen met een hoog nikkelhoudend toevoegmateriaal. Nadelen hiervan zijn de hoge prijs en de minder goede lasbaarheid. Een voordeel van lasmetaal op nikkelbasis is dat het risico van koolstofmigratie wegvalt en dus de ontkoling van het basismetaal en het opkolen van het lasmetaal wordt voorkomen. Voor op thermische schok belaste verbindingen van austenitisch aan ferritisch staal is de toepassing van nikkelhoudend toevoegmateriaal gunstig, omdat de uitzettingscoëfficiënt hiervan tussen die van ferritische en de gewone austenitische stalen in ligt. Roestvast staal is op zich ook prima te lassen aan nikkel en nikkellegeringen en wellicht is dat in de nabije toekomst ook nog eens een blog waard om daar ook eens bij stil te staan.
Met dank aan Karel Bekkers die als expert op dit gebied voor relevante informatie heeft zorggedragen.