Технология сварки нержавеющей стали

Обновлено: 05.05.2024

Нержавейка, или нержавеющая сталь – металл, который обладает низкой теплопроводностью, а также имеет высокую активность, с химической точки зрения, в зоне расплавления металла. Кроме того, для нержавейки характерны также очень высокие значения коэффициента расширения под воздействием высоких температур (термическое расширение), а также низкая по сравнению с углеродистыми и низколегированными сталями температура плавления. Все это накладывает особенности на выбор инверторного источника сварочного тока.

Какой инвертор лучше выбрать

Ключевыми особенностями, на которые следует обратить внимание при выборе инвертора для сварочных работ с нержавеющей сталью, являются:

возможность работы с пониженным сварочным током (чтобы избежать прогорания металла и нарушения его структуры);
возможность работы в прямой и обратной полярности;
возможность переключения на переменный ток и ведения работ в импульсном режиме (перечисленные выше параметры также позволяют избежать прогорания металла и его разрушения в сварочном шве).

Чаще всего такие параметры встречаются в профессиональных инверторных источниках тока, однако, число доступных для приобретения моделей невелико, что говорит о сложности подбора наиболее оптимального аппарата для сварки именно нержавеющей стали.

Примерная стоимость инверторных источников тока на Яндекс.маркет

Подбор электродов

Электроды, использующиеся для сварки нержавеющей стали, имеют достаточно большое количество марок в зависимости от тех классов металла, который предстоит варить с их использованием:

если речь идет о сварке металла, из которого изготовлены предметы и оборудование, используемое в пищевой промышленности, то использовать следует электроды марок ОЗЛ-8 и ЦЛ-11;
для жаропрочных сплавов, которые должны отвечать задачам длительного и качественного использования, необходимо подбирать электроды марки ОЗЛ-6;
для нержавейки, которая используется для изготовления различных инструментов, подойдут электроды марок КТИ-7А, ЦТ-28;
если вести речь о сталях, относимых к нержавеющим, для которых характерны повышенные коррозионноустойчивые параметры, то для их сварки потребуются электроды марок ЭА400/10У, НЖ-13, ЦТ-15;
в случае бытовой сварки нержавеющей стали можно использовать также электроды марок АНЖР-1, АНЖР-2, а также электроды марки ЭА395/9;
в зависимости от того, какой вид и класс нержавеющей стали подлежит свариванию, можно подобрать также электроды и из иностранных аналогов, которые не уступают по качеству отечественным.

Особенности технологии

В связи с физико-химическими особенностями нержавеющей стали как металла, подвергающегося сварке, наиболее оптимальным способом является сварка с использованием неплавящегося электрода в среде защитного газа (в качестве такого газа может использоваться аргон либо его смесь). На производстве для достижения более высокого качества сварных соединений используются комбинированные способы сварки, при которых корневой слой шва выполняется посредством использования аргонодуговой сварки, а последующие слои – ручной дуговой.

Подбор параметров работы сварочного инвертора (силы сварочного тока и параметров сварочного напряжения) происходит на основании следующих данных:

толщина свариваемых деталей;
тип и класс стали;
данные о режиме эксплуатации изделия или соединения;
очень высокий коэффициент теплового расширения деталей из нержавеющей стали – при нагревании происходит существенное «растягивание» деталей, а при остывании – сжатие, что может вызвать образование микротрещин в сварном шве, а также в самом изделии в той его части, которая относится к сварочной зоне и подвергается нагреву;
сварка должна проводиться с минимальным повышением температуры металла, чтобы избежать перегрева околошовной зоны. Если произойдет перегрев выше 500 градусов по Цельсию, внутри металла начнется процесс межкристаллической коррозии, что вызовет разрушение сварного шва и всей детали в целом, самым негативным образом сказавшись на качестве шва.

В каждом конкретном случае подбирать режимы необходимо индивидуально, проводя обязательную пробу на деталях, аналогичных свариваемым. Главным условием сварки деталей из нержавеющей стали является уменьшение сварочного тока по сравнению с другими видами стали не менее, чем на 20%.

К особенностям технологии сварки следует также отнести и обязательный подбор всех инструментов таким образом, чтобы они соответствовали правилам работы с нержавеющей сталью: круги для болгарки, щетки, используемые для зачистки металла должны соответствовать работе именно с нержавеющей сталью, так как в случае использования обычных инструментов могут образоваться металлические включения в шве, что негативным образом влияет на его качество.

Необходимое оборудование

Для качественного осуществления процесса сварки нержавеющей стали следует подготовить оборудование, в перечень которого включаются:

инверторный источник сварочного тока, соответствующий требованиям, предъявляемым к аппаратам, с помощью которых происходит сварка нержавеющей стали;
сварочные кабели для подачи сварочного тока в зону сварки (кабель электродержателя и кабель «массы») достаточной длины, чтобы избежать перекручиваний и перекрещиваний с целью исключения нарушения изоляции кабеля;
кабель подключения инвертора в электрическую сеть в зависимости от используемого напряжения;
присадочные материалы (электроды той марки, которые соответствуют сварке конкретного класса нержавеющей стали, при необходимости баллон с защитным газом и шланги для подачи газа в сварочную зону, а также газовая горелка);
болгарка и круги к ней для работы именно с нержавеющей сталью;
щетка по металлу, также предназначенная для работы с нержавеющей сталью;
приспособления для соединения деталей при осуществлении сварки и качественного их закрепления; .

Кроме того, требуется также и защитное оборудование, к которому относятся:

защитный костюм либо иная одежда, которая сможет защитить сварщика от воздействия высоких температур и попадания на кожу расплавленных капелек металла;
краги или перчатки, защищающие руки от воздействия высоких температур на кожные покровы и снижающие риск поражения электрическим током;
маска с темным стеклом или самозатемняющаяся маска для защиты органов зрения от получения электротравмы.

Сварочный процесс

Сварочный процесс при осуществлении изготовления изделий из нержавейки, как и в случаях со сваркой других металлов, делятся на три этапа – подготовительный, этап собственно сварки и завершающий.

Этап подготовки

На подготовительном этапе следует разметить детали, которые планируется сваривать, зачистить их, обезжирить с помощью специального химического состава. В случае если это продиктовано толщиной соединяемых деталей, потребуется также разделать кромки для лучшего формирования сварочного шва.

Основные работы

Основной этап сварки состоит из следующих шагов:

подключение инвертора путем создания обратной полярности (кабель с электродержателем электрода подключается на разъем «+», а кабель массы – на разъем «-»). Такое подключение позволит обеспечить большее плавление электрода по сравнению с подключением в прямом режиме, а также избежать прожога материала за счет снижения проплавления деталей;
после того как детали закреплены в тех положениях, в которых они будут свариваться, следует выполнить первичные прихваточные швы. Длина таких швов и их расположение по контуру планируемого сварного шва определяется в зависимости от того, каков размер шва, а также в зависимости от толщины свариваемых деталей;
в том случае, если речь идет о создании сварочного шва большой протяженности, следует выполнять ступенчатый способ, в ходе которого сварка осуществляется с противоположных сторон короткими швами;
если необходимо выполнить несколько слоев в одном шве, то после каждого нового слоя следует подождать некоторое время, чтобы предыдущий слой успел остыть перед наложением нового;
в случае большого шва (протяженного по расстоянию) либо если у него сложная конфигурация, потребуется сделать большее количество прихваток по сравнению с простыми или короткими швами, каждая из которых будет отличаться небольшой длиной, расположенными вдоль кромок шва. Данное действие позволит сократить риск деформации деталей возле шва.

Завершающий этап

После того как сварочные работы завершены, следует переходить к завершающему этапу. На этом этапе происходит зачистка шва от образовавшегося шлака с целью определения визуальным способом его качества. Кроме того, на этом этапе происходит определение мест, где есть непровары. Если такие места обнаружены, следует выполнить ремонт или полностью вырезать стык и выполнить сварку, повторив весь алгоритм.

Технология сварки нержавейки

Особенности сварки нержавейки

Существующая в настоящее время классификация причисляет нержавеющую сталь, отличающуюся высокой устойчивостью к коррозии, к высоколегированным сталям. Хром, как главный легирующий компонент, входит в состав в количестве от 12 до 30 %. Для того, чтобы повысить механические и антикоррозийные параметры такой стали, в ее состав вводят специальные добавки.

Получить эти параметры позволит добавление титана, марганца, никеля, молибдена. Кроме этого, современные технологии позволяют осуществлять закалку стали с большим содержанием хрома с целью повышения многих технических характеристик материала. Прежде чем переходить к рассмотрению технологий сварки нержавейки, применяемых в настоящее время, необходимо изучить некоторые особенности материала, оказывающие непосредственное влияние на его свариваемость. К ним относятся:

Высокое значение показателя коэффициента линейного расширения. Этим обуславливается существенная литейная усадка металла, что может стать причиной повышенной деформации стали, которая остается и по завершении процесса сварки. При соединении конструкций, имеющих значительную толщину, обязательно нужно оставлять между ними зазор, иначе образование крупных трещин будет неизбежным.
Пониженный в 1,5–2 раза уровень теплопроводности нержавеющей стали относительно других низкоуглеродистых металлов. Это свойство провоцирует увеличение теплоты и может привести к проплавлению поверхностей в области соединения. Поэтому технология сварки нержавейки требует снижения силы тока минимум на 15–20 % от величины, используемой при обработке обычной стали.
Несоблюдение рекомендаций по выбору режима при термической обработке нержавеющей стали может привести к снижению антикоррозийных свойств материала. Это обуславливается тем, что при температуре выше +500 °С на краях зерен образовывается карбид хрома и железа и происходит процесс межкристаллитной коррозии.

Такую проблему можно решить несколькими способами, в частности, охлаждением свариваемых поверхностей путем полива их холодной водой. Этот метод эффективен для аустенитной хромоникелевой стали.

Как выбрать оборудование и подготовить нержавейку к сварке

Выбирая оборудование для сварки нержавеющей стали, необходимо ориентироваться на особые характеристики этого материала. Оптимальным выбором будут электроды, выполненные из нержавейки той же марки, что и свариваемые детали. Это обеспечит равномерность процесса расплавления, а, значит, и высококачественный результат.

Технология сварки нержавейки может предусматривать использование проволоки. Ее также подбирают по материалу соединяемых заготовок. Основная сложность в определении конкретной марки нержавеющей стали. Визуально это сделать невозможно, требуется проведение сложного спектрального анализа в специальной лаборатории. Решением этой проблемы может стать поиск информации, которую производитель обычно размещает на своем сайте.

Непосредственно перед процессом сварки детали из нержавейки необходимо подвергнуть специальной обработке. Для этого нужно:

при помощи стальной щетки очистить поверхность каждой детали от пыли и грязи;
используя растворитель (уайт-спирит, специальную жидкость или ацетон), обезжирить поверхности, тем самым увеличить устойчивость дуги;
обработать свариваемые поверхности специальным раствором от налипания брызг. Это исключит необходимость механической обработки деталей после их сварки. Согласно технологиям сварки нержавейки существенным отличием подготовки этого материала считается обязательное наличие зазора между краями свариваемых элементов, за счет которого обеспечивается свободная усадка.

Рекомендуем статьи по металлообработке

По окончании процесса сварки нержавейка также дополнительно обрабатывается. Несоблюдение этого технологического шага приводит к нежелательным последствиям: уменьшается прочность изделия, появляются следы коррозии. Методов обработки изделия после сварки существует несколько, но все они направлены на получение высококачественного сварочного шва. Добиться этого можно:

При помощи механической зачистки сварочного шва. Цель данной процедуры – улучшить внешний вид изделия. Выполняется жесткой стальной щеткой.
Применением пескоструйной обработки. Цель процедуры та же. После обработки сварочный шов еще красивее.
Шлифованием, позволяющим получить идеально ровную поверхность шва. Все эти методы направлены на улучшение лишь внешнего вида сварочного шва и изделия в целом. По технологии сварки нержавейки качественную защиту от разрушения места сварки обеспечивают другими способами, а именно пассивацией и травлением.

Процесс травления заключается в обработке шва химически активным веществом: кислотой или специальной жидкостью. Такие растворы уничтожают окалины, на месте которых может появиться ржавчина.

Процесс пассивации заключается в нанесении на шов специальных средств, образующих на поверхности нержавейки защитную пленку из оксида хрома. Только химическая обработка сварочного шва гарантирует надежное противостояние коррозии.

Технологии сварки нержавейки

Множество технологий сварки нержавейки позволяют проводить процесс не только в заводских, но и в бытовых условиях. Наиболее часто применяются следующие виды сварки:

ММА, с использованием покрытых электродов;
DC/AC TIG, аргонодуговая, с использованием вольфрамовых электродов;
MIG – технология сварки нержавейки полуавтоматом, с применением проволоки из нержавеющей стали:
контактная сварка, которая может быть точечной или шовной;
холодная сварка, подразумевающая соединение деталей без их плавления.

Рассмотрим все более подробно.

При отсутствии особых требований, касающихся качества сварочного шва, вполне допустимо выполнение сварки при помощи покрытого электрода. Это наиболее часто встречающийся вид сварки в бытовых условиях. Важно правильно подобрать электрод. Зная марку нержавейки, из которой выполнены свариваемые детали, нужно выяснить ее свойства по ГОСТу, а затем подобрать соответствующий электрод.

Чаще всего для проведения процесса сварки применяется ток обратной полярности.

Следует выбирать электрод с минимально возможным диаметром. Согласно технологии сварки нержавейки величина сварочного тока должна быть понижена для обеспечения небольшой передачи тепловой энергии.

Работу необходимо завершить быстрым охлаждением сварочного шва. Для этого его либо обдувают сжатым воздухом, либо кладут под детали медные подкладки. Некоторые виды нержавейки допускают использование холодной воды.

2. DC/AC TIG.

Технология сварки нержавейки аргоном обеспечивает выполнение повышенных требований, предъявляемых к качеству сварочного шва. Прекрасно подходит для работы с тонкой нержавеющей сталью. Именно этим способом сваривают трубы, работающие под давлением.

Подходит как постоянный, так и переменный ток.

Работы могут выполняться как на постоянном, так и на переменном токе. Присадочную проволоку следует выбирать с более высокой степенью легирования, чем у основного металла.

Движения электрода должны быть плавными, без колебаний, чтобы не нарушать зону сварки и предотвратить окисление стали. Защитить внутреннюю сторону шва можно путем осуществления поддува инертного газа аргона. Следует учитывать, что для нержавейки качество защиты внутренней стороны не так критично, как для титана. Технологии сварки нержавейки предусматривают использование для разжигания дуги бесконтактного метода. Применяется также графитовая или угольная плита. На ней разжигают дугу, а затем переносят на сталь. Так удается избежать попадания вольфрама в сварочную ванну.

При выборе режима сварки нужно учитывать толщину свариваемых элементов. Не менее важными считаются значения полярности и силы тока, диаметров электрода и присадочной проволоки, скорости процесса и количество расходуемого аргона. Добиться значительного снижения расхода вольфрамового электрода можно следующим образом. По окончании сварки, после разрыва дуги, в течение 15 секунд не прекращать подачи аргона, чтобы обдуть им электрод и снизить его окисление.

3. Сварка полуавтоматом MIG.

Суть метода почти ничем не отличается от описанного выше. Единственное отличие – в механизированной подаче нержавеющей проволоки. Благодаря применению этой технологии сварки нержавейки сварочный шов получается высочайшего класса. Сам процесс работы значительно упрощен и ускорен.

Использование различных сварочных техник делает доступным соединение материалов самой разной толщины:

для тонколистовой стали применяют сварку короткой дугой;
для деталей значительной толщины применяют сварку методом струйного переноса.
Импульсную сварку считают самым управляемым методом. Она подразумевает подачу металла серией импульсов, что способствует значительному снижению средней величины сварочного тока, уменьшению теплового воздействия и исключению возможности прожога детали.

4.Метод контактной сварки.

Точечную и роликовую сварку нержавейки можно осуществлять на оборудовании, которое предназначено для соединения различных металлов. Эта технология прекрасно подходит для работы с тонкими (до 2 мм) листами металла. Различие лишь в выбираемых режимах.

Из-за повышенного сопротивления нержавейки в процессе работы происходит увеличенное выделение тепла, поэтому точечную сварку необходимо осуществлять с уменьшенной силой тока и увеличенным давлением сжатия. Соблюдение этих правил позволяет уменьшить время цикла, предохранить детали от прожигания, а также повысить антикоррозийные свойства шва за счет снижения возможности образования карбидов.

Благодаря роликовой технологии сварки нержавейки шов получается более надежным. Точечную технологию применяют чаще всего для менее ответственных соединений.

5. Метод холодной сварки.

Данный способ сварки применяется в промышленном масштабе. В бытовых условиях он не используется. Метод не подразумевает нагревания соединяемых деталей, основную роль в нем играет приложенное давление. Детали соединяются на уровне кристаллических решеток стальных заготовок.

Соединение деталей делается либо внахлест, либо в тавр. Размер нахлеста определяется толщиной металла, из которого изготовлены элементы. Может применяться односторонняя или двухсторонняя схема. При односторонней сварке давление прилагается только к верхнему листу нержавейки, который и подвергается пластической деформации. Это никак не влияет на качество соединения. Во втором случае давление оказывается на обе свариваемые детали.

Хотелось бы отметить лазерные и плазменные технологии сварки нержавейки, которые считаются крайне перспективными. Однако, как и холодная сварка, они не применимы в бытовых условиях. Для таких целей подходят первые три способа. Стоит подчеркнуть, что независимо от выбранного метода, качество сварочного шва определяет квалификация исполнителя.

При соединении нержавейки с другими металлами основная опасность таится в их совмещении. Разнородность материалов может значительно ухудшить свойства шва, сделать его хрупким и твердым, спровоцировать образование трещин. Чтобы подобное не случилось, нужно придерживаться следующих правил:

при выборе присадки отдавать предпочтение высоколегированным или созданным на основе никеля сплавам;
в обязательном порядке проводить тщательную обработку поверхностей перед сваркой и прокаливать электроды;
не нагревать область сварки до начала работ;
использовать электроды, которые предназначены для работы с высоколегированной сталью.

Сварной шов должен содержать как можно меньше основного металла (количество в общей массе не более 40 %). Основную часть должны составлять электроды или присадочная проволока, в зависимости от выбранной технологий сварки нержавейки.

Видео о способах сварки нержавейки

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.

Сварка нержавейки - технология и особенности

Нержавеющая сталь относится к группе металлов, которые не поддаются коррозии благодаря наличию в своем составе молибдена, марганца, никеля и хрома.

По химическому составу нержавеющая сталь делится на:

Хромо-марганцево-никелевую – наличие марганца обеспечивает хорошую прочность с сохранением пластичности металла.
Хромоникелевую – самая популярная группа металлов с хорошей пластичностью. Наличие никеля добавляет небольшие магнитные свойства и стабилизирует структуру сплава.
Хромистую – обладают невысокой пластичностью, плохо поддается обработке, но при этом обладает высокой прочностью.

Как можно сварить нержавейку

MMA – дуговая ручная сварка штучным электродом для домашних нужд. Обеспечивает довольно сносное качество шва, но не отличается высокой прочностью и способностью выдерживать высокие нагрузки, обладает слабой структурой.
TIG – аргонодуговая сварка. Обеспечивает высокое качество сварочного шва, тонкостенных изделий, часто применяется при сварке трубопроводов высокого давления.
MIG/MAG – полуавтоматическая сварка в газовой защитной среде, которая позволяет добиться качественного шва с хорошим проплавлением. Применяется для сварки толстостенных заготовок.

Также нержавеющие стали обрабатывают другими методами, которые менее распространены из-за высокой сложности или стоимости работ:

лазерная;
плазменная;
точечная сварка.

Вышеописанные режимы сварки нержавейки используют для соединений высокой точности и для обработки трудносвариваемых нержавеющих сплавов.

Нюансы при сварке нержавеющих сталей

Высокое электрическое сопротивление. Ввиду данной особенности, хромоникелевые электроды используют ограниченной длины (до 350 миллиметров).
Высокий коэффициент расширения металла. Нужно строго соблюдать величину зазора между обрабатываемыми изделиями.
Низкая теплопроводность. Для обработки нержавейки снижают величину тока на 15-20% ниже, чем при сварке обычных сталей.
Наличие хрома в составе. Данный металл образует карбид хрома при взаимодействии с углеродом на высоких температурах плавления. В результате снижается прочность сварочного шва. Чтобы это избежать, нужно быстро остужать место сварочного соединения.

Опытные сварщики всегда учитывают вышеописанные особенности нержавейки. Благодаря чему можно получить высококачественные швы с хорошей прочностью и без дефектов.

Импульсная сварка нержавейки

Одним из основных преимуществ импульсной сварки нержавейки является полный контроль над сварочным циклом и тепловложением в шов. Каждый импульс формирует сварочную каплю, которая переходит в сварочную ванну. В результате чего сокращается зона термического влияния, нагрев заготовки становится более контролируемым.

Также в процессе импульсной сварки нержавеющих сталей практически исключается образование сварочных брызг, что позволяет экономить сварочную проволоку, повысить производительность и сократить время на доработку сварочного соединения.

Сварка нержавейки с разными металлами

При смешивании разных металлов и сплавов с нержавейкой, возможно ухудшение качества сварочного шва, который может стать хрупким, с трещинами, менее пластичным и т.д.

Для исключения дефектов при сварке нержавейки с другими сплавами и металлами следует использовать электроды для высоколегированных сталей, и тщательно подготавливать поверхность заготовки и выполнить прокалку электродов. Кроме того, не рекомендуется предварительно подогревать зону сварки перед проведением работ, и желательно применять высоколегированные сплавы или на основе никеля в качестве присадочного материала.

Сварочный шов должен содержать меньшее количество основного металла – не более 40% от всей массы. 60% – это должен быть присадочный материал или электрод, в зависимости от используемого метода сварки.

Выбираем расходку для сварки нержавейки

Для того чтобы добиться качественной сварки нержавеющих металлов, необходимо выбирать присадочный материал, электроды, которые по составу будут такими же, как и обрабатываемые заготовки. Благодаря этому достигается равномерное расплавление металлов, получается качественное и плотное сплавление.

Информация по составу той или иной марки нержавеющей стали представлена на сайтах производителей свариваемых изделий. Порой довольно сложно определить состав нержавеющей стали без проведения сложных спектральных анализов в лабораторных условиях.

Подготовка изделия перед сваркой

с помощью стальной щетки очищаем поверхность обрабатываемой заготовки;
используя растворитель (ацетон, уайт-спирит или другие) протираем поверхность изделия для лучшей устойчивости дуги;
используем средство, защищающее от налипания брызг, чтобы исключить механическую обработку изделия после сварки.

Между кромками изделий должен быть зазор, который гарантирует свободную усадку. Это одно из главных отличий в подготовке нержавеющих сталей к сварочным работам.

Обработка нержавейки после сварочных работ

Для исключения образования коррозии на поверхности нержавейки и снижения прочности заготовки, в обязательном порядке требуется дополнительная обработка после проведения сварочных работ.

Для правильной обработки нержавейки необходимо использовать следующие методы:

зачистка шва механическим методом с помощью специальных щеток для улучшения внешнего вида заготовки;
пескоструйная обработка для улучшения качеств и внешнего вида шва;
шлифование – для идеально ровной поверхности сварочного соединения.

Для защиты сварочного соединения от возможного разрушения применяют травление и пассивацию. Метод травления – использование химически активных веществ (жидкости и кислоты). Воздействие кислот удаляет окалину, которая может стать причиной образования ржавчины. Метод пассивации – нанесение оксида хрома на поверхность заготовки для создания защитной пленки от образования коррозии.

Для чего применяется нержавеющая сталь

Каждая из вышеописанных групп стали нашла свое применение в разных сферах – металлургия, автомобильная промышленность, строительная отрасль, химическая промышленность и т.д. Самые популярные марки нержавеющей стали: мартенситные, аустенитные и ферритные.

Нержавеющие металлы используют:

для изготовления трубопроводов разного сечения и назначения;
ферритные используют в химической и пищевой отрасли;
мартенситные стали применяют в металлургической промышленности;
в строительной отрасли для изготовления уголков, опор и других конструкций;
нержавеющие стали используют для изготовления ответственных опорных элементов;
для облицовки оборудования и техники.

Заключение

учитывать особенности при работе с нержавейкой;
выполнять тщательные подготовительные работы до и после сварки;
правильно подбирать присадочный материал и метод сварки.

Следуя рекомендациям в данной статье и вышеописанным правилам, можно добиться качественного сварочного соединения нержавеющих сталей.

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.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

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 нержавеющей стали. Влияние легирующих элементов и подбор способа сварки

Особенности сварки нержавеющих сталей зависят от физических свойств, химического и фазового состава, а также их кристаллической структуры.

Особенности и сложности при электродуговой сварке деталей из нержавеющей стали

Теплопроводность хромоникелевых сталей в два раза ниже, коэффициент линейного расширения при нагреве в полтора раза больше, электросопротивление в пять раз выше, чем у малоуглеродистых сталей.

Знание этих свойств помогает сварщику учитывать поведение сталей при сварке. Для расплавления нержавеющих сталей требуются более мягкие режимы сварки и ввод меньшей электрической энергии. При одинаковых токах электрод (проволока) разогреваются значительно сильнее, поэтому для сварки нержавейки применяют укороченные электроды. Низкая теплопроводность и высокий коэффициент линейного расширения способствуют заметному увеличению сварочных внутренних напряжений.

Общим классификационным признаком нержавеющих сталей является присутствие в их химическом составе не менее 12% хрома. Хром, введенный в таких количествах, выделяется на поверхности стали в виде плотной окисной пленки, что и делает сталь устойчивой к образованию оксидов железа (ржавчины). Вторым по важности легирующим элементом в нержавеющих сталях является никель. Его 9-процентная легирующая добавка делает железо немагнитным потому, что такой сплав состоит из аустенита. Широко применяются для легирования нержавеющих сталей следующие элементы:

Все легирующие элементы не только изменяют химический состав стали, но и оказывают влияние на её физические свойства, а, следовательно, и на свариваемость.

Коррозионностойкие хромоникелевые стали с содержанием хрома до 20% с низким содержанием углерода до 0.1% обладают хорошей свариваемостью.

Повышение доли углерода приводит к образованию и выпадению карбидов хрома по границам зерен и способствует межкристаллитной коррозии в зоне термического влияния при нагреве выше 500 С.

Способы сварки нержавейки и их краткие характеристики

Сварка нержавеющих сталей выполняется классическими способами с соблюдением специальных режимов.

Сварка вольфрамовыми электродами в среде инертных газов (TIG)

Требует специализированного газового оборудования и применения соответствующих сварочных горелок. В качестве электрода используется пруток из вольфрама марки ВЛ, заточенный на конус под углом 20+/-2 град., диаметром 2-5 мм в зависимости от силы сварочного тока.

Аргон служит защитной атмосферой зоны горения дуги. Сварку необходимо вести в закрытых помещениях, что, в свою очередь, влечет за собой необходимость применения принудительной локальной вентиляции для обеспечения безопасности персонала.

Особое внимание уделяется выбору присадочной проволоки.

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом (ММА)

Наиболее распространённый способ. Важно соблюдать мягкие режимы и избегать перегрева металла в зоне термического влияния. Пристальное внимание уделяется подбору электродов в зависимости от требований к сварным швам и конструкциям в целом.

Полуавтоматическая сварка (MIG)

Самый производительный из рассматриваемых способов, особенно при выполнении угловых и тавровых швов в нижнем положении. Применяются стандартные сварочные полуавтоматы с применением присадочной проволоки малых и средних диаметров.

Сварочные материалы

Сварочные электроды для ручной дуговой сварки выбираются по ГОСТ 10052-75 и по каталогам производителей или поставщиков. Различаются по типу и маркам в зависимости от химического состава наплавленного металла, механических свойств, применяемых режимов сварки и рекомендуемого пространственного положения шва.

Примерная стоимость электродов для ручной дуговой сварки на Яндекс.маркет

Сварочная проволока нержавеющая по ГОСТ 2246-70 и ГОСТ 18143-72 применяется для TIG и MIG и выбирается по химическому составу и требованиям к сварным соединениям. Правильно подобранные присадочные материалы обеспечивают гарантированное качество швов.

Примерная стоимость сварочной проволоки на Яндекс.маркет

Технология

Техника и режимы нацелены на следующее:

снижение сварочных напряжений и деформаций. Рекомендуется устанавливать сварочный ток на 20-30% ниже, чем при сварке низкоуглеродистых конструкционных сталей. Выполнять сварку узкими прямыми валиками на максимальной скорости и с охлаждением швов ниже 200 о С после каждого прохода;
минимальный перегрев и уменьшение размеров сварочной ванны, быстрое охлаждение после каждого прохода;
соблюдение зазоров и тщательную очистку свариваемых кромок и около шовной зоны.

Технология сварочного процесса для каждого из способов сходна по операциям подготовки поверхностей перед сваркой, требованиям к высокой квалификации сварщиков, по тщательному выбору сварочных материалов и настройкой режимов, а отличается выбором полярности подключения.

Сварку плавящимся электродом (MMA и MIG) осуществляют с применением обратной полярности: «+» на электроде, «-» на детали. Для TIG предпочтительна прямая полярность с целью экономии расхода вольфрамового электрода.

На практике совмещают два и более способов для сварки одного стыка. Прихватки и проварку корня шва выполняют аргонодуговым способом, а заполнение разделки — полуавтоматом или ручной сваркой плавящимся электродом.

Особенности сварки нержавеющих труб

Кольцевые замкнутые швы, особенно в случае сварки толстостенных нержавеющих труб малых диаметров требуют особого внимания.

Для предотвращения избыточных сварочных напряжений и появления горячих трещин следует выполнять многопроходную сварку валиками малого сечения. Нужно обращать дополнительное внимание на правильный выбор разделки кромок и соблюдения зазоров между соединяемыми деталями.

Есть еще одна специфическая проблема при односторонней сварке труб из хромоникелевых сплавов и жаростойких нержавеющих сталей. Это образование «мениска»- вогнутости в сечении шва с внутренней стороны труб. Приходится применять специальные разделки и координировать скорость сварки и силу тока.

Читайте также: