Термообработка нержавеющей стали после сварки

Обновлено: 16.05.2024

Для уменьшения внутренних деформаций и напряжений применяют ряд технологических приёмов по технике и очерёдности выполнения швов и их расположению, по выбору правильной конструкции изделия, по выбору режимов ручной дуговой сварки (или другого способа сварки).

Остаточные напряжения

В металле напряжения возникают во время сварки и по завершению процесса. В последнем случае они формируются по мере охлаждения детали и называются остаточными. Такие напряжения практически во всех конструкционных материалах присутствуют в течение всего эксплуатационного периода. Они представляют наибольшую опасность для изделий, так как являются причиной изменения габаритов и формы деталей. Поэтому так важно снять напряжение в металле после сварки. Это позволит исключить вероятность изменения внешнего вида изделия и уменьшить степень снижения его эксплуатационных характеристик. Если же остаточные напряжения в материале слишком большие, то существует вероятность, что деталь невозможно будет использовать.

Формоизменение изделий, изготовленных с помощью сварки, происходит из-за перемещения соединенных элементов, так как в каждой точке металла появляются деформации. Существуют несколько видов изменения формы:

продольные укорочения, образующиеся в результате усадки в одноименном направлении;
изгиб плоскости;
поперечные укорочения; возникающие тоже в результате усадки в соответствующем направлении;
угловые деформации, когда выполняются тавровые и стоковые сочленения;
формоизменения балочных конструкций, происходящие из-за деформации поперечных и продольных сварочных швов (в редких случаях происходит закручивание балок).

Меры по предотвращению сварочных деформаций

Одним из способов устранения сварочных деформаций является сварка в кондукторах — специальных приспособлениях, позволяющих жёстко закрепить изделие. Кроме этого, часто применяют предварительную деформацию свариваемых деталей. Направление предварительной деформации должно быть противоположно ожидаемой деформации при сварке. Такая мера называется ещё методом предварительного изгиба.

Такой метод используют для предотвращения угловых деформаций при сварке угловых швов и при сварке нахлёсточных соединений. При сварке листового металла малой ширины, их выгибают в сторону, обратную от предполагаемой деформации.

В случае сварки листов большой ширины, их сварные кромки предварительно изгибают. Для предотвращения деформаций при сварке тавровых и двутавровых соединений, их закрепляют в приспособления, которые изгибают детали в сторону, обратную предполагаемой деформации.

Термообработка

Одним из вариантов снятия напряжения является высокотемпературный отпуск. Техническое мероприятие применяется во время сочленения углеродистых сплавов. Оно осуществляется за счет нагрева до 630-650 °C. После выдержки температуры, длящейся 2-3 минуты на 1 мм толщины стали, деталь охлаждается.

Снижение температуры изделия проводят медленно. Это позволяет избежать повторного образования напряжения. Скоростной параметр зависит от состава металла. Он уменьшается с увеличением в сплаве элементов, влияющих на его закалку.

Термообработка после сварки для устранения напряжений и деформаций

Отпуск после сварки для снятия напряжений

При сварке углеродистых конструкционных сталей выполняют общий высокотемпературный отпуск. Для этого сварное изделие нагревают до температуры 630-650°C, выдерживают при этой температуре и охлаждают. Время выдержки определяется из расчёта 2-3мин на миллиметр толщины металла.

Охлаждение сварного соединения должно происходить медленно, чтобы при остывании вновь не возникли внутренние напряжения. Скорость охлаждения стали определяется, в зависимости от её химического состава. Чем больше в составе стали присутствует элементов, способствующих закалке, тем меньше скорость охлаждения при отпуске после сварки. Часто сварное соединение охлаждают вместе с печью до температуры 300°C, а затем на обычном воздухе.

Отжиг для устранения внутренних напряжений

Отжиг для устранения напряжений и деформаций при сварке выполняется полный или низкотемпературный. При полном отжиге сварное изделие нагревают до температуры 800-950°C, выдерживают и охлаждают вместе с печью. После такого отпуска вязкость и пластичность сварного шва увеличивается, а твёрдость уменьшается.

При низкотемпературном отпуске сварное соединение нагревают до температуры 600-650°C и охлаждают вместе с печью. При таком отпуске, нагрев металла происходит до температур, ниже критических, поэтому, преобразований в кристаллической структуре металла не происходит.

Аргонодуговой прием

Смысл аргонодуговой обработки состоит в расплавление участка, находящегося между сварным швом и основным металлом. Процесс выполняется неплавящимся электродным стержнем в аргоновой среде. Такое воздействие позволяет избавиться от напряжений в переходной зоне. Однако в дальнейшем происходит кристаллизация, в результате которой они снова появляются. Величина вновь появившихся напряжений существенно меньше начальных значений. Разница достигает 70%.

Совет! Используя такой прием можно не только уменьшить напряжение, но и получить плавный переход на участке, расположенным между швом и металлом конструкции. Благодаря этому у металлоконструкции повышается прочностная характеристика.

Жаропрочные металлы

Этот тип сплавов отличает высокое (до 65%) содержание легирующих добавок, которые придают материалу устойчивость к высоким температурам.

Сложность сварки жаропрочных сталей таким образом, помимо обеспечения прочности шва, заключается в сохранении вышеупомянутых качеств.

Наиболее распространенная технология: сварка неплавким вольфрамовым электродом в среде инертных газов, гелия или аргона.

Аустенитные и нержавеющие сплавы сваривают также под флюсом. С целью сохранения мелкокристаллической структуры таких материалов, используют модификацию шва.

Для этого, применяют присадки с высоким содержанием легирующих компонентов (хром, молибден).

При использовании инверторных приборов используют соответствующие электроды либо проволоку.

Изделия из жаростойких металлов, обычно закаленные. Но поскольку околошовное пространство остывает медленно, каленый металл отпускается, теряя твердость. Чтобы этого не произошло после сварки теплоустойчивых сталей выполняют их закалку. Нагревая до 1000-1100 градусов и резко охлаждая.

Термическая правка

Этот метод подразумевает под собой нагрев сочленения при использовании газового пламени. Может также применяться электродуга, образующаяся от неплавящегося электродного стержня. Нагрев материала осуществляется до 750-850 °C. Затем происходит быстрое расширение сплава. Однако рядом расположенные слои не дают металлу расширяться. Из-за этого возникает пластическая деформация нагретой зоны. Когда происходит охлаждение, предварительно нагретый участок начинает сжиматься. В итоге деформация полностью или частично устраняется.

Зная, как снять напряжение металла после сварки, удастся уменьшить вероятность снижения прочности сварных конструкций. Это особенно важно в условиях, которые способствуют появлению хрупкого разрушения шва. Используя вышеописанные методы, удается избежать дефектов при эксплуатации сварной металлоконструкции.

Техника сварки, позволяющая избежать сварочных деформаций

Существуют разные варианты техники сварки, позволяющие уменьшить сварочные напряжения и поводки. При выполнении сварочных швов большой длины, используют обратноступенчатый способ сварки на проход (схема а) на рисунке слева). При выполнении многослойной сварки, наплавляются каскадные сварные швы, или горкой. Каждый из этих слоёв (кроме первого и последнего) проковывают.

Кроме этого, сварные швы выполняются таким образом, чтобы каждый последующий шов вызывал напряжения, противоположные напряжениям от предыдущего шва (схемы б) и в) на рисунке слева).

Последовательность сварки не должна препятствовать возможной свободной деформации сварной металлоконструкции. Например, при сварке листового настила из металлических полос, необходимо, в первую очередь, сваривать листы в каждом слое настила, а затем сваривать слои между собой (см. рисунок справа).

При сварке вязких материалов, применяют способы сварки, позволяющие снизить остаточные напряжения. К таким способам относятся закрепление свариваемой детали в специальных приспособлениях. В таких приспособлениях свариваемые детали собирают, сваривают и остужают.

Кроме этого, применяют различные приёмы, позволяющие быстро отводить тепло от сварного изделия, например, при охлаждении под струёй воды, или отвод теплоты с помощью медных подкладок.

Если свариваемый металл склонен к формированию закалочных структур, то резкое охлаждение сварного шва и зоны термического влияния приводит к возникновению внутренних напряжений и образованию холодных трещин в металле.

Для того, чтобы уменьшить перепад температур в металле, пред сваркой выполняют предварительный подогрев. Если сварочные работы ведутся при низких температурах, то подогрев обязателен даже если выполняется сварка низкоуглеродистых сталей.

Пережог

Это самый неисправимый брак. При нагреве металла или сплава обязательно нужно следить за температурой, временем и конца нагрева. Окалина растёт, если увеличено время нагрева, а при быстром или интенсивном нагреве могут появиться трещины.
Пережог сплава происходит вследствие диффузии кислорода на границах зёрен, где сразу образуются окислы, которые разъединяют зёрна при высокой температуре сплава и при этом сразу резко падает прочность. А пластичность в это время приходит к нулю. Этот брак сразу отправляется на переплавку.

Подготовка к проведению работ

Перед тем как сваривать нержавеющие элементы, их следует правильно подготовить к проведению работ. Основные моменты здесь заключаются в следующем:

Все кромки тщательно зачищают при помощи напильника, шлифовальной бумаги или болгарки.
Кромки также обрабатывают ацетоном, чтобы убрать все жирные налеты. Кроме того, данный раствор позволяет обеспечить стабильность электрической дуги, а сварное соединение будет иметь еще более высокое качество.
Располагая заготовки относительно друг друга, необходимо помнить об увеличенном зазоре, который не допустит деформации конечной детали.

Как осуществляется сварка нержавейки

Перед выполнением сварки нержавеющей стали необходимо ее подготовить. Очень важно уделить внимание кромкам свариваемых деталей – они должны быть зачищены до стального блеска. Также следует обезжирить поверхность с помощью растворителя, авиабензина или ацетона.

Для сваривания нержавейки можно применить одну из следующих технологий:

Ручная MMA-сварка, как правило, используют при отсутствии высоких требований к качеству шва. Основная сложность данной технологии заключается в правильном выборе электрода, который нужно подбирать в соответствии с маркой металла. Обычно для таких целей применяют электроды с основным покрытием, изготовленным из карбонатов магния и кальция, или рутиловым покрытием, созданным на основе двуокиси титана. Если в первом случае сваривание осуществляется исключительно обратнополярным постоянным током, то во втором допускается применение тока с переменной характеристикой.

Таблица для подбора электродов

TIG-сварка эффективна для сваривания тонких листов нержавейки. Чтобы добиться высокого качества шва, следует использовать присадочную проволоку с более высоким уровнем легирования, чем у основного металла. В качестве защитной среды зачастую применяется 100% аргон, однако в некоторых случаях для повышения стабильности дуги и увеличения скорости процесса аргон могут разбавлять гелием.

TIG сварка изделий из нержавейки

TIG сварка выхлопных систем

Аргонодуговая сварка TIG с вольфрамовым электродом

Полуавтоматическая технология MIG/MAG является наиболее универсальной для сварки нержавеющей стали, так как позволяет работать с разными толщинами: для тонких листов подходит метод короткой дуги, для толстых – струйного переноса. С целью защиты шва обычно используют смесь аргона (98%) с диоксидом углерода (2%). Не рекомендуется увеличивать концентрацию углекислоты и, тем более, применять ее в чистом виде, поскольку это приводит к появлению металлических брызг и нарушению структуры шва. Подробнее о сравнении углекислого газа и сварочных смесей читайте в нашей статье.

Особенности работы с нержавеющей сталью

Приступая к сварочному процессу, необходимо учитывать несколько важных моментов, характерных для нержавейки:

Данный материал обладает меньшей теплопроводностью, чем обычное железо. Поэтому во избежание высокой концентрации тепла в районе шва с дальнейшим прожогом детали сварочный ток необходимо уменьшать на 20-30%.
Из-за повышенного электрического сопротивления металла электроды нагреваются гораздо сильнее, что приводит к их более быстрому износу.
Нержавеющая сталь отличается высоким коэффициентом линейного расширения. При сваривании деталей большой толщины важно выдерживать определенный зазор для нормальной усадки шва. В ином случае возможно появление трещин.
В режиме термообработки возникает вероятность снижения антикоррозионных свойств в месте соединения деталей. С целью предотвращения такой ситуации шов следует оперативно охлаждать. Для этого используют разные способы, например, подкладывают под место соединения медную пластину или снижают его температуру с помощью холодной воды.

Сваривание изделий из нержавейки это распространенная задача на производстве. Как показывает практика, попытки сэкономить на качестве защитных газов приводят к уменьшению надежности и долговечности сварного соединения. Качество имеет первостепенное значение для всего результата работы. Например, здесь можно ознакомиться с защитными газовыми смесями, которые применяются для различных видов металлов, и их типовыми характеристиками.

Последствия напряжения сварного шва

Последствия напряжения различают и по характеру деформации — упругая поверхностная может быть устранена или постепенно сойдет сама в процессе остывания. Пластическая деформация шва необратима, устранить ее без переваривания практически невозможно, при этом изменяется структура металла и его прочностные свойства.

Равномерность распределения

При оценке деформации используется коэффициент неравномерности, который позволяет учесть направление сил напряжения и заранее принять профилактические меры. Например, неравномерность будет выраженной, если часть заготовки контактирует с массивными холодными тисками, фиксируется ими, а при остывании именно в этой зоне формируется зона наибольшего напряжения. Имеет значение и разница в габаритах деталей — больший размер связан с изменением динамики нагрева и остывания, при соединении с фрагментом меньшего размера возникает неравномерно распределенное усилие.

Какое бывает окисление у разных сталей?

Хромоникелевая сталь — её называют жаростойкой потому, что она практически не поддаётся окислению.

Легированная сталь — у неё образуется плотный, но тонкий слой окалины, который защищает от дальнейшего окисления и не даёт растрескиваться при ковке.

Углеродистая сталь — она теряет около 2–4 мм углерода с поверхности при нагреве. Это для металла очень плохо, так как он теряет прочность, твёрдость и сталь ухудшается в закаливании. А особенно очень пагубным является обезуглероживание для ковки небольших деталей с последующей закалкой. Чтобы не было трещин на высоколегированной и высокоуглеродистой стали, их надо нагревать медленно.

Обязательно нужно обращаться к диаграмме «железо-углерод», где определена температура для начала и конца ковки. Делать это надо для того, чтобы металл при нагреве не приобретал крупнозернистую структуру и не снижалась его пластичность.

Другие виды

При сварке нержавейки шов нередко, оказывается подверженным коррозии. Это вызвано как выгоранием части легирующих добавок, так и занесением в сварную зону излишнего содержания железа.

Чтобы этого избежать необходима пассивация сварных швов нержавеющей стали путем их зачистки, либо травления кислотой (как правило — азотной). В процессе пассивирования, на поверхности металла образуется прочная окисная пленка, которая становится его надежной защитой.

Явной приметой снижения уровня легирования, является значительное изменение цвета зоны как самого шва, так и прилегающего к ней металла.

Серьезные проблемы при выполнении неразъемных соединений создает сварка анодированной стали. Дело в том, что слой анодированного покрытия при создании шва неизбежно разрушается. Если после окончания сварочных работ не произвести его восстановление, изделие на стыке быстро начнет ржаветь.

К счастью, восстановление анодированного покрытия не представляет особых проблем, даже в домашних условиях. Для этого достаточно источника постоянного тока не менее 12 Вольт, а также пищевой соды и обычной поваренной соли.

Термообработка нержавеющей стали – особенности сложного процесса!

Термообработка нержавеющей стали – это специальное тепловое воздействие на металлическую основу с целью последующего изменения определенных свойств или структуры металла.

1 Отжиг стали 1 рода – важный этап термообработки

Отжиг металла включает в себя нагревание до определенной температуры, затем выдержку и обработку при той же заданной температуре и постепенное охлаждение. Такая процедура необходима для получения максимально эластичных свойств металла, а также получения полноценной, равновесной структуры и снижения первоначальных прочностных характеристик. Таким образом, процедура бывает двух родов. В первом случае обработка металла не несет в себе каких-либо существенных структурных потерь, во втором отжиг направлен на создание определенных свойств, на всех этапах и видах отжига остановимся подробнее далее в статье.

Рекристаллизация – еще один способ обработки металла, при котором происходит его нагрев до высоких температур (выше температуры начала кристаллизации), а затем медленное и продолжительное охлаждение. Продолжительность подобной процедуры зависит от типа металла, его размеров и изначальных свойств. Как правило, среднее время рекристаллизации равно 2-2,5 часам. В результате такого отжига увеличивается пластичность металла и уменьшается его прочность, кроме того, это необходимо для предотвращения наклепа или нагартовки, которые ведут к полному разрушению металлических свойств.

Снятие внутреннего напряжения металла – этот этап применяется для снятия напряжения, которое возникло в процессе других типов обработки. Чаще всего следствием необходимости такого процесса является неравномерный нагрев или охлаждение детали, шлифовка, порезка, сварка.

Таким образом, внутренние напряжения, которые создаются в различных частях сплава, могут в итоге влиять на прочность нержавеющей стали и приводить к деформации и нарушению допустимых пределов использования. Снятие напряжения проводят при температурах существенно ниже порога начала кристаллизации, что обеспечивает равномерное распределение внутренней разрядки в металле. При обычной температуре добиться нормализации напряжения можно лишь за очень долгий промежуток времени.

2 2 род – создание структурного равновесия в металле

В отличии от процесса первого рода, в данном случае удается добиться полного изменения структурных свойств металлического сплава. При этом специалисты в термообработке различают два вида отжига второго рода – полный и частичный. Закалка – вид термической обработки, при котором сплав получает неравновесную структуру и максимально прочные свойства. При закалке происходит равномерное нагревание до высоких температур, затем обработка стали при этих же температурах и резкое, почти мгновенное охлаждение металла. Закалка может также быть двух видов – с полиморфным превращением и без такового.

В первом случае металл при обработке нагревается до температуры, при которой происходит замена типа кристаллической решетки на нужную в одном из основных легирующих элементов сплава. Во втором обработке подвергается металлический сплав с органическим сочетанием легирующих элементов одного в другом. Иногда подобный процесс также называется старением, и необходим он для получения равновесия в структуре сплава и необходимого уровня свойств.

Отпуск металлического сплава – еще один вид термообработки, который направлен на уменьшение напряжения с полиморфным превращением. Этот процесс необходим для придания металлу оптимального сочетания свойств пластичности и прочности. Различают четыре этапа в процессе отпуска, которые направлены на создание естественного или искусственного старения металла. Эти факторы напрямую влияют на характеристики прочности и твердости.

3 Химическая обработка и повышение коррозионной стойкости

Химическая обработка представляет собой одновременное воздействие на металл температуры среды и химических свойств с тем, чтобы влиять на поверхность детали. Как правило это либо повышение антикоррозионной защиты поверхности, либо создание специальных слоев, например, дополнительных износостойких или антифрикционных возможностей металла. При термомеханической процедуре происходит одновременная деформация и термическая обработка металла (например, ковка, закалка), что также влияет на конечные свойства металла, причем при термообработке можно добиться существенно лучших показателей, чем при обработке металла двумя способами по отдельности.

Чтобы повысить стойкость металлического сплава к коррозии межкристального типа, необходимо добавить дополнительные легирующие элементы в процессе термической обработки. Наиболее эффективными элементами в данном случае выступают Cr и Ni – свинец и никель соответственно. В процессе обработки антикоррозийная защита стали включает в себя такие виды работ, как:

снижение содержание кристаллов азота и углерода в составе;
введение дополнительных элементов (титан, свинец);
отжиг металла;
уменьшение времени охлаждения при термической обработке.

Самые распространенные и массово применяемые виды стали – хромистые. В них нет полиморфных превращений, что упрощает процесс их обработки. Поэтому чаще всего обработка таких сталей сводится либо к смягчению (отжиг) либо к упрочнению материала (закалка). Температура при этом выбирается в зависимости от желания производителя получить те или иные свойства в доминирующем виде. Температура в первом случае не должна превышать 900 градусов, а закалка и отпуск проводятся в печи при оптимальных температурах нагрева до 650 градусов.

Таким образом, термообработка стали является самым распространенным способом улучшения свойств сплава и придания ему необходимой формы и содержания. Изделия после термообработки применяются в различных областях строительства и промышленности. Кроме того, с ее помощью можно добиться увеличения срока службы стальной конструкции (антикоррозийное покрытие, механическая обработка). В зависимости от типа обработки и состава сплава различают и различные маркировки стали, по которым можно определить способ, которым она была обработана.

Обработка нержавейки – все популярные методики

Травление нержавеющей стали, а также другие виды ее обработки придают изделиям из нержавейки привлекательный вид и улучшают их качество. За счет этого они могут использоваться и в быту, и в строительной сфере, и в разнообразных промышленных отраслях.

1 Сатинирование нержавейки – популярный метод обработки

Нержавеющая сталь часто применяется для изготовления промышленных конструкторских изделий и всевозможных элементов декора. Такие детали в большинстве случаев подвергаются сатинированию (полированию, шлифованию). Этот вид обработки считается достаточно практичным и при этом гарантирующим высокий результат. Поверхность изделий из нержавейки после проведения операции приобретает "атласный" вид.

Шлифование позволяет замаскировать практически любые дефекты, имеющиеся на конструкциях из нержавеющей стали, делая изъяны малозаметными.

Сатинирование материала может выполняться пневматическими приспособлениями либо вручную. В первом случае используются следующие инструменты:

шлифовальные ленты;
ленточный пневмонапильник;
барабанно-ленточная шлифмашинка.

Вручную полирование выполняется при помощи шлифовальных листов и специального шлифка.

На крупных производствах шлифование почти всегда производится посредством специальных агрегатов. А частные мастерские при изготовлении изделий и конструкций из нержавейки используют шлифок. Обработка стали с его помощью выглядит так:

С поверхности изделия удаляют прижоги и сварной шов.
Разметывают стыковочные риски на конструкции специальной защитной лентой, сделанной из алюминия. Ее необходимо наклеить на полируемую деталь в 2–3 слоя.
Затем осуществляется обработка части изделия ручным шлифком посредством движений возвратно-поступательного характера. Обратите внимание! Нельзя чересчур сильно давить на шлифок.
После того как обработка одной части детали завершается, на нее размещается алюминиевая лента. После этого шлифуется соседняя зона.

Шлифовальные листы используются в ситуациях, когда применение шлифка является нецелесообразным, а также при необходимости восстановления поврежденной при сатинировании поверхности. В этом случае следует правильно подобрать зернистость инструмента. Делается это, как правило, на черновой детали.

2 Травление – отлично скрывает следы после сварки нержавейки

Травильная процедура нержавейки также выполняется достаточно часто. Ее используют после термообработки, холодной и горячей деформации стали. Эта операция удаляет дефекты, образующиеся на поверхности нержавейки при разных видах термообработки и применения сварочного аппарата. Травление убирает следы окалины и цвет побежалости. Кроме того, оно способствует обновлению на стальных изделиях пассивного слоя, защищающего металл от негативного воздействия повышенных температур.

В промышленных условиях травление осуществляется с помощью расплавленных щелочных составов либо растворов (водных) кислот без воздействия электролиза или с таковым. Если используется кислота, операция производится в два этапа. Сначала нержавейку помещают в ванну с сернокислым раствором, затем – в азотнокислую среду. Щелочное травление подразумевает обработку стали расплавом каустической соды. Она не изменяет структуру металла и при этом отлично разрушает оксидную пленку на его поверхности.

В быту и в небольших частных мастерских травление выполняется с помощью специальных пастоподобных составов. Процедура может осуществляться даже неподготовленным человеком. Травильная паста представляет собой желеобразную прозрачную жидкость. Ее делают из плавиковой и азотной кислоты. В подобных составах отсутствует потенциально небезопасная соляная кислота и вредные для здоровья человека хлориды.

Травильная паста наносится на очищенное изделие (его следует помыть и качественно обезжирить любым подходящим средством) и оставляется на поверхности на определенное время (оно указывается на упаковке). В большинстве случаев обработка нержавейки происходит на протяжении 10–60 минут. После этого травильная паста смывается. Для этих целей используют большое количество обыкновенной воды.

Травильная паста изготавливается разными фирмами. На отечественном рынке популярностью пользуются далее указанные составы:

SAROX TS-K 2000 – паста, которую можно использовать на любых нержавеющих поверхностях (в том числе и на вертикальных). Она гарантирует получение привлекательно вида сварного шва и надежную защиту металла от температурных воздействий. Эта травильная паста очищает нержавейку всего за 10 минут.
Avesta BlueOne – состав для эффективного восстановления нержавеющих поверхностей, удаления с них следов коррозии и сварочных мероприятий, придания изделиям блеска. Обработка стали такой пастой должна продолжаться около 45 минут. При этом температура окружающей среды не может быть меньше +5°.
Stain Clean от ESAB – паста с замечательным травильным эффектом. Ее не требуется каким-либо образом подготавливать, состав готов к использованию прямо из бутылки.

Важно! Любая паста наносится на очищенную заранее поверхность посредством кислотостойкой кисти и пластиковой лопатки.

3 Воронение и другие способы обработки нержавеющей стали – короткий обзор

Декоративные изделия из нержавейки нередко хромируют, чтобы придать им красивый вид и защитить от износа и коррозии. Хромирование рекомендовано для увеличения стойкости против механических воздействий на трущиеся части машин и различных приборов из нержавеющей стали, на режущий и мерительный инструмент.

Теоретически можно выполнять декоративное хромирование в домашних условиях. Но эта процедура требует от человека определенных знаний и умений. Поэтому лучше доверять хромирование мастерам специализированных центров. Тогда вы получите по-настоящему качественную и красивую поверхность изделий из нержавейки.

Популярно среди бытовых пользователей и воронение (чернение) стали. Эта технология применяется для декоративной отделки нержавеющих поверхностей. Воронение выполняется по трем методикам:

кислотной;
щелочной;
тепловой.

Кислотное воронение выполняется электрохимическим либо химико-физическим способом в растворах кислот, щелочное – в растворах щелочей. При тепловой операции нержавейка обрабатывается в одной из следующих сред:

растопленные соли;
раствор спирта и аммиака в парообразном виде;
в пароперегретой атмосфере.

Тепловое воронение осуществляется при высоких температурах (от 250 до 850 °С) в особых установках. Понятно, что таковые имеются только в специальных мастерских. Именно в них и следует заказывать декоративное воронение изделий из нержавеющей стали, используемых в быту. А вот холодное чернение может выполняться и дома.

Еще один способ обработки нержавейки – ее покраска. Такая операция может производиться порошковыми или жидкими составами. Первые считаются более предпочтительными, так как они обеспечивают получение на поверхности окрашенных изделий высокопрочной пленки, которая защищает металл от химических, температурных, механических и коррозионных воздействий.

Сварка нержавеющей стали – какую технологию выбрать?

Сварка нержавеющей стали должна производиться с учетом ее физических свойств и химического состава. В противном случае процесс не принесет ожидаемого результата.

1 Особенности нержавеющей стали, затрудняющие ее сварку

В соответствии с современной классификацией, нержавеющая сталь, отличающаяся повышенной стойкостью к коррозии, причисляется к группе высоколегированных сталей. Содержание в нержавейке хрома – главного легирующего компонента – варьируется в пределах 12–30 процентов. Также в состав такой стали зачастую вводят специальные добавки с целью повышения ее антикоррозионных и сугубо механических параметров.

К таковым относят, в частности, титан, марганец, никель, молибден. Кроме того, сейчас осуществляется закалка стали с высоким содержанием хрома, повышающая многие ее физические характеристики. Прежде чем разобраться с тем, какие способы сварки нержавеющей стали применяются в настоящее время, имеет смысл ознакомиться с некоторыми ее характеристиками, влияющими на свариваемость подобных изделий. К таким причисляют:

Относительно высокий показатель коэффициента расширения (линейного), обуславливающего существенную литейную усадку металла. Из-за этого при сварке отмечается повышенная деформация стали, которая может наблюдаться и после проведения сварочных работ. В тех случаях, когда между соединяемыми конструкциями значительной толщины не оставляют зазора, высока вероятность образования крупных трещин.
Меньшую в 1,5–2 раза теплопроводность нержавейки (если сравнивать ее с низкоуглеродистым металлом). Становится причиной увеличения теплоты, что ведет к проплавлению свариваемых поверхностей в месте их соединения. В связи с этим технология сварки нержавеющей стали предполагает снижение на 15–20 процентов силы тока по сравнению с его величиной, необходимой для сварки обычных сталей.
Явление снижения антикоррозионных свойств нержавеющих сталей при несоблюдении рекомендованного режима термической обработки. Обусловлено оно формированием карбида хрома и железа по краям зерен, когда температура становится более 500 °С, и носит название межкристаллитной коррозии. Существует несколько способов решения означенной проблемы. Один из них заключается в поливке холодной водой свариваемых поверхностей (подходит для аустенитных хромоникелевых сталей).
Сильный нагрев (из-за повышенного электрического сопротивления) электродов с хромоникелевыми стержнями. Чтобы избежать перегрева, используют электроды длиной до 35 сантиметров.

2 Сварка нержавеющей стали – основные способы

На данный момент существуют следующие технологии сварки сталей с большим содержанием хрома:

Непосредственно перед проведением процесса сварки нержавейку следует обезжирить (ацетон, авиационный бензин), чтобы обеспечить устойчивость дуги и сделать пористость шва более низкой, а также зачистить до блеска кромки поверхностей, которые планируется соединить. После этого можно приступать к сварке по выбранной технологии. Далее мы подробно опишем самые популярные способы сварки и очень кратко те, которые редко используются.

3 Технология ММА – электроды для сварки нержавеющей стали

Самой распространенной считается сварка покрытыми электродами (ММА). Такой метод очень часто применяется домашними мастерами. Он подходит для тех случаев, когда к качеству сварки не предъявляется очень жестких требований. Важно только грамотно подобрать электроды для нержавеющей стали, которые делятся на два типа:

из двуокиси титана с рутиловым покрытием: ими можно осуществлять сварку на постоянном (полярность – обратная) и переменном токе, подобные электроды характеризуются малым разбрызгиванием при использовании и стабильной дугой, обеспечивающей постоянное горение;
с основным покрытием (как правило, оно создается карбонатами магния и кальция): годятся для применения на постоянном токе (полярность – обратная).

Выбирать электроды для сварки нержавеющей стали лучше всего по ГОСТ 10052, в котором четко указаны их типы и соответствие каждого из них нержавейке конкретного состава. Если вы знаете марку стали, которую требуется сваривать, Госстандарт подскажет, какой вам выбрать электрод. Причем нужно помнить, что выбранное изделие обязано обеспечить сварным поверхностям заданные характеристики (механические параметры и требуемую коррозионную стойкость).

4 Аргоновая сварка в режиме AC/DC TIG и полуавтоматическая MIG

Технология с применением вольфрамовых электродов (аргоновая сварка) оптимальна для сваривания изделий, к которым выдвигаются особые требования по качественным показателям, при необходимости соединения конструкций из тонкого металла. Чаще всего она используется для сваривания трубопроводов из нержавейки, которые служат для перемещения под давлением газов либо жидкостей, дымовых нержавеющих труб.

Особенности данной технологии следующие:

во избежание попадания вольфрама в сварочную ванну используется бесконтактный поджог дуги (при невозможности выполнить это требование зажигание допускается выполнять на угольной плите и только потом переносить дугу на металл);
осуществлять сварку можно и на переменном, и на постоянном токе;
конкретный сварочный режим подбирается по толщине деталей, которые соединяются (устанавливается сечение электрода для сварки нержавеющей стали и присадочной проволоки, сила и полярность тока, расход аргона, скорость проведения процедуры);
уровень легирования присадочной проволоки должен быть выше, чем у основной стали;
чтобы металл не окислялся, а сварочная зона не нарушалась, желательно не производить электродом колебательных движений.

Сократить расход вольфрамового электрода при выполнении сварочных работ можно очень просто. Для этого не нужно в течение 10–15 секунд отключать подачу аргона после окончания сварочной процедуры.

Суть в том, что подобный обдув электрода существенно уменьшает его окисление. Полуавтоматическая сварка по своей технологии почти не отличается от рассмотренного выше варианта соединения поверхностей. Просто при такой методике нержавеющая проволока подается не вручную, а механизировано. Понятно, что обработка, которой подвергается нержавеющая сталь (сварка изделий), проходит в режиме MIG проще, точнее и быстрее.

Данная полуавтоматическая технология позволяет применять несколько различных техник для сварки разных по толщине материалов:

для поверхностей с большой толщиной – струйный перенос;
для тонколистового металла – сварка короткой дугой;
универсальная техника – импульсная сварка (признается самым экономически выгодных способом соединения деталей из нержавейки).

5 Менее распространенные технологии сварки

К таковым относится:

Лазерная сварка нержавеющей стали: обеспечивает отсутствие эффекта разупрочнения в зоне отпуска термически упрочненной стали, появления холодных и горячих трещин, большую скорость остывания шва, наименьшие параметры зерна. Методика востребована на предприятиях тракторной и автомобильной промышленности, а также в некоторых отраслях машиностроения.

Сварка давлением (иначе называется холодной): базируется на соединении деталей на уровне их кристаллических решеток под давлением без плавления заготовок. Поверхности свариваются в тавр либо внахлест по двухсторонней (обе детали подвергаются пластической деформации) или односторонней (давление воздействует лишь на один лист) схеме.

Роликовая и точечная (контактная) сварка: подходит для металлических листов толщиной не более 2 миллиметров. В этом случае используется оборудование для сварки нержавеющей стали, на котором выполняется сварка и других металлов.

Читайте также: