Особенности сварки нержавеющей стали

Как известно - сварка это технологический процесс создания неразъемного соединения различных металлических деталей за счет установления межатомных связей между соединяемыми частями в процессе местного или общего нагрева, пластического деформирования или совместного действия того и другого.

Детали из нержавеющей стали, так же являющиеся металлическими, могут быть соединены сваркой. Однако нержавейка обладает иными чем простая углеродистая сталь физическими свойствами и имеет иной химический состав и процесс сварки таких деталей в единую металлоконструкцию должен это учитывать, иначе результата не будет.

Нержавеющая сталь характеризующаяся повышенной стойкостью к коррозии является высоколегированной, за счет содержащегося в ней хрома (12–30%). Нержавеющая сталь для повышения ее антикоррозионных, а так же механических параметров насыщается так же такими добавками, как титан, марганец, никель или молибден. Помимо отличающегося химического содержания нержавеющая сталь подвергается процессам закалки для повышения многих ее физических характеристик.

Особенности нержавейки влияющие на свариваемость.

Для выбора подходящего способа сварки нержавеющей стали ознакомимся поближе с некоторыми ее наиболее важными характеристиками, в первую очередь влияющими на свариваемость.

Во-первых, высокий показатель коэффициента линейного расширения нержавеющей стали. Он влияет на величину усадки металла и обуславливает повышенную деформацию деталей из нержавеющей стали в процессе и после проведения сварочных работ. Если между соединяемыми деталями из нержавеющей стали, особенно значительной толщины не обеспечить правильный зазор возможно образование крупных трещин сварочного шва.

Во-вторых, меньшая теплопроводность нержавейки по сравнению с обычными низкоуглеродистыми сталями. Это приводит к значительному увеличению теплоты в зоне сварки, что выражается в сильном нагреве и проплавлении свариваемых поверхностей деталей в месте соединения. В связи с этим процесс сварки деталей из нержавеющей стали должен производится при 15–20 процентном снижении силы тока по сравнению со сваркой обычных сталей.

В-третьих, при сварке деталей из нержавеющей стали имеет место явление снижения антикоррозионных свойств от межкристаллитной коррозии. Оно обусловлено формированием карбида хрома и железа по краям зерен при достижении температуры более 500°С. Поэтому при сварке деталей из нержавеющей стали необходимо соблюдение определенного режима термической обработки. Например в некоторых случаях, для аустенитных хромоникелевых сталей, может помочь полив холодной водой свариваемых поверхностей.

В-четвертых, детали из нержавеющей стали непосредственно перед проведением процесса сварки, требуют дополнительной подготовки. Детали из нержавейки следует обезжирить растворителями, такими как ацетон или авиационный бензин. Обезжиривание позволяет обеспечить устойчивость дуги и снижает пористость шва. Также следует зачистить до блеска кромки соединяемых поверхностей.

Ручная сварка покрытыми электродами (ММА).

Самый простой и самый распространенный способ сварки деталей из нержавеющей стали это ручная сварка покрытыми электродами (ММА). Ручная сварка нержавейки покрытыми электродами подходит для случаев, когда к качеству сварки не предъявляется очень жестких требований.

При ручной сварке нержавейки покрытыми электродами очень важен правильный подбор электродов, которые должны соответствовать составу свариваемой нержавеющей стали и условиям сварки. Хорошие данные от видах электродов содержаться в ГОСТ 10052.

Например для ручной сварки нержавейки возможно применение электродов, содержащих двуокись титана и имеющее рутиловое покрытие. Такими электродами осуществляется сварка с применением как постоянного, так и переменного тока. Они отличаются незначительным разбрызгиванием и стабильной, обеспечивающей постоянное горение, дугой.

При использовании постоянного тока сварка осуществляется при обратной полярности. Рекомендуется использовать электроды малого диаметра, а сварочный ток снижен и давать небольшую тепловую энергию. Для быстрого охлаждения шва применяется обдув сжатым воздухом или использовать медные подкладки под детали.

Аргоновая сварка в режимах AC/DC TIG и MIG.

При повышенных требованиях к качеству шва рекомендуется аргоновая сварка деталей из нержавеющей стали (AC/DC TIG). Особенно хорошо она зарекомендовала себя при необходимости сваривать относительно тонкие детали из нержавейки, например для сварки труб, работающих под давлением.

Работы выполняются как при постоянном, так и при переменном токе. Используется присадочная проволока содержащая более высокую, по сравнению с основным металлом, степень легирования. Аргоновая сварка нержавейки чувствительна к нарушениям зоны сварки от колебательных движений электрода, приводящих к окислению стали. Защита внутренней стороны шва нержавейки возложена на инертный газ, в качестве которого служит аргон.

Режимы аргоновой сварки нержавейки, такие как полярность и сила тока, диаметры присадочной проволоки и электрода, скорость выполнения сварки и примерный расход аргона, выбираются в зависимости от толщины свариваемых деталей.

Поджог дуги при использовании аргоновой сварки деталей из нержавеющей стали выполняется бесконтактным методом или на графитовой плите, что предотвращает попадание вольфрама в сварочную ванну. Для снижения окисления вольфрамового электрода и соответственно его бесполезного расхода производится дополнительный обдув аргоном, примерно 10-15 секунд после разрыва дуги и окончания сварки.

Принципиальное отличие полуавтоматической сварки нержавеющей стали (MIG) от описанной выше состоит в механизации процесса подачи нержавеющей проволоки в зону сварки. Сварка нержавейки на полуавтоматическом оборудовании позволяет получить соединение высокого качества и значительно ускоряет и упрощает весь процесс работ. При этом возможно применение различных сварочных техник для соединения деталей различной толщины. Для тонкой стали - сварка короткой дугой, для деталей со значительной толщиной - метод струйного переноса применим.

В других статьях на тему сварки продолжим говорить об особенностей тепловых процессов происходящих во время сварки, особенностей сваривания различных металлов и характеристик сварочного оборудования и используемых сварочных материалов.