Сварка жаропрочной нержавеющей стали

Обновлено: 04.10.2024

Нержавеющие стали не разрушаются под воздействием воздуха, воды, щелочи, ряда кислот и солей. Это свойство получают все железные сплавы при введении в них не менее 12% хрома.

При добавлении в сталь, содержащую 18% хрома, определенного количества никеля она становится аустенитной; аустенитное состояние стали сохраняется в широком диапазоне температур. Хромоникелевая аустенитная сталь обладает лучшими по сравнению с хромистой сталью механическими свойствами, более высокой коррозионной устойчивостью, устойчивостью против ползучести и меньшей склонностью к росту зерна. В то время как роль хрома в хромоникелевых аустенитных сталях заключается в образовании плотной окисной пленки, предохраняющей сталь от коррозии, высокое содержание никеля способствует образованию и сохранению аустенитной структуры.

Из хромоникелевых аустенитных сталей наибольшее распространение получили стали, содержащие 18% Сr и 8% Ni, так называемые нержавеющие стали 08Х18Н10, 12Х18Н9, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 17Х18Н9 и др.

Стали Х18Н9 наряду с высоким сопротивлением коррозии обладают высокой вязкостью и пластичностью в широком интервале температур, высокой прочностью и устойчивостью против ползучести (жаропрочностью). Они имеют хорошие технологические свойства, в частности, легко свариваются. Эти свойства сталей Х18Н9 обусловили их широкое применение в промышленности. Несмотря на появление новых сплавов, более устойчивых при высоких температурах в условиях воздействия интенсивной коррозионной среды, стали Х18Н9 попрежнему находят значительное применение. При закалке хромоникелевых аустенитных сталей их твердость в противоположность твердости закаленных углеродистых сталей не возрастает, а уменьшается. При медленном охлаждении с температур выше 900° твердость этих сталей увеличивается вследствие выделения карбидов.

Наряду с перечисленными достоинствами аустенитных сталей Х18Н9 ряд этих сталей обладает существенным недостатком: склонностью к межкристаллитной коррозии. Она происходит в результате замедленного охлаждения или нагрева в интервале температур 450-850°. Причина межкристаллитной коррозии, по установившимся взглядам, заключается в уменьшении растворимости углерода в твердом f-растворе с понижением температуры, что приводит к выделению карбидов хрома Сг₄С, располагающихся по границам зерен. Выделившиеся карбиды хрома содержат около 90% хрома. Выделение карбидов и последующая их коагуляция приводят к обеднению окружающего основного металла хромом. Так как хром, находясь в твердом растворе, способствует образованию на поверхности металла устойчивой пленки окисла, обедненные хромом пограничные участки зерен становятся очагами коррозии; поэтому этот вид коррозии называется межкристаллитным. Процесс коррозии быстро распространяется по границам зерен в глубь металла даже в сравнительно не очень активных средах. Нержавеющая сталь, пораженная межкристаллитной коррозией, при постукивании не издает металлического звука, а при загибе дает трещины.

Можно предупредить межкристаллитную коррозию сталей Х18Н9 уменьшением содержания в них углерода до 0,04%, но это вызывает производственные трудности и удорожает сталь. Поэтому склонность сталей Х18Н9 к межкристаллитной коррозии предупреждают введением в сплав сильных карбидосбразователей: титана и ниобия. В присутствии тигана и ниобия карбидообразование происходит в основном за счет этих элементов, а хром почти не расходуется, выполняя свое основное назначение: увеличивает антикоррозионную стойкость сплава. Для полного предупреждения выпадения карбидов хрома соотношение содержания титана к углероду должно быть не меньше 6-7, а соотношение ниобия к углероду - не менее 10.

По сравнению с малоуглеродистой сталью аустенитные хромо-никелевые стали обладают:

а) на 50% большим коэффициентом теплового расширения;

б) в 2 раза меньшей теплопроводностью;

в) в 6-9 раз большим электрическим сопротивлением;

г) более низкой температурой плавления.

Аустенитные хромоникелевые стали отличаются одновременно высокой пластичностью, умеренной твердостью и достаточной прочностью. После закалки стали Х18Н9 приобретают наибольшую пластичность. Обладая повышенной по сравнению с обычными сталями жаростойкостью и жаропрочностью, стали Х18Н9 уступают в этом отношении ряду специальных жаростойких и жаропрочных сплавов.

Под жаростойкостью (окалиностойкостью) стали понимают сопротивление ее окислению при высоких температурах. Повышение окалиностойкости достигается введением в сплав хрома, алюминия или кремния.

Под жаропрочностью понимают сопротивление механическим нагрузкам при повышенных температурах. Большей жаропрочностью отличаются аустенитные стали по сравнению с ферритными.

Для получения устойчивой аустенитной структуры в сталь необходимо ввести достаточное количество никеля. Таким образом, хром и никель - основные компоненты для получения надлежащей жаропрочности и жаростойкости.

Благодаря своим высоким механическим, антикоррозионным, а также технологическим свойствам нержавеющие и жароупорные сплавы находят широкое применение в различных отраслях промышленности.

Особенности сварки нержавеющих и жаростойких сталей

Сварка - самый распространенный способ соединения этих сплавов. Особенно хорошо свариваются аустенитные хромоникелевые сплавы. Основные положительные качества сварки этих сплавов сводятся к следующему:

а) высокие механические свойства наплавленного металла;

б) малый рост зерна при сварке;

в) малая зона теплового воздействия.

К недостаткам сварных соединений указанных сплавов относится склонность некоторых из них к межкристаллитной коррозии даже при наличии в основном металле стабилизирующих присадок.

По данным Б. И. Медовара, склонность к межкристаллитной коррозии сварных швов на стали Х18Н9 содержащих до 0,10- 0,12% углерода, в отличие от сталей Х18Н9 возникает вследствие выделения из аустенита богатого хромом феррита, а не карбидов хрома.

Большое значение при сварке нержавеющих и жаростойких сплавов имеет защита расплавленного металла от воздействия влаги и кислорода. С увеличением содержания в сплаве хрома и никеля в результате их взаимодействия при сварке с влагой увеличивается склонность к образованию пористости. Происходит также интенсивное выгорание легирующих элементов: хрома, титана, марганца, кремния и т. д. Так как с увеличением размеров ванны расплавленного металла увеличивается поверхность, взаимодействующая с загрязнениями, то для уменьшения пористости в швах необходимо при сварке этих сплавов стремиться к минимальному сечению швов и вести сварку с максимальной быстротой. Следует избегать кипения сварочной ванны, так как оно приводит к пористости, росту зерна и трещинообразованию.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Сварка тонкой нержавейки

Сварка тонкой нержавейки — это достаточно сложный технологический процесс. Нержавеющий металл трудно поддается сварке из-за своей низкой температуры плавления. А в сварочной ванне нержавейка и вовсе приобретает свойства жидкости, теряя присущую металлам тягучесть и податливость.

Особенности сварки тонкой нержавейки

Сварочный процесс толстостенного нержавеющего металла производится в обычных условиях. Для тонкой же нержавейки требуются более щадящие режимы сварки, минимизирующие риск прожигания металла насквозь. При мельчайшем промедлении сварщика в металле может появиться прожиг из-за особенных свойств нержавейки либо по причине нарушения технологии при растекании сварочного материала. Из-за малой толщины металла следует уделить повышенное внимание нагреву свариваемого участка — возникающие напряжения в заготовке могут дать трещины и разрывы, а резкий перепад температур может спровоцировать деформирование. Обрабатываемый лист необходимо также надежно фиксировать, не давая ему возможность смещаться в процессе сварочных работ.

Для относительно быстрой сварки тонких листов в бытовых условиях подойдут обычные нержавеющие электроды, но при этом необходимо выставить минимальный режим сварки. Впрочем, учитывая мягкие требования к изделиям, изготавливаемым в домашних условиях, допустимы незначительные дефекты.

Если же обработке подлежит изделие из тонкой нержавейки, которое будет использоваться под нагрузками и должно отвечать определенным требованиям, сварочные работы следует проводить в защитной газовой среде. Для этого может использоваться как газовая сварка, так и аргонодуговая. Первый вариант предпочтительнее ввиду низкой скорости обработки, в то время как второй вариант способен обеспечить более высокое качество работ, хотя он и более трудоемкий. Следует помнить о том, что температурные режимы можно делать одинаковыми и в том, и в другом случае.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Для каждого значения толщины нержавейки выбираются свои параметры оборудования и определяется свой набор расходных материалов. Результат работ будет качественным, если подбирать значения по следующей таблице:

Толщина нержавейки, мм	Вид тока	Сила тока, А	Напряжение, В	Диаметр электрода, мм	Скорость сварки, см/мин	Расход аргона, л/мин
1	Постоянный	30-60	11	1	12/28	2,5
1,5	Постоянный	40-70	12	1	9-19	2,7
2	Переменный	50-80	13	2	14-13	2,9
2,5	Постоянный	60-90	14	2	—	3

Подготовка тонкой нержавейки к сварке

Перед сваркой тонкой нержавейки для получения качественных соединений поверхности изделий необходимо грамотно подготовить. Предварительная обработка тонких листов металла ненамного отличается от обработки других форм металлических заготовок.

Для начала производится зачистка кромок соединяемых деталей до блеска с использованием шлифовального устройства или щетки с металлической щетиной. Затем кромки нужно обезжирить ацетоном либо авиационным бензином. Это обеспечит устойчивую дугу и повысит качество шва.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Подготавливаемые к сварочному соединению заготовки должны иметь зазор, необходимый для компенсации возможных деформаций.

Также в процессе подготовки тонкой нержавейки к сварке особо важен правильный подбор присадки. Нужно оценивать как диаметр присадочной проволоки, так и ее состав. В частности, степень легирования присадочного материала должна быть выше, чем у металла соединяемых заготовок.

Важно! При обработке тонкой нержавейки щеткой не следует снимать избыточный слой металла.

На подготовленную поверхность выкладывается флюс, улучшающий качество сварочных работ. После этого заготовка подогревается примерно до 250 градусов Цельсия, когда начнется характерное изменение цвета заготовки. Такая операция облегчит процесс сварки и защитит металл от возникновения напряженных состояний. После этого сварочные работы можно начинать.

Методы сварки тонкой нержавейки

Для сваривания заготовок из нержавеющей стали применяют несколько методов, подразумевающих в каждом случае использование конкретных инструментов и расходных материалов.

- Ручной метод с применением электрода

Сварка тонкой нержавейки электродом вручную — это универсальный метод, пригодный для использования в любой производственной отрасли. Обеспечивая удовлетворительное качество сваривания, метод может использоваться как в домашних условиях, так и специалистами на производстве. Простота процесса и его легкость являются важными достоинствами данной технологии. У дуговой сварки нержавейки имеются и другие преимущества, которые стоит упомянуть:

ценовая доступность оборудования и расходных материалов;
длительный период непрерывной работы оборудования (в течение рабочего дня);
компактность оборудования и его небольшой вес, как следствие — высокая мобильность;
высокая скорость сварочного процесса при условии правильной эксплуатации оборудования и расходных материалов;
высокая прочность сварных швов;
простота освоения технологии, позволяющая изучить весь процесс самостоятельно и реализовать его на практике.

Качество и надежность сварного шва зависят от правильно подобранных электродов. Для ручной сварки можно использовать перечисленные ниже марки сварочных материалов в зависимости от условий.

Электроды ОЗЛ-8 используются для сваривания тонкой нержавейки в агрессивной среде. Высокие требования к присадочным материалам по стойкости к МКК при этом не предъявляются. В основном эти электроды используются при обработке ответственных сооружений.

Электроды марки НЖ-13 обеспечивают надежное сварочное соединение и защищают от образования межкристаллитной коррозии. Образующаяся после сварочного процесса тонкая корка шлака отходит сама после остывания и сжатия зоны обработки, что позволяет увеличить скорость сваривания в случае большого объема сварочной работы.

Марка ЦЛ-11 обеспечивает надежную изоляцию сварочной зоны от внешнего агрессивного воздействия, а также дает прочное сварное соединение. Данный метод предполагает использование постоянного тока с обратной полярностью. Изложенные выше данные помогут овладеть дуговой сваркой даже новичку.

- Ручной метод с применением аргона

При ручной сварке тонкой нержавейки аргоном применяются вольфрамовые электроды. Правильное использование этого метода гарантированно даст качественные сварные швы. Даже при выполнении работ в домашних условиях с соблюдением технологии полученные соединения будут отвечать всем требованиям. Данный метод сварки можно использовать, если особенно важен эстетический внешний вид сварных швов. Швы при этом не нуждаются в последующей зачистке от шлаков. Аргонодуговая сварка считается наиболее чистым методом соединения металлических деталей и изначально создана для обработки очень тонкого материала. Характерной особенностью метода является отсутствие искр при сваривании. При сварке используется постоянный либо переменный ток с прямой полярностью.

Стоит учесть некоторые особенности метода:

поджигание дуги производится бесконтактно во избежание попадания вольфрама в расплавленный металл;
в процессе сварочных работ не следует совершать колебательных движений стержнем, иначе защитная область сварочной зоны может нарушиться, и, как следствие, возникнет риск окисления сварного шва.

Важно! Применяя данный метод, можно уменьшить расход электродов. Для этого не следует отключать подачу газа сразу по окончании обработки, а выждать примерно 10-15 секунд. Это обеспечит защиту горячего электрода от обильного окисления.

- Лазерный и плазменный методы

Для лазерного метода необходимо специальное оборудование, поэтому данный метод сварки производится только в производственных условиях. При этом процесс сваривания может осуществляться либо по шву, либо точечно.

Изделия из тонкой стальной нержавейки, стойкой к коррозии, соединяются лазером исключительно встык, поскольку при соединении внахлест возникают термические напряжения в металле, негативно сказывающиеся на прочностных характеристиках свариваемой детали.

Основные достоинства лазерного метода: прочность в зоне отпуска не снижается, исключено образование термических трещин на заготовке, а благодаря быстрому и точному воздействию лазерного луча оксидная пленка не успевает образоваться. К тому же сварной шов остывает сравнительно быстро, что является основной особенностью этого метода.

Плазменный метод сварки делят на автоматический и ручной. В ручном методе сваривание производится дугой, которая формируется между тонкой заготовкой и электродом. Ручной плазменный метод еще называют микро-плазмой либо мини-плазмой. Сваривание выполняется на переменном токе в диапазоне 0,1-15 А. Метод хорошо подходит для сварки тонкой нержавейки. В числе прочих применяется техника «беспучкового сопла», выполняющаяся при силе тока 15-100 А.

Автоматический плазменный метод основан на действии плазмотрона, формирующего лучевой поток. Плазменный пучок высокой мощности создается переменным током силой более 100 А и потоком газа.

Среди основных достоинств метода: возможность контролировать затраты энергии благодаря стабильной и «жесткой» дуге; относительно высокая скорость сваривания; изменяемое расстояние между соплом и обрабатываемой зоной без потери качества сварного шва.

Проверка качества сварки тонкой нержавейки

Непосредственно перед проверкой всего металлоизделия на соответствие действующим стандартам обязательно проверяется качество сварных швов для выявления возможных их недостатков как снаружи, так и изнутри. По возможности обнаруженные недостатки устраняются.

Перед вводом в эксплуатацию каждого изделия из тонкой нержавейки, обработанного сваркой, проводится его тщательный и многоуровневый контроль. Первый уровень проверки качества представляет собой визуальный осмотр изделия, позволяющий выявить наиболее заметные и грубые дефекты швов — непровары, крупные трещины и т. п.

Большая часть видимых деформаций в швах сваренного изделия из тонкой нержавейки выявляется именно на стадии визуального осмотра невооруженным взглядом. Но иногда применяются и специальные приспособления. Контрольные мероприятия по выявлению недостатков делятся на два вида: разрушающие и неразрушающие. К первому типу относят только визуальный осмотр, более сложные методы проверок причисляют ко второй категории.

В свою очередь, неразрушающий тип контроля бывает капиллярным, магнитным, ультразвуковым, радиационным и проверяющим на проницаемость.

Неразрушающий контроль отличается от разрушающего также сохранением внешнего вида изделия из тонкой нержавейки без его деформирования. Поэтому данный вид проверки является более востребованным.

Разрушающий контроль выполняется лишь после процесса сваривания изделия в постоянных условиях с применением одного типа сварки.

Методы проверки швов также различаются. Для контроля на соответствие ГОСТ и определения качества шва выполняются несколько видов проверок поочередно. Эти методы разделяются на химические, физические, механические, визуальный осмотр и ультразвуковая проверка.

Визуальный осмотр проводится без каких-либо финансовых трат — это самый дешевый способ. Но его использование диктуется отнюдь не экономией средств, а необходимостью для выявления самых грубых нарушений сварки.

Визуальному осмотру подвергаются все виды соединений металлических заготовок вне зависимости от того, какие проверки будут проводиться после этого. Зачастую визуально осматривают изделия из тонкой нержавейки на соответствие ГОСТ без вспомогательных средств. Для повышения точности иногда пользуются лупой с десятикратным увеличением.

Лупа поможет обнаружить наиболее мелкие дефекты (непровары, наплывы, подрезы и т. д.). Кроме визуального осмотра в процессе внешней проверки также обмеряются швы, замеряются кромки и проводятся другие процедуры. Для изделий из тонкого металла, производимых большим тиражом, используются специальные шаблоны, контролирующие точность и одинаковость замеров характеристик шовных соединений.

После успешного прохождения визуального осмотра деталь из тонкой нержавейки подвергается физическому осмотру, определяющему качество сварного шва и другие важные параметры. Физический контроль проверяет соответствие характеристик швов требованиям ГОСТ.

Физический и химический тесты требуют специального оборудования, такого как электромагнитный сердечник, а также других приспособлений. Любые контролирующие мероприятия после сварки тонкой нержавейки проводятся для определения качества не только шовного соединения, но и самого получившегося в результате изделия. Выявляются также нарушения в процессе сварочных операций.

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Аргонная сварка нержавейки

Нержавеющая сталь – материал достаточно сложный для сварочных работ. Однако применение сварки с аргонным охлаждением позволяет получить ровный и качественный шов, соединяющий детали из нержавейки. Начинать обучение данному процессу необходимо с ознакомления с различными характеристиками этого сложного для соединения сплава. Наша статья познакомит вас не только с тем, что такое аргонная сварка нержавейки, но также с особенностями и технологией работ.

Основы аргонной сварки нержавейки

Нержавеющие стали отличаются от обычных антикоррозийными свойствами, которые они получили за счет добавления в состав хрома (до 20 %), никеля, марганца, молибдена и иных компонентов. Эти примеси придают металлу различные свойства и эксплуатационные качества. Что в результате приводит к сложностям в аргонной сварке нержавейки.

Основными свойствами нержавеющих сталей являются:

Теплопроводность – она в два раза меньше, чем у низкоуглеродистых сталей. Отток тепла из места аргонной сварки происходит очень медленно, в результате чего рабочая зона может перегреться, возможен пережог. Поэтому сила сварочного тока должна быть на 20 % меньше, чем при работе с иными сталями.
Коэффициент линейного расширения нержавейки – высокий. Соответственно, изменение длины изделия при нагреве будет значительной, что может привести к его деформации или появлению трещин.

Для предотвращения этого необходимо делать достаточно большие зазоры между соединяемыми деталями, особенно крупными.

Важной особенностью нержавеющей стали является потеря антикоррозийных свойств в месте соединения при нагревании до температуры свыше +500 °С. Причина – в образовании на границе зерен карбидов, которые берут на себя роль анодов. Они и приводят к увеличению скорости межкристаллитной коррозии сплавов.

Для защиты нержавейки от перегрева в процессе сварочных работ используют метод охлаждения аргоном. А для хромоникелевых сплавов – технологию быстрого охлаждения шва.

Преимущества аргонной сварки нержавейки

При выборе варианта проведения сварочных работ по нержавеющей стали аргонная сварка имеет ряд преимуществ, которые обусловлены технологией, а именно:

Для получения ровного шва с равномерным проплавом на всю глубину необходимо защитить металл в процессе работы от воздействия воздуха. Это помогает сделать аргон, создающий специальную атмосферу вокруг места работы, вытесняющую N₂ и O₂.
Данный метод помогает соединить сложные по форме детали без изменения их конфигурации благодаря низкой теплопроводности нержавеющей стали. Прогреву подвергается только небольшая область около шва. С одной стороны это хорошо, но с другой – действовать надо очень осторожно, чтобы не произошел пережог.
Соединение происходит достаточно быстро, поскольку температура дуги высока.

Помимо достоинств, аргонная сварка имеет и недостатки. Для ее проведения необходимо сложное и дорогостоящее оборудование, а также определенный опыт работы, знание материала и процесса.

Как настроить аргонную сварку по нержавейке: нюансы подготовки

Важным этапом, влияющим на конечный результат, является процесс подготовки нержавейки для последующей аргонной сварки:

Тщательно обработать края деталей металлической щеткой, наждачной бумагой или провести автоматическую шлифовку.
Обезжирить ацетоном, спиртом или бензином.
Расположить свариваемые детали с зазором на расширение.
Подогреть края деталей до +200…+300 °С при проведении работ по тонкой нержавейке. Это поможет снизить напряженность металла и избежать трещин.

Следующий этап – подбор присадочного материала или проволоки. Легирующих добавок в ней должно быть больше, чем в предназначенной для сваривания нержавейке. Сечение же проволоки подбирается исходя из толщины соединяемых деталей.

Технология аргонной сварки неплавящимся электродом из вольфрама

С помощью вольфрамового электрода аргонной сваркой соединяют детали с тонкими стенками (тонкостенные). Метод этот называется TIG-сваркой.

Для работы применяют два вида аппаратов: постоянного или переменного тока. Через горелку со вставленным электродом из вольфрама подается аргон. Шов формируется за счет плавки присадочной проволоки, которую подают вручную. Горелку перемещают также вручную, держа строго под углом 70–80° к шву.

Движение горелки идет вдоль линии соединения, без поперечных перемещений. Таким образом формируется стабильная сварочная ванна, исключающая попадание атмосферного кислорода и взаимодействие его с металлом. Рекомендуется одновременная подача аргона как с лицевой, так и с изнаночной стороны шва. Несмотря на больший расход газа, качество соединения будет выше.

Электрод не должен соприкасаться с поверхностью нержавейки. Для разжигания дуги используют угольные или графитовые пластинки, а затем ее переносят на металл. Делается это для предотвращения оплавления электрода и отсутствия следов на сварочном шве.

Важным этапом работы является настройка сварочного аппарата. Покажем это на примере соединения деталей толщиной в 1 мм. Используется аппарат постоянного тока с прямой полярностью (на электрод подается «+», а на детали «-»). Выбирается ток от 30 до 50 А с напряжением до 28 В. Работа проводится со скоростью от 12 до 28 см в минуту. За это время израсходуется от 3 до 5 л аргона. Присадочная проволока выбирается с диаметром от 0,8 до 1,6 мм, в зависимости от различных условий.

Угол наклона горелки – от 70° до 80°, угол подачи проволоки – от 10° до 15°. Для улучшения качества шва, а также увеличения срока службы вольфрамового электрода, аргон перекрывают спустя 10–15 секунд после остановки работы. При этом охлаждение шва и электрода происходит быстрее, а расход аргона увеличивается незначительно.

Аргонная сварка нержавейки полуавтоматом

Аргонная сварка полуавтоматом значительно упрощает процесс, увеличивает его скорость, а также повышает качество сварочного шва. Чаще полуавтомат используют для соединения деталей большой толщины.

Существует несколько особенностей проведения аргонной сварки нержавейки с помощью полуавтомата:

использование никельсодержащей проволоки;
расходование вместе с аргоном углекислого газа при соединении толстых деталей – кромки шва смачиваются газом, уменьшая нагрев, что ведет к смягчению всего процесса;
применение трех способов соединения: с короткой дугой, с технологией струйного переноса или импульсный метод.

Считается, что наибольший контроль процесса происходит при импульсной сварке, когда подача проволоки в рабочую зону происходит толчками. При этом снижается ее расход, что немаловажно по причине высокой стоимости. Сокращается площадь нагревания металла. Уменьшается его разбрызгивание.

Это приводит к снижению времени последующей окончательной обработки поверхностей рядом со сварочным швом, поскольку брызги расплавленного металла отсутствуют.

Применение двух других способов ограничивается толщиной соединяемой нержавейки. Струйный перенос используют для сваривания деталей большой толщины, короткая же дуга применяется к тонким изделиям.

Какое оборудование применяют для аргонной сварки нержавейки

Для аргонной сварки нержавейки необходимы:

Инверторный источник сварочного тока (сварочный инвертор) – является источником питания сварочной дуги, обеспечивающим ее стабильное горение. Его выбор зависит от объема работ и свойств металла. Специалисты советуют для нержавейки применять источник, функционирующий на выпрямленном токе.
Осциллятор – электронное устройство, поддерживающее и стабилизирующее сварочную дугу при использовании неплавящегося электрода из вольфрама.
Горелка и токопроводящий узел – включают форсунку для газа и неплавящийся электрод.
Аргон или его смеси с иными газами – подается из баллонов, где находится под давлением.
Неплавящиеся электроды – в настоящее время на рынке широко представлены электроды для аргонной сварки нержавейки, стойкой к коррозии. Выбор зависит от шва и свойства материала.
Присадочная проволока – выбирается в зависимости от марки нержавеющей стали.
Спецодежда – роба, рукавицы и маска. А также средства для обработки нержавейки – обезжириватель и металлическая щетка.

Настройка аппарата и тонкости аргонной сварки труб из нержавейки

Создание трубопроводов из нержавейки требует соединения его частей. Особенностью таких сварочных работ является необходимость защиты шва газом внутри трубы.

Для этой цели используют метод заглушки одного конца соединяемой трубы подручными материалами:

бумагой;
поролоном;
резиной;
тканью или пр.

В заглушку вставляют трубку, необходимую для подачи аргона. После чего конструкция закрепляется скотчем. Аргон подают под небольшим давлением, которое определяется путем визуального осмотра. Главным критерием служит отсутствие расплавленного металла в выдуваемом из трубы воздухе.

Самодельная, но удобная конструкция поможет сделать сварочный шов ровным и качественным.

Для соединения нержавейки толщиной в 3 мм аппарат настраивают на ток в 65 А. Заварка кратера шва должна длиться 3 секунды. А подача аргона после завершения работы – 4 секунды.

Итоговые рекомендации специалистов по аргонной сварке нержавейки

Использование аргонной сварки для нержавейки требует опыта и знаний, которые можно получить у специалистов в данной области – профессиональных сварщиков.

Вот несколько их рекомендаций:

Работать нужно, держа электрод на самом малом расстоянии от металла, но не прикасаясь к нему. При этом образуется минимально возможная дуга. Делается это для улучшения качества шва. Поскольку длинная дуга не будет прогревать шов по глубине, в результате чего он будет расширяться.
Подавать проволоку необходимо ровно, стараясь держать ее в зоне действия аргона. Это поможет избежать окисления при ручной аргонной сварке.
Оценить качество проплава можно по форме наплывов, появляющихся в результате плавки присадочной проволоки. Вытянутая вдоль шва форма говорит о хорошем качестве. А круговой или овальный наплыв расскажет о недостаточном или неполном проплавлении.
Постепенно снижать величину тока, приближаясь к окончанию шва. Необходимо избегать резкого отрыва дуги для повышения уровня защиты горячего шва и, соответственно, его качества.

Метод аргонной сварки хоть и считается сложным, однако таковым не является. Он не намного труднее обычного. Его можно освоить в достаточно короткие сроки, а профессионализм придет с опытом. Стоимость же дополнительного оборудования с лихвой окупится возможностью, помимо нержавейки, варить медные, алюминиевые или бронзовые детали, а также их сплавы.

Почему следует обращаться именно к нам

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Технология сварки высоколегированных (нержавеющих) и жаропрочных сталей и сплавов

Защитный газ необходимо предварительно просушить или добавить к нему 2-5% кислорода. Это обеспечит плотность шва.

Нужно поддерживать самую короткую дугу и добиваться получения шва с низким коэффициентом формы (отношением ширины шва к его толщине). Иначе в металле шва и околошовной зоны появятся горячие (кристаллизационные) трещины.

После сварки металл должен как можно быстрее остыть. Для этого используют медные, охлаждаемые водой, подкладки; промежуточное остывание слоев; охлаждение швов водой. Эго повысит коррозионную стойкость сварного соединения.

Подготовка к сварке

Кромки стыкуемых деталей из высоколегированных сталей лучше подготавливать механическим способом. Однако допускаются плазменная, электродуговая, газофлюсовая или воздушно-дуговая резка. При огневых способах резки обязательна механическая обработка кромок на глубину 2-3 мм

КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Подготовка кромок и вид собранного стыка

S, мм

b, мм

с, мм

α, град.

Снимать фаску для получения скоса кромки можно только механическим способом. Перед сборкой свариваемые кромки защищают от окалины и загрязнений на ширину не менее 20 мм снаружи и изнутри, после чего обезжиривают.

Сборку стыков выполняют либо в инвентарных приспособлениях, либо с помощью прихваток. При этом необходимо учесть возможную усадку металла шва в процессе сварки. Ставить прихватки в местах пересечения швов нельзя. К качеству прихваток предъявляются те же требования, что и к основному сварному шву. Прихватки с недопустимыми дефектами (горячие трещины, поры и т.д.) следует удалить механическим способом.

Выбор параметров режима. Основные рекомендации те же, что при сварке углеродистых и низколегированных сталей. Главная особенность сварки высоколегированных сталей - минимизация погонной энергии, вводимой в основной металл. Это достигается соблюдением следующих условий:

короткая сварочная дуга;
отсутствие поперечных колебаний горелки;
максимально допустимая скорость сварки без перерывов и повторного нагрева одного и того же участка;
минимально возможные токовые режимы.

Техника сварки. Основное правило: поддерживать короткую дугу, поскольку при этом расплавленный металл лучше защищен газом от воздуха. При сварке в аргоне W-электродом подавать присадочную проволоку в зону горения дуги следует равномерно, чтобы не допускать брызг расплавленного металла, которые, попадая на основной металл, могут вызвать очаги коррозии.

В начале сварки горелкой подогревают кромки и присадочную проволоку. После образования сварочной ванны выполняют сварку, равномерно перемещая горелку по стыку. Необходимо следить за глубиной проплавления, отсутствием непровара. По форме расплавленного металла сварочной ванны определяют качество проплавления: хорошее (ванна вытянута по направлению сварки) или недостаточное (ванна круглая или овальная)

Короткая дуга, сварка углом вперед, «ниточные» швы - все это обеспечивает получение швов с повышенной сопротивляемостью образованию горячих трещин. Значение сварочного тока уточняют при сварке пробных стыков

Сварка жаропрочных сталей и сплавов: обеспечьте качественный крепеж в сборных конструкциях

Представляя особую категорию, жаропрочные сплавы, среди которых при сварке используются и аустенитные материалы, нержавейка – все это требует тщательного подбора марок электродов. Правильно подобранные элементы помогут:

Более качественно и аккуратно провести сборку всей конструкции.
Обеспечить гарантированную долговечность сварного крепежа без трещин и разрывов.
Прочно скреплять не только нержавейку, но и подслои.

Если интересует сварка жаропрочных сталей и сплавов – обратите особое внимание на то, что нержавейка может скрепляться как с низколегированным металлом, так и с нелегированными основами. Качественно сваривая слои и подслои, мастера часто используют более совершенную термомеханическую технологию, покрывая всевозможные металлические изделия слоями других металлов. Это называется плакированием, что проводится при сборке: металлических плит, листов, труб и проволоки.

Не везде можно использовать горячий прокат или прессование. Могут возникать трудности, когда в техпроцессе участвует жаропрочные сплавы или нержавеющая сталь.

Возникающие трудности при сварке

Представляя собой композиции, выполняемые на базе железа, жаропрочные стали, и сплавы отличаются большим количеством легирующих элементов. По общему объему такие добавки могут составлять предел 65%. Чтобы сварка жаропрочной нержавеющей стали была проведена на самом высоком уровне, необходимо знать особые нюансы о работе с этим сплавом. Под жаропрочностью понимают устойчивость нержавейки к процессам разрушения, проходящим под высокой температурой воздействия. Но это свойство зависит не только от выбранного режима температур, а и от временных факторов. При разрушениях особо прочного металла или сплава, когда наблюдается длительное высокотемпературное нагружение – это характеризуется диффузионной природой, где развивается дислокационная ползучесть. В целях предотвратить ползучесть и обеспечить требуемый уровень жаропрочности нержавейки, принято использовать несколько способов.

Среди основных способов, предотвращающих ползучесть, увеличивающих жаропрочность железных сплавов, различают:

Формирование дисперсных термостойких барьеров. Такие включения предотвратят скольжение дислокаций и их переползание на свободные места. В работе используют как интерметаллиды, так и карбиды. Жаропрочные стали принято различать на подкатегории – гетерогенные и гомогенные, что не подвержены термическому упрочнению, а также на упрочняемые в процессе термообработки.
Подвижность вакансий, где проводят легирование, повышая технические характеристики γ-твердого раствора при помощи вольфрама, молибдена или других элементов.

Жаропрочные и жаростойкие сплавы из разряда жаростойкой нержавейки и аустенитной стали, не подвержены преобразованиям как при нагревании, так и при охлаждении.

Для упрочнения аустенитных сталей термическая обработка неприменима!

Жаростойкость и повышенную антикоррозионную стойкость таким сплавам обеспечивает хром. Благодаря наличию никеля, стабилизируется вся структура, увеличиваются показатели жаропрочности, технологичности и пластичности. Это способствует широкому применению аустенитной стали, используемой как универсальный конструкционный материал.

Отличаясь повышенной устойчивостью к коррозии, выделяясь жаро- и хладостойкостью, аустенитные сплавы применяют для сварки не только в условиях высоких и низких температур, но и при надежном монтаже в агрессивной среде.

Технология сварки

Выполняемая сварка жаропрочных сталей и сплавов чаще проходит с применением дуговой сварки, где применяются вольфрамовые электроды и среда защитных газов. Процесс сборки конструкций проходит как в аргоне, так и с использование гелия. Может выполняться не только ручная аргонодуговая сварка, но и более продуктивный способ, при использовании механизированной аргонодуговой сварки, где заранее приобретаются как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды.

Сварные соединения аустенитных композиций выделяются спецификой кристаллизации и представляют ячеисто-дендритную структуру. Это может повлечь к формированию достаточно массивных кристаллов (столбчатый тип). В целях повышения уровня стойкости сварных швов, рекомендовано при помощи совершенных технологий, быстро устранять дефектные структуры на металлах и сплавах. Применяемые методики помогают:

Эффективно измельчать кристаллы.
Уменьшить в металле удельный вес фосфора и серы.
Устранять горячие трещины при снижении глубины проплавляемого металла.

Для сварки использую материалы, что производят из стали с электрошлаковым переплавом или вакуумной выплавкой. В целях уменьшения образующихся трещин – повышают легирующие добавки (бромом) до показателей, что обеспечат кристаллиты с обильной эвтектикой. Более универсальный способ в снижении образования трещин – это модификация швов. Ее выполняют с применением добавок, в которые входят легирующие компоненты. Кроме молибдена и хрома, применяется кремний и алюминий.

Какие лучше выбирать электроды для сварки: работы с жаропрочными сплавами и нержавеющей сталью?

Выбор электродов зависит от специфики самого соединения, используемых сплавов и нержавейки. Если планируется сварка жаропрочной нержавеющей стали – рекомендуется ознакомиться с приведенной выше таблицей и выбирать вольфрамовые электроды плавающего типа. В ней указаны марки электродов, что приобретаются для более качественного монтажа посредством сварки инвертором. Имея сварочный аппарат, ознакомившись с особенностями сборки, уровнем сложности конструкции, сможете правильно подобрать электроды.

Чтобы не ошибиться в выборе и маркировке, рекомендуется заказывать электроды у проверенных поставщиков или непосредственно с завода-изготовителя. Специальные электроды по нержавейке могут иметь толщину в пределах 3–5 мм. Когда изделие имеет толщину более 3 мм, рекомендовано пользоваться электродуговой сваркой. Для сварки листов толщиной в пределах 1,5–3 мм эксперты рекомендуют применять специальную короткодуговую сварку. Монтажный процесс при стыковке труб из нержавейки предполагает использовать сварочные стержни для аргоновой среды.

Нержавейку в форме труб применяют для транспортировки газов и жидкой структуры. Работа под нагрузкой для более прочного и долговечного монтажа нержавеющей трубы, обязывает пользоваться современным инвертором. В такой сварке нержавеющих секций применяется специальная проволока, характеризующаяся высокими показателями легирования. Инверторную сварку осуществляют с положительной полярностью (постоянный или переменный ток). Легированная основа выполняет функции присадки. Сварку под флюсом используют для сборных конструкций при толщине стенки от 2 мм и до 60, а вот плазменную пайку для нержавейки рекомендовано практически для любых конструкций (без исключений).

Читайте также: