Сварка нержавеющей стали: особенности процесса. Особенности сварки нержавейки электродом
Особенности сварки нержавеющей стали
Сварка нержавейки своими руками | Строительный портал
Металлург Гарри Бреарли из Англии в 1913 году при работе над проектом, связанным с улучшением оружейных стволов, обнаружил случайно, что добавление в низкоуглеродистую сталь хрома придает ей способности сопротивляться кислотной коррозии. Добавление в сталь хотя бы 12% хрома делает её коррозионностойкой и нержавеющей, а увеличение содержания хрома до 17% делает её стойкой к агрессивной среде.
Содержание:
Свойства нержавеющей стали
Согласно классификации нержавеющие стали принято относить к высоколегированным сталям, что являются устойчивыми к коррозии. Хром, который содержится в стали, при взаимодействии с кислородом образует невидимый и тонкий слой оксида хрома, который называют оксидной пленкой.
Атомы хрома и их оксиды имеют подобные размеры, поэтому они вплотную примыкают между собой на поверхности металла и образуют стабильный слой, который имеет толщину всего лишь в несколько атомов. Если поцарапать или порезать поверхность нержавеющей стали, то оксидная пленка разрушится. Однако вместе с этим создаются новые оксиды, которые восстанавливают поверхность и защищают ее от окислительной коррозии.
Благодаря своим прочностным и антикоррозионным характеристикам, нержавеющие стали активно применяются в промышленности и быту. Изделия, что изготовлены из нержавейки, вы можете встретить везде, - начиная от кухни в каждой квартире и заканчивая цехами-гигантами химического производства.
Оборудование для сварки нержавейки в современном мире позволяет создавать такие сложные изделия, как разнообразные конструкции с нержавейки высокой прочности, перила для лестниц, нержавеющие трубы, листы, сетки, полосы, уголки, нержавеющие баки самого разнообразного назначения, нержавеющие вешалки.
Нержавеющая сталь вместе со стеклом и некоторыми синтетическими материалами является почти незаменимым материалом для создания оборудования для обработки и транспортировки пищевых продуктов, изготовления хирургического инструмента, разнообразных металлических конструкций. Это объясняется высокими гигиеническими, токсикологическими и эстетическими требованиями.
Гигиена в пищевой отрасли имеет высочайшее значение. Существуют конкретные требования, которые касаются смываемости тяжелых металлов с такого оборудования, которое постоянно находится в контакте с пищевыми продуктами. Марками нержавейки, которые используются в пищевой промышленности, выступают AISI 304 и 316.
Состав нержавеющей стали
В составе нержавейки основным легирующим элементом выступает хром с содержанием 12 - 20%. Если содержание хрома составляет больше 17%, такие сплавы являются коррозионностойкими в агрессивных и окислительных средах.
В составе нержавеющей стали также присутствуют элементы, которые отвечают за специфические физико-механические и увеличивающие антикоррозионные свойства нержавейки: никель, молибден, ниобий, титан и марганец. Ниобий, молибден и хром увеличивают коррозионную стойкость, а никель уменьшает теплопроводность и электропроводность стали.
Нержавеющая сталь по химическому составу бывает хромистой, хромоникелевой и хромомарганцевоникелевой. Хромистая нержавейка применение нашла в качестве конструкционного материала для изготовления клапанов гидравлических прессов, арматуры крекинг-установок, турбинных лопаток, режущих инструментов, пружин и прочих предметов быта.
Хромоникелевая нержавейка используется в различных отраслях промышленности. Отмечаются такие свойства нержавеющей стали аустенитного класса. Благодаря собственной структуре поверхность нержавеющей стали считается высококачественной и не нуждается в дополнительной обработке для использования в пищевой промышленности.
Хромоникелевая аустенитная нержавейка не способна магнититься, что позволяет её легко отличить от прочих сплавов, а также применять подобное свойство в промышленности. Особо отличается сталь 12Х18Н10Т, которая используется для сварных конструкций, бытовых приборов, в архитектуре и строительстве зданий различного назначения.
Разновидности нержавейки
Выделяют три основных вида нержавеющей стали - аустенитная, ферритная и мартенситная нержавейка. Эти типы определяются микроструктурой нержавеющей стали, а также преобладающей кристаллической фазой.
Аустенитные стали в качестве основной фазы имеют аустенит. Подобные сплавы содержат никель и хром, иногда азот и марганец. Самой известной нержавеющей сталью аустенитного класса является 304 сталь, которую называют иногда T304, с содержанием 18-20% хрома и 8-10% никеля. Подобное содержание элементов делает нержавеющую сталь немагнитной и придает ей высокие коррозионные свойства, пластичность и прочность, благодаря чему они используются повсеместно в различных областях промышленности.
Ферритные стали в качестве основной фазы имеют феррит. Данные стали содержат хром и железо. Основной вид подобной нержавеющей стали – сталь 430, что содержит 17% хрома. Ферритные стали являются менее пластичными, чем аустенитная сталь. Стали не закаляются посредством термической обработки и, как правило, применяются в агрессивной среде.
Мартенситные стали имеют характерную микроструктуру, которую наблюдал впервые микроскопист Адольф Мартенс из Германии в 1890 году. Мартенситная нержавеющая сталь является низкоуглеродистой сталью, основным видом среди которой является сталь 410, что содержит 12% хрома и около 0,12% углерода. Мартенсит способен придавать стали высокую твердость, однако вместе с этим снижает ее жесткость и делает её хрупкой. Поэтому этот тип стали используется в слабоагрессивной среде, к примеру, при изготовлении режущих инструментов и столовых приборов.
Виды аустенитной нержавейки
Виды сталей самой популярной аустенитной группы обозначают дополнительным номером, указывающим на химический состав:
- Нержавеющая сталь A1, как правило, используется в подвижных и механических узлах. Из-за высокого содержания серы подобная сталь имеет низкое сопротивление коррозии, чем прочие типы нержавейки.
- Нержавейка A2 является самой распространенной, нетоксичной, немагнитной, незакаливаемой, устойчивой к коррозии сталью, которая легко поддается сварке и после этого не становится хрупкой. А2 проявляет магнитные свойства после механической обработки. Крепежи и изделия из нержавейки A2 не подходят для применения в кислотах и средах, которые содержат хлор, к примеру, в соленой воде и бассейнах. Пригодна А2 для температуры вплоть до минус 200 градусов по Цельсию.
- Сталь A3 отличается похожими свойствами, как и нержавейка A2, и стабилизирована дополнительно титаном, танталом и ниобием. Это улучшает ее качества сопротивления против коррозии при высокой температуре.
- Нержавеющая сталь A4 является похожей на нержавейку A2, но в своем составе имеет 2-3% молибдена. Это придает ей в большой степени высокие способности сопротивляться кислоте и коррозии. Такелажные изделия и крепеж из A4 применяются в судостроении. Пригодна нержавеющая сталь А4 для температуры до минус 60 градусов.
- Нержавейка A5 имеет похожие свойства, которые присущи стали A4, и дополнительно стабилизирована танталом, ниобием и титаном, но с разным содержанием легирующих добавок для повышения ее сопротивляемости высоким температурам.
Свариваемость нержавейки
Перед тем, как приступить к сварке нержавейки своими руками, рекомендуется ознакомиться с ее особенностями. Сварка нержавейки является достаточно трудным занятием, которое зависит от многих параметров. Наиболее важным среди них выступает свариваемость - способность металла образовывать сварное соединение, материал шва которого имеет аналогичные или близкие механические свойства к металлу основы.
На свариваемость нержавеющей стали влияет ряд характеристик, которыми она обладает:
- Большое значение показателя линейного расширения и существенная литейная усадка, которая возникает из-за этого, высокая литейная усадка способствуют росту деформации металла при сварке и после нее. Если между свариваемыми деталями, обладающими значительной толщиной, отсутствует достаточный зазор, то могут образоваться огромные трещины.
- Теплопроводность, что снижена по сравнению со сталями низкоуглеродистыми в 1,5 — 2 раза, способна вызывать концентрацию теплоты и усиливать проплавление металлов в зоне сварки. При сварке нержавейки из-за этого возникает потребность уменьшения силы на 15 — 20% тока по сравнению с током для обычной стали.
- Высокое электрическое сопротивление провоцирует очень сильный нагрев электродов из высоколегированной стали. Чтобы уменьшить отрицательный эффект, изготовляют электроды с хромоникелевыми стержнями, которые имеют длину не больше 350 миллиметров.
- Важным свойством нержавейки выступает склонность высокохромистой стали к потере собственных антикоррозийных свойств при применении неправильного термического режима или неправильном использовании аппарата для сварки нержавейки. Данное явление называют межкристаллитной коррозией. Его природа заключается в том, что при температурах больше 500 градусов по Цельсию по краям зерен формируется карбид хрома и железа, которые становятся впоследствии очагами коррозионного растрескивания и самой коррозии. С подобными явлением борются различными методами, к примеру, с помощью быстрого охлаждения места сварки любой методикой, вплоть до поливания водой, для уменьшения потерь коррозионной стойкости.
Особенности сварки нержавейки
При сварке нержавейки рекомендуется учитывать некие отличия её физических свойств от характеристик углеродистого проката. К примеру, стоит брать во внимание, что уделенное электрическое сопротивление приблизительно в 6 раз больше, на 100 градусов меньше точка плавления, теплопроводность достигает одной трети от аналогичного показателя углеродистого проката. Показатель теплового расширения по длине составляет на 50% больше.
Сварку нержавейки в домашних условиях выполняют разными методами. Ручную дуговую сварку нержавейки вольфрамовыми электродами в инертной среде обычно применяют, когда толщина материала составляет больше 1,5 миллиметров. Для сварки труб и тонких листов используют дуговую сварку плавящимися электродами в инертном газе.
Импульсная дуговая сварка плавящимися электродами в инертном газе предназначена для листов, которые имеют толщину 0,8 миллиметра. Сварка короткой дугой плавящимися электродами в инертной среде прописана для листов, толщина которых 0,8-3,0 миллиметра, а сварка со струйным переносом металла плавящимися электродами в инертном газе - для листов, что имеют толщину больше 3,0 миллиметров.
Плазменная сварки нержавеющей стали может использоваться для широкого диапазона толщины и применяется в наше время достаточно широко. Дуговая сварка нержавейки под флюсом предназначена для материалов, толщина которых больше 10 миллиметров. Однако самыми популярными методами остается технология сварки нержавейки покрытыми электродами, вольфрамовыми электродами в среде аргона и аргонная полуавтоматическая сварка нержавеющей проволокой.
Подготовка кромок нержавеющих деталей практически не отличается от подготовки изделий из стали низкоуглеродистой, за исключением одного нюанса – в сварном стыке должен быть зазор для обеспечения свободной усадки швов.
Поверхности кромок перед сваркой принято зачищать до блеска стальной щеткой и промывать растворителем – к примеру, авиационным бензином или ацетоном для удаления жира, который вызывает появление в шве пор и уменьшение устойчивости дуги.
Ручная сварка нержавейки покрытыми электродами
Сварка нержавеющей стали покрытыми электродами способна обеспечить без особых проблем приемлемое качество швов. Поэтому если вы не предъявляете к сварному соединению особых требований, искать другой способ сварки нержавейки нет резона.
К покрытым металлическим электродам для ручной дуговой сварки нержавеющей стали относят электроды особого состава ОЗЛ-8, НИАТ-1, ЦЛ-11. Выбирать рекомендуется электроды, обеспечивающие основные эксплуатационные характеристики сварного соединения – высокие механические свойства, значительную коррозионную стойкость и жаростойкость.
Сварку принято производить с помощью постоянного тока обратной полярности. Стремитесь к меньшему проплавлению шва, техника сварки нержавейки предполагает использование электродов, которые имеют небольшой диаметр, при минимальной тепловой энергии. При сварке нержавеющей стали сила тока должна быть примерно на 15-20% меньше, чем для обыкновенной стали.
Использование большого тока из-за низкой теплопроводности и высокого электрического сопротивления электродов может спровоцировать перегрев их покрытия и даже отваливание отдельных кусков. Электроды для сварки по данной причине отличаются высокой скоростью плавления, по сравнению с обычными стальными. Приступая к сварке нержавейки впервые, нужно к этому быть готовым.
Чтобы сохранить коррозионные характеристики шва, необходимо обеспечить его ускоренное охлаждение при использовании для этого медных прокладок или обдувания воздухом. Если сталь причисляется к хромоникелевым сталям аустенитного класса, вы можете использовать для охлаждения воду.
Сварка вольфрамовыми электродами в среде аргона
Сварку нержавеющей стали данным методом применяют в ситуациях, когда свариваемый металл очень тонкий или предъявляются к сварному соединению повышенные требования качества. Нержавеющие трубы, которые используются для перемещения под давлением жидкостей или газов, сваривать лучше всего именно вольфрамовыми электродами в инертной среде.
Сварку проводят в среде аргона постоянным или переменным током прямой полярности. Желательно использовать в качестве присадочного вещества проволоку, которая имеет более высокий уровень легирования, чем главный металл. Выполняют работу электродами без колебательных движений, иначе можно нарушить защиту зоны варки, что провоцирует окисление металла шва и увеличивает стоимость сварки нержавейки.
Обратную сторону шва защищают поддувом аргона от воздуха, однако нержавеющая сталь к защите обратной стороны не является такой критичной, как титан. Исключите попадание вольфрама в сварочные ванны. Поэтому целесообразно применять бесконтактный поджог дуги или проводить зажигание дуги на графитовой или угольной пластинке, перенося ее на основной металл.
После окончания процедуры с целью меньшего расхода вольфрамового электрода защитный газ сразу не выключайте. Это следует делать спустя определенное время - 10-15 секунд. Это поможет исключить интенсивное окисление нагретых электродов и продлить срок его службы.
Механические методы обработки нержавейки
Помните, что использовать разрешается только такие рабочие принадлежности, которые предназначаются для обработки нержавеющего проката, и которые вы видели на видео о сварке нержавейки: специальные шлифовальные ленты и круги, щетки из нержавеющей стали, нержавеющие дроби.
Травление считается самой эффективной методикой дальнейшей обработки сварных швов. Если правильно выполнить травление, то вы сможете устранить зону с низким содержанием хрома и вредный оксидный слой. Травление выполняют посредством погружения в кислоту, покрытия пастой или поверхностного нанесения зависимо от условий.
При травлении чаще всего используют смешанную кислоту: азотную и фтористоводородную кислоту в таких пропорциях – от 8 до 20% азотной кислоты и 0,5 – 5% фтористоводородной кислоты, вода выступает в качестве остального компонента. В народе с этой целью используют крепкий настой чая.
Время травления нержавеющего аустенитного проката зависимо от концентрации кислоты, температуры, сорта проката, толщины окалины. Помните, что кислотоупорный прокат нуждается в более продолжительном времени обработки, чем нержавеющий прокат. Доведение уровня шероховатости сварных швов до соответствующего показателя главного листа посредством полирования или шлифования после процедуры травления повышает еще более стойкость конструкции к коррозии.
Профилактика дефектов после сварки
Процесс нержавеющей стали имеет некие особенности. Если их не учитывать особенностей сварки нержавейки, в итоге возникнут некоторые дефекты сварных швов и нежелательные эффекты. К примеру, через определенное время после процедуры в области сварных швов может формироваться так называемая «ножевая» коррозия.
Результат воздействия высокой температуры – горячие трещины, которые возникают из-за аустенитной структуры сварных швов. Причина хрупкости швов кроется в длительном воздействии высокой температуры, а также стигматации.
Чтобы предотвратить возникновение горячих трещин, принято использовать присадочные материалы, которые позволяют формироваться прочным швам. Содержание феррита при этом составляет не меньше 2%. Также с этими целями рекомендуется проводить дуговую сварку с малой длиной дуги. Не следует кратеры выводить на основной металл.
Автоматическую сварку принято осуществлять при уменьшенных скоростях. Лучше всего сделать меньше подходов. Увеличение скорости и применение короткой дуги существенно уменьшают риски возникновения сварочных деформаций и цену сварки нержавейки. Благоприятно влияет на стойкость нержавейки к коррозии сварка на максимальной скорости.
Таким образом, нержавейка бывает разных видов и различного состава. Присутствие в металле хрома определяет основные свойства, за которые нержавейка и ценится в разных отраслях промышленности. Зависимо от конечного результата, существует много способов её сварки. Один из них обязательно подойдет и вам!
strport.ru
Особенности сварки нержавейки
- 04 января
- 95 просмотров
- 33 рейтинг
Оглавление: [скрыть]
- Свойства, влияющие на свариваемость нержавеющей стали
- Способы сварки нержавеющей стали
- Сварка покрытыми электродами
- Сварка инвертором вольфрамовым электродом
- Сварка полуавтоматом
- Особенности сварки нержавейки и черного металла
- Методы профилактики дефектов
Нержавеющие стали относятся к высоколегированным материалам, которые не поддаются коррозии, поэтому сварка нержавейки имеет свои особенности.
Имея особые свойства, сварка нержавейки — достаточно сложный технологический процесс.
В составе такой стали есть достаточно много хрома, который взаимодействует с кислородом, что находится в воздухе. В результате этого на поверхности металла образуется защитный слой, именно из-за него сварка нержавеющей стали — достаточно сложный процесс.
Благодаря тому что атомы хрома и их оксиды покрывают металл тонкой пленкой, он надежно защищается от коррозии. Если оксидная пленка окисляется, то она очень быстро восстанавливается, и поэтому сталь не ржавеет.
Изделия из нержавеющей стали широко используются как в промышленности, так и в быту, поэтому часто становится актуальным такой вопрос, как сварка нержавейки в домашних условиях.
Нержавеющая сталь широко используется в пищевой промышленности, а также для создания хирургических инструментов и во многих других отраслях.
Свойства, влияющие на свариваемость нержавеющей стали
На то, как будет выполняться сварка по нержавейке, влияют следующие ее свойства:
Ручная дуговая сварка.
- теплопроводность указанного материала меньше, чем у низкоуглеродистой стали, приблизительно в 2 раза, поэтому зона сварки больше нагревается; при сварке нержавеющих сталей ток должен быть на 20% меньше, чем обычно;
- большой коэффициент расширения вызывает увеличенную усадку материала как во время, так и после сварки; если надо варить большие детали, между ними оставляют большой зазор, иначе возникнут трещины;
- так как данный материал имеет высокое сопротивление, электроды во время выполнения работ очень нагреваются, поэтому их делают длиной не больше 35 см;
- если была нарушена технология выполнения работ, то сталь может утратить свои антикоррозионные свойства; если детали нагреваются выше 500 градусов, то образуется карбид железа и хрома, в этих местах начинается коррозия, для того чтобы этого избежать, необходимо быстро охлаждать место сварки; если сталь хромоникелевая, то делать это можно при помощи воды.
Вернуться к оглавлению
Есть несколько способов, которыми можно сваривать указанный материал, но самыми распространенными являются следующие:
- при помощи покрытых электродов в режиме ММА;
- вольфрамовыми электродами проводится аргонная сварка нержавейки;
- полуавтоматическая сварка при помощи нержавеющей проволоки.
Перед началом проведения работ кромки деталей необходимо обработать, делается это так же, как при обработке других деталей, только надо оставлять немного больше места для усадки шва.
С применением щетки поверхность необходимо зачистить до блеска, после чего ее обрабатывают любым растворителем. Это поможет удалить жир и обеспечит устойчивую дугу, в материале не будут образовываться поры.
Вернуться к оглавлению
Схема сварочного полуавтомата.
Ручная дуговая сварка нержавеющей трубы или других деталей позволяет сделать надежное соединение в том случае, когда к нему нет особенных требований. При выборе электродов надо обращать внимание на то, что они должны обеспечить необходимые свойства шва, например его жаростойкость, коррозионную стойкость, определенные механические параметры.
Такие работы обычно выполняют постоянным током обратной полярности, переменным током практически не работают. Для того чтобы шов не очень нагревался, надо использовать электроды небольшого диаметра, аппарат выставляют на силу тока, что на 15-20% меньше, чем это необходимо для черного металла.
Будьте готовы к тому, что скорость плавления таких электродов значительно выше, чем обычных. Для охлаждения шва можно обдувать его воздухом или для этого применяют медные прокладки, а хромоникелевые стали можно охлаждать водой.
Вернуться к оглавлению
Технология аргоновой сварки.
Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом используется при необходимости сваривания тонких деталей или когда качество шва должно быть очень высоким. Это надо при сваривании труб, по которым проходит жидкость или газ.
Сварка нержавейки инвертором проводится в обратной полярности, для этого используется постоянный ток, а если необходима сварка алюминия, то переменный ток. Работа выполняется в среде аргона. Присадочную проволоку рекомендуется брать более легированную, чем свариваемые детали.
Чтобы не происходило нарушение защитного пространства, от чего шов начнет окислиться, во время работы нельзя делать колебательных движений. Чтобы защитить обратную сторону шва, выполняется поддув аргона.
Чтобы вольфрам не попадал в сварочную ванну, дугу лучше поджигать на графитовой пластине, после чего переносить на место работы или использовать бесконтактный поджог. После окончания работ надо еще 10-15 минут продолжать подавать защитный газ. Это позволяет значительно увеличить качество и срок службы шва.
Вернуться к оглавлению
Сварка полуавтоматом в среде аргона позволяет получать качественный шов, при этом производительность работ будет высокая.
Этот способ хорошо подходит для соединения деталей, имеющих большую толщину. Для защиты шва используют смесь, состоящую из аргона и углекислого газа. Работа может выполняться короткой дугой, путем струйного переноса или импульсно.
Для тонких деталей подходит сварка короткой дугой, более толстые детали сваривают при помощи струйного переноса.
Когда выполняется импульсная сварка, то проволока в сварочную ванну подается при помощи импульсов, при этом получается одна сварочная капля или точечная сварка. Таким образом снижается ток и меньше нагреваются детали. Данный способ исключает разбрызгивание металла, что снижает стоимость работ и повышает их производительность, надо меньше времени на зачистку полученного шва.
Вернуться к оглавлению
Часто возникает вопрос: можно ли выполнять сваривание нержавейки с черным металлом? Естественно, можно, но в данном случае есть свои особенности. Для этого необходимо использовать специальную переходную присадочную проволоку и электроды. Если выполняется сварка нержавейки и черного металла для неответственных конструкций, то можно это сделать аргонодуговой сваркой с использованием нержавеющей присадки.
Вернуться к оглавлению
Если не придерживаться технологии выполнения работ, то шов будет иметь дефекты. Действие высокой температуры приводит к тому, что шов получается хрупким. Чтобы этого не происходило, применяют присадочные материалы, в которых содержится не менее 2% феррита. Для этого также работу выполняют короткой дугой и не выводят кратеры за пределы основного металла.
Автоматическая сварка проводится на более высоких скоростях. При работе короткой дугой снижается риск появления деформаций. Если сварка проводится на высокой скорости, то стойкость данного материала к коррозии увеличивается.
Самым эффективным способом обработки шва является его травление. При его правильном выполнении устраняется область, в которой имеется низкое количество хрома и вредный оксидный слой. Данный процесс, в зависимости от размеров деталей, может проводиться путем покрытия пастой или опускания в кислоту.
Для травления используют смесь азотной (8-20%) и фтористоводородной кислоты (0,5-5%), остальная часть — вода. Время выполнения указанной операции будет зависеть от сорта стали, толщины окалины и других параметров.
expertsvarki.ru
Сварка нержавеющей стали - технологии и особенности
В 1913 году английский металлург Гарри Бреарли, работая над проектом по улучшению оружейных стволов, случайно обнаружили, что добавление хрома в низкоуглеродистую сталь придает ей способность сопротивляться кислотной коррозии.
Все нержавеющие стали содержат железо в качестве основного элемента и хром в количестве от 11% до 30%. Добавление не менее 12% хрома в сталь делает её коррозионностойкой. Содержащийся в стали хром при взаимодействии с кислородом из атмосферы образует тонкий, невидимый слой оксида хрома, называемый оксидной пленкой. Размеры атомов хрома и их оксидов схожи, поэтому они примыкают вплотную друг к другу на поверхности металла, образуя стабильный слой толщиной всего в несколько атомов.
Если поверхность нержавеющей стали порезать или поцарапать оксидная пленка разрушается, создаются новые оксиды, восстанавливающие поверхность и защищающие ее от окислительной коррозии. Железо, с другой стороны, поэтому и ржавеет быстро, потому что атомы железа гораздо меньше, чем атомы их оксидов, и оксиды образуют рыхлый, а не плотный слой.
Кроме железа, углерода и хрома, современные нержавеющие стали могут также содержать другие элементы, такие как никель, ниобий, молибден, титан. Никель, молибден, ниобий и хром повышают коррозионную стойкость и другие физико-механические свойства нержавеющей стали. Добавление никеля в состав уменьшает теплопроводность и снижает электропроводность стали.
Типы нержавеющей стали
Существуют три основных типа нержавеющей стали - аустенитного, ферритного и мартенситного класса. Эти три типа стали определяются их микроструктурой, преобладающей кристаллической фазой.
- Аустенитные стали:Аустенитные стали имеют аустенит в качестве основной фазы. Это сплавы, содержащие хром и никель (иногда марганец и азот). Наиболее известная нержавеющая сталь аустенитного класса, 304 сталь, иногда её называют T304. Тип 304 –нержавеющая сталь с содержанием хрома 18-20% и 8-10% никеля. Такое содержание элементов делает сталь немагнитной и придает ей высокую коррозионную стойкость, прочность и пластичность. Благодаря этому они широко используются в разных отраслях промышленности.
- Ферритные стали:Ферритные стали имеют феррит в качестве основной фазы. Эти стали содержат железо и хром. Основной тип стали – сталь 430 с содержанием хрома 17%. Ферритные стали менее пластичны, чем аустенитные стали. Не закаляются путем термической обработки и используются, как правило, в агрессивных средах.
- Мартенситные стали:Характерную микроструктуру мартенсита впервые наблюдал немецкий микроскопист Адольф Мартенс в 1890 году. Мартенситные стали - низкоуглеродистые стали основным типом которых является 410 сталь с содержанием 12% хрома и 0,12% углерода. Мартенсит придает стали высокую твердость, но и снижает ее жесткость и делает металл хрупким. Поэтому эти типы стали используют в слабоагрессивной среде, например при изготовлении столовых приборов и режущего инструмента.
Сварка нержавеющей стали
Нержавеющая сталь может свариваться с помощью различных методов дуговой сварки, таких как ручная дуговая сварка MMA, аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом TIG и полуавтоматическая сварка MIG/MAG.
Сварка нержавеющих сталей немного более сложный процесс, чем сварка обычной углеродистой стали. Физические свойства нержавеющей стали отличаются от обычной стали, что и делает процесс сварки более трудным и требует предварительного нагрева.
Этими различиями являются такие свойства нержавеющей стали:
- - Низкая температура плавления
- - Низкий коэффициент теплопроводности
- - Высокий коэффициент теплового расширения
Стали с содержанием углерода менее 0,20%, обычно не требуют предварительного нагрева. При сварке нержавеющих сталей с уровнем углерода более 0,20% может потребоваться предварительный подогрев. Изделия с толщиной металла более 30 мм, следует также при сварке подогревать. Температуры 150 °С, как правило, достаточно.
Ручная дуговая сварка MMA нержавейки
Для ручной дуговой сварки нержавеющей стали существует два основных типа электродов. Электроды первого типа, с основным покрытием, используются только на постоянном токе на обратной полярности («+» на электроде). В качестве основного покрытия наиболее часто используются основном карбонаты кальция и магния.
Электроды второго типа – с рутиловым покрытием, в основном из двуокиси титана, могут быть использованы при сварке на переменном токе и постоянном токе обратной полярности. Они значительно превосходят электроды с основным покрытием, благодаря стабильности горения дуги и уменьшенному разбрызгиванию при сварке.
Оба типа электродов хорошо используются во всех пространственных положениях. Тем не менее, электроды с рутиловым покрытием, как замечают сварщики, работают лучше в нижнем положении. Покрытые электроды для дуговой сварки должны храниться при нормальной комнатной температуре в сухом месте.
Аргонодуговая сварка TIG нержавеющей стали
Аргонодуговая сварка TIG широко используется для сварки тонких листов из нержавеющей стали. В качестве защитного сварочного газа наиболее часто используется 100% аргон. Для автоматической сварки иногда применяют аргонно-гелиевую смесь.
Аргонодуговая сварка может быть без подачи присадочной проволоки (для сварки тонкого металла), так и с подачей, вручную или автоматической.
Полуавтоматическая сварка MIG MAG
Процесс полуавтоматической сварки MIG MAG широко используется для толстых материалов, так как это позволяет увеличить производительность благодаря скорости сварки. Используемый защитный сварочный газ - смесь аргона и углекислоты в соотношении 98%Ar / 2%CO2. Вместо углекислоты может использоваться кислород. Содержание кислорода увеличивает смачиваемость по краям сварочного шва.
При полуавтоматической сварке нержавейки используются несколько процессов, таких как сварка короткой дугой, сварка со струйным переносом и импульсная сварка. Сварка короткой дугой применяется при сварке тонкого металла, струйный перенос – для сварки более толстых изделий.
Преимуществом импульсного процесса сварки является то, что он является наиболее управляемым процессом. Металл сварочной проволоки переходит в сварочную ванну благодаря подаваемым импульсам. Каждый импульс – одна сварочная капля. Благодаря этому снижается средний ток горения дуги, следовательно, и тепловложение, что очень важно при сварке нержавейки. Уменьшается зона термического влияния. Подробнее про сварочный полуавтомат для сварки нержавеющей стали можно посмотреть здесь.
Кроме того, при импульсной сварке практически отсутствуют сварочные брызги, что значительно экономит сварочные материалы (сварочная проволока для нержавейки - дорогой продукт) и увеличивает производительность, сокращая время на зачистку сварочного шва.
Надеемся, что данная статья будет полезна для вас.
© Смарт Техникс
Данная статья является авторским продуктом, любое её использование и копирование в Интернете разрешена с обязательным указанием гиперссылки на сайт www.smart2tech.ru
Сварочное оборудование для сварки нержавеющей стали
Видео по сварке нержавеющей стали:
Время сварки@6 - TIG сварка нержавеющей стали для начинающих
Время сварки@8 - Сварка выхлопных систем из нержавеющей стали
www.smart2tech.ru
Как варить нержавейку — способы, виды и технологии сварки
Сварить нержавейку, ввиду того, что она относится к высоколегированной стали, которая характеризуется высокой устойчивостью к коррозии, часто бывает весьма непросто. Этот процесс не только трудоёмкий, но и достаточно затратный в энергетическом плане. Но, тем не менее, есть типы, способы и технологии сваривания нержавеющей стали, которые позволяют надёжно и качественно «сшить» этот металл.
Особенности нержавеющей стали
У нержавейки есть определённые свойства, которые влияют на свариваемость данного металла. Это:
• низкая теплопроводность, которая практически в два раза меньше, чем у низкоуглеродистой стали,
• высокий коэффициент линейного расширения с последующей литейной усадкой и деформацией металла,
• склонность нержавейки под воздействием сваривания в неправильном термическом режиме терять свои антикоррозийные свойства.
Поэтому важно не только правильно подобрать электроды для нержавеющей стали, но и ориентироваться на ряд других не менее значимых факторов.
Сварка нержавейки электродом
Чтобы сварить нержавейку, достаточно иметь сварочный аппарат инверторного типа и специальные электроды. Но при этом необходимо соблюдать три основных связующих для нормальной работы: толщину металла, диаметр электрода и рекомендованное значение сварочного тока. К примеру, для нержавейки толщиной в 3-4 мм, диаметр электрода не должен превышать 2 мм, а сварочный ток – 90А. Металл 5 мм требует использования электрода в 3 мм, а верхнее значение тока – 120А.
Сварка нержавейки инвертором предполагает использование постоянного тока с обратной полярностью на короткой дуге. Это значит, что электроды для нержавеющей стали должны иметь «+», а деталь, которую следует сварить «-». Что же касается выбора электродов, то для нержавейки подойдут стержни с основным или рутиловым покрытием. Вторые – предпочтительнее, так как отличаются стабильностью горения дуги и снижают объём разбрызгивания в процессе сварки.
Сварка нержавейки аргоном
В случае аргоновой сварки используются электроды, покрытые защитным легирующим веществом (вольфрамом), который создаёт качественный шов, практически не отличающийся от металла, на который производится воздействие. Это способ идеален для сварки тонкостенных труб, которые входят в состав трубопроводов для частного использования. Для этого применяется дуговая сварка с плавящимся в инертном газе (аргоне) электродом. Толстый нержавеющий металл также отлично поддаётся аргоновой сварке, но при этом используется сварка с технологией струйного переноса металла.
Чтобы предотвратить в последующем появлении трещин и хрупкости сварных швов на нержавейке, в процессе сварки следует применять присадочные материалы. Такие компоненты содержат минимальное число углерода, поэтому они в состоянии увеличить прочность и устойчивость сварных соединений.
stroikairemont.com
www.samsvar.ru
Сварка нержавеющей стали: особенности процесса
В современной промышленности или строительстве сварка нержавеющей стали является основным процессом сооружения конструкций. Однако нельзя назвать данный процесс легким и беспроблемным. Нержавейку намного сложнее сваривать, чем углеродистую сталь. Дело в свойствах металла. Например, удельное электрическое сопротивление очень высокое, а вот теплопроводность достаточно низкая.
Существует несколько методов соединения металлов. Например, для металла, толщина которого составляет больше 1 см, используется флюсовая дуговая сварка нержавеющей стали. Флюс защищает место соединения от воздуха. Дополнительно применяется электродная проволока.
Можно также применять роликовую сварку металла. Производится она посредством последовательного образования точек, причем интервал их образования контролируется. То, как будет работать аппарат, зависит от расположения точек и шага между ними.
Для соединения металлов также применяется точечная сварка нержавеющей стали сопротивлением. Для совершения процесса используется импульсы низковольтного тока. Они являются короткими. А вот сопротивление при использовании этого вида соединения металлов является очень высоким.
Для совершения процесса также могут использоваться высокочастотные токи. Лазерная сварка нержавеющей стали обеспечивается лазерным лучом. Благодаря ему, можно добиться высокой степени концентрации тепла в одной точке. При использовании этого типа соединения, большие потери расплавленного металла отсутствуют. Хотя нельзя назвать этот тип дешевым, но он очень эффективен и прочно соединяет материалы.
Если листы металла тонкие, то можно использовать дуговой метод сварки. Однако самым эффективным соединением сталей является плазменное спаивание. На данный момент представленный тип является самым новым и наиболее эффективным.
Сварка нержавеющих сталей имеет также свои особенности. Существуют материалы, которые после обработки становятся хрупкими, а конструкции на их основе становятся опасными, так как могут просто развалиться. Для того чтобы межкристаллитной коррозии не случилось или она выражалась в крайне малой степени, необходимо ослабить выпадение карбидов при сварке.
В процессе соединения материалов используются разные электроды для сварки нержавеющей стали. Например, элементы с защитно-легирующим покрытием применяются для работы с высоколегированными металлами. Дело в том, что в этом случае шов получается более надежным, и свойства металла в области соединения практически не отличаются от общих свойств нержавейки.
Также использование электродных элементов зависит от типа сварки. Например, для аргонно-дуговой используются плавящиеся и неплавящиеся вольфрамовые элементы. Причем каждый вид используется в точно определенных условиях.
Также нужно отметить, что современная промышленность и прогресс в технологической сфере способствуют совершенствованию процесса сварки нержавеющих сталей. Однако уже сейчас соединительный шов на металлах является достаточно прочным и делает конструкцию прочной и стойкой.
fb.ru
Технология сварки нержавеющей стали. | МеханикИнфо
Технология сварки нержавеющей стали. Проволока для сварки нержавеющей стали. 4.14/5 (82.86%) проголосовало 7
Сваривать детали из нержавейки достаточно непросто, поскольку исполнитель данной работы должен иметь определенный опыт работы и знания. Также для этих целей необходимо пользоваться специальными электродами. Их диаметр может быть 3, 4 или 5 мм.
Почему для сварки нержавейки нужно использовать специальные электроды?!
С тех пор, как появилась сталь, которая не ржавеет, из нее в большом объеме изготавливают разнообразные элементы. Это произошло потому, что нержавейка обладает отличной устойчивостью к образованию коррозии, она твердая, прочная, у нее долгий срок службы и достаточно привлекательный внешний вид. Но среди огромного количества преимуществ имеется весьма значимый недостаток – она плохо поддается сварке, что доставляет некоторое количество затруднений при работе с данным материалом.
Особенности сварки нержавеющей стали.
Нержавеющая сталь плохо поддается сварке по ряду причин:
- У нержавеющей стали теплопроводность в 2 раза меньше, чем у других сплавов из углерода, именно поэтому такая сталь имеет небольшую теплопроводность и сильно перегревается. Следовательно, при выполнении данного технологического процесса необходимо уменьшать ток для сварки на 15 – 20% в сравнении со сваркой остальных стальных сплавов;
- Если предполагается сваривать между собой изделия большого объема, то зазор, оставляемый между ними должен быть достаточно большим. Если же этого не сделать, то около шва, который был сварен, появятся микротрещины, из-за которых соединение станет менее качественным и надежным;
- В той зоне, где производится сварка, происходит большое сопротивление электричества. Поэтому нагрев электродов получается очень сильным. Именно по этой причине необходимо сваривать изделия только специальными электродами, выбирать их стоит по маркировке.
Для получения качественных изделий после сварки нержавейки, необходимо обращать внимание на следующее:
- Если использовать вольфрамовый электрод, то не стоит поступать так, как при изготовлении стандартного шва из сварки, а именно производить движения резко, поскольку этим можно повредить получившуюся на самом металле в результате работы электродом пленку для защиты, что может стать причиной образования коррозии на металле;
- Во избежание проникновения в формируемый шов вольфрама из электрода, стоит делать зажег сварочной дуги на пластине из графита, либо производить ее розжиг без контактов, а не делать это на самом изделии, которое нужно соединить;
- На изнаночную шовную сторону сварки стоит оказывать воздействие аргоновой струей, этот газ послужит защитой для горячего металла и защитит шов, образовавшийся при сварке, от окисления.
Проволока для сварки нержавейки.
Когда производится сваривание предметов из нержавеющей стали можно взять плавящиеся электроды, которые представляют из себя металлические стержни, имеющие специальное покрытие. Также можно использовать проволоку, у которой повышен уровень легирования. Среди них:
- Импульсно-дуговая, которая применяется для соединения деталей, толщина которых 8-10 мм;
- Короткодуговая, которую выполняют в газовой инертной среде, нержавейка должна иметь толщину от 0,8 до 3 мм;
- Дуговая струйная, ее применяют для соединения материала в форме листа, толщина которых больше 10 мм;
- Плазменная, это универсальная проволока, соединяющая детали любой толщины.
Основные требования, предъявляемые к металлу стержней электродов.
В большинстве случаев такую сталь сваривают плавящимися штучными электродами, поэтому крайне важно со всей серьезностью подойти к выбору данного расходного материала. Основные требования, которые предъявляются к металлу, используемому для изготовления стержней для электродов:
- Он должен отлично противостоять термической ползучести;
- Он должен иметь небольшой показатель теплового расширения;
- Упругость должна быть высокой;
- Он должен плохо поддаваться износу и иметь хорошую теплопроводность.
Выбирая тот или иной электрод для сварки нержавейки, стоит в первую очередь посмотреть на марку самой стали, которую придется подвергнуть обработке.
mechanicinfo.ru
Особенности электродов для сварки изделий из нержавеющей стали
Нержавеющая сталь – материал, который используется для изготовления различных деталей. Какие электроды по нержавейке использовать и как осуществить сварку этого материала знают опытные сварщики, которым приходилось с ним работать. В этой статье мы рассмотрим можно ли сварить нержавейку и какие электроды для сварки нержавеющей стали используются.
Содержание статьи
- Особенности нержавейки
- Оборудование
- Применяемые электроды
Особенности нержавейки
Методика работы с нержавеющей сталью не схожа с обычной. Это обусловлено тем, что нержавейка более устойчива к коррозийным процессам, именно поэтому практически все изделия, выполненные из нержавейки, находятся под давлением и с водой. Многие начинающие сварщики сталкиваются с тем, что после того, как шов застывает на нем образуются течи. Для того, чтобы понять, как заварить поврежденный участок в домашних условиях, необходимо знать физические свойства металла.
Главная характеристика нержавеющей стали – высокий коэффициент расширения, именно поэтому при нагреве дистанция между молекулами становится больше, чем у других металлов. Когда она остывает, изделие начинает стягиваться до своих исходных параметров. Посторонний материал, который входит в состав шва и имеет коэффициент расширения намного ниже, будет постоянно рваться, в итоге будут появляться микротрещины, из-за которых и будет происходить течь. Очень важно подобрать сварочные электроды для нержавеющей стали, благодаря которым будет налажен контакт между основным и присадочным металлом.
Многие пользователи постоянно задаются вопросом: можно ли заварить нержавейку, ведь характерной чертой этого материала считается низкий температурный режим плавления. Мощный нагрев от электрической дуги приводит к перегреву участка соединения и все легирующие элементы, обеспечивающие защиту от ржавления, тут же выгорают и лишаются своих свойств.
Совет! Чтобы не допустить такой ситуации необходимо максимально точно подобрать режимы работы сварки и вести шов в шахматном порядке, дабы не допустить местного перегрева.
Еще одна трудность, которая может возникнуть, в процессе сварки деталей из нержавеющей стали, – это реакция углерода на попадание кислорода в сварочную ванну. Если такое случится, то неизбежно начнет образовываться газ на поверхности кристаллизующегося шва и в итоге появятся крупные поры. В такой ситуации заварить нержавейку вы никак не сможете. Для того, чтобы не допустить такого негативного процесса, очень важно позаботиться о защите сварочной ванны от влияния внешней среды. Для этого применяется специальный защитный газ или обмазка электродов.
Оборудование
Для создания надежного и прочного соединения очень часто применяются инверторы. Работают такие аппараты от напряжения 220 В. Сами они – достаточно компактные и удобные.
За счет того, что электрический ток преобразуется в несколько ступеней, с выходом высокочастотного переменного напряжения, присадочный материал вплавляется намного лучше, что способствует формированию более ровных и качественных швов.
Благодаря своей невысокой цене они занимают лидирующие позиции среди сварочного оборудования.
Сварка нержавеющей стали может выполняться любой моделью выпускаемых сегодня инверторов. Для выполнения сварочной работы дома может использоваться самый простой аппарат инверторного типа.
Можно даже использовать самодельный агрегат, главное, чтобы его технические и эксплуатационные характеристики соответствовали магазинным аналогам.
Очень важно для инвертора задать верные и точные настройки, которые будут подходить для толщины конкретного изделия. Непосредственно перед началом работы свариваемое изделие должно быть хорошо очищено от загрязнений, масла и т.д.
Если вам необходимо сваривать инвертором тонкий металл (1-2мм), то делать зазор не нужно. Наоборот, необходимо вплотную свети концы соединения один к одному, и выполнить прихватки. Если толщина окончаний соединений превышает 4 мм, то нужно разделать кромки под углом 45 градусов. Так вы обеспечите хорошее проплавление и заполнение присадочным металлом зоны соприкосновения. Разделку можно осуществить посредством «болгарки» или напильника. Также необходимо сделать зазор в 1-2 мм между пластинами, только так раскаленный металл сможет стекать до самого основания шва.
Сварка нержавейки инвертором позволяет создать надежное и прочное соединение.
Учитывая физико-термические свойства металла наиболее пригодными будут следующие режимы и диаметры электродов.
Толщина металла, ммДиаметр электрода, ммНапряжение, VСила тока, A
1,521340-60
331575- 85
431690-100
6418140-150
Применяемые электроды
Многие пользователи задаются вопросом: можно ли варить нержавейку простым электродом? Все дело в том, что такой способ сварки возможен, но при малейших недочетах работы возможен негативный исход. Это обусловлено разностью материалов, соединенных в участке сварки (нержавеющая сталь основного металла и стержень электрода из низкоуглеродистой нелегированной стали), которая приводит к внутреннему напряжению в зоне непосредственно возле шва. Когда поверхность будет остывать, вы можете слышать щелчки, которые являются знаком образования микротрещин. Именно поэтому сварка нержавейки обычным электродом чревата тем, что шов будет течь и не подойдет для отопительной системы, расширительных баков и емкостей под давлением. А также подобное соединение очень быстро поржавеет. Именно поэтому, отвечая на вопрос: можно ли варить нержавейку обычным электродом, специалисты дают говорят, что такой способ возможен, однако обязательно стоит учесть все вышеописанные моменты.
Для того, чтобы разобраться какие электроды для сварки нержавейки нужны, сколько их должно быть и какая марка является наиболее подходящей, надо не забывать о тепловом коэффициенте металла. Важно подобрать стержни электродов, состав которых будет таким же, что и у свариваемых изделий.
Таким образом вы сможете обеспечить хорошее взаимодействие основного и присадочного материалов без образования дефектов.
Очень часто для сварки нержавейки используются плавящиеся штучные электроды, именно поэтому материал изготовления должен обладать рядом свойств:
- в первую очередь, он должен быть устойчивым к термической ползучести,
- во-вторых температурное расширение должно быть невысоким,
- еще один немаловажный показатель – это повышенная упругость,
- и последняя характеристика – это высокая износоустойчивость и теплопроводность.
Выбор электродов для сварки нержавеющей стали зависит от ее маркировки.
Таким образом, исходя из этого критерия, многие специалисты используют электроды для сварки нержавейки следующих марок:
НазваниеСфера применения
ОЗЛ-8 и ЦЛ-11для нержавейки, которая применяется в пищевой промышленности;
ЭА400/10У, НЖ-13, ЦТ-15(редко) – подходят для нержавеющих сталей, характеризующихся повышенной устойчивостью к коррозии;
ОЗЛ-6для жаропрочных сплавов, в химический состав которых входит нержавеющая сталь;
КТИ-7А, ЦТ-28для нержавейки, из которой изготавливаются различные инструменты;
АНЖР-1, АНЖР-2, ЭА395/9Всегда хотели научиться рисовать? Видите, что у вашего ребенка есть способности к рисованию? Тогда курсы изобразительного искусства – это то, что вам нужно. Здесь помогут вам развить свои творческие способности и расскажут о существующих техниках рисования.для нержавейки другого назначения.
Электроды по нержавеющей стали АНЖР-1 и АНЖР-2 используются в том случае, когда непосредственно перед сваркой не нужно прогревать изделия, а также по окончании работы их не придется обрабатывать термическим составом.
сила токов для электродов
Если вы используете штучные электроды, которые специально предназначены для сварки нержавеющей стали, то здесь стоит быть очень осторожным, поскольку слой остывающего шлака, который образуется в процессе сварки, может просто отскакивать с поверхности шва.
Попадание частиц горячего шлака на кожу может стать причиной ожога.
Самыми популярными электродами, которые применяются для соединения изделий из нержавейки, являются электроды с маркировкой ЦЛ-11. Внешняя сторона их покрыта составом, выполненным из карбонатов и соединений фтора. Они нашли активное применение и при сварке сталей хромоникелевой группы (12Х118Н10Т и 9Т, 08Х18Н12Б и Т). Применяя электроды данной марки вы значительно снизите риск образования межкристаллитной коррозии у таких сплавов.
технические характеристики электродов
Электроды этой марки обладают рядом достоинств:
- расплавленный металл разбрызгивается в минимальных количествах,
- при соблюдении технологии, шов получается ровный, прочный и хорошо вязкий,
- готовое соединение очень пластичное,
- риск появления трещин в сварном шве сведен к минимуму.
Так же очень популярны электроды ОЗЛ-6 и НЖ-13. Первые наиболее пригодны в случае, когда сварка производится в окислительной среде и при высоких температурных режимах (до 1000 °С). Электроды с маркировкой НЖ-13 хорошо зарекомендовали себя при сварочных работах, связанных с изделиями пищевой нержавеющей стали и сплавов, относящихся к хромоникелевой и хромоникелемолибденовой категориям.
Преимущества электродов ОЗЛ-6:
- разбрызгивается очень маленькое количество расплавленного металла,
- образующееся соединение является жароустойчивым,
- шов не подвластен появлению коррозии.
В отличие от изделий марки ЦЛ-11, электроды ОЗЛ-6 запрещено использовать для формирования сварных швов, которые размещены в вертикальном положении.
Помимо электродов известных отечественных производителей, опытные сварщики применяют изделия для сварки нержавейки ESAB.
Самые популярные марки электродов эсаб, которыми можно варить нержавейку: ОК 61.30; ОК 61.35; ОК 63.30; ОК 67.45.
Также достаточно часто используются сварочные электроды по нержавейке ЦЛ-11 Монолит.
Для того, чтобы получилось надежное и качественное соединение, важно подобрать правильные электроды для нержавейки. Помните, что сварочные электроды по нержавейке должны обладать всеми необходимыми свойствами, а сама работа должна выполняться в полном соответствии с требованиями, иначе качество шва будет под сомнением.
home.nov.ru
