Сварка нержавейки
Нержавеющая сталь благодаря своей стойкости к окислению имеет широкое распространение в различных промышленных отраслях: строительная, пищевая, химическая, целлюлозно-бумажная и многие другие сферы деятельности. Также коррозионностойкие стали активно применяются для производства изделий и конструкций, предназначенных для бытового использования.
Особенности сварки нержавейки
Сварка нержавеющей стали имеет несколько особенностей. Данные специфические характеристики необходимо учитывать, чтобы предотвратить появление дефектов сварного шва.
1. Нержавейка имеет склонность к потере коррозийной стойкости. Стали с высоким содержанием хрома при воздействии температур свыше 500°С освобождают частицы железа и хрома. Чтобы предотвратить появление окисления, следует быстро охлаждать шов сразу после сварочного процесса.
2. Высокий уровень линейного расширения и усадки нержавейки приводит к небольшому изменению размера в месте обработки. При нагреве металла происходит “расширение”, при охлаждении – “сужение”.
3. Теплопроводимость нержавейки практически в два раза меньше, чем у остальных свариваемых материалов. Данный параметр способствует неравномерному нагреву изделия, температура “скапливается” в месте соединения. Чтобы избавиться от лишнего тепла, необходимо устанавливать величину тока меньше на 15-20%.
Способы сварки нержавейки
Существует большое количество ручных и механических способов, чтобы сварить нержавейку.
1. Ручная дуговая покрытыми электродами применяется для осуществления бытовых и производственных сварочных работ. Основная сложность данного способа – подобрать электрод. Для этого следует определить марку обрабатываемых сталей, по ГОСТу выяснить свойства материалов и правильно выбрать оптимальный вариант сварочных материалов. Сваривание, в большинстве случаев, производится постоянным током обратной полярности.
- соединение может проводиться в труднодоступных местах;
- большое разнообразие электродов позволяет сваривать нержавейку различных типов;
- простота сварочного процесса, мобильность, легкость и ценовая доступность оборудования.
Недостатки: вредные условия труда:
- выделение газов, высокая температура, яркий свет от горения дуги;
- необходимость специальных средств защиты для сварщика;
- качество сварных швов зависит от уровня мастерства и навыков исполнителя;
- невысокая производительность, по сравнению с другими способами.
Аргон
2. Сварка нержавеющих сталей аргоном обладает следующим преимуществами:
- газ обеспечивает надежную защиту сварочной ванны, что обеспечивает качество соединения;
- незначительный нагрев изделия позволяет работать с деталями сложной конфигурации;
- возрастание скорости работ достигается за счет высокой температуры дуги.
Недостатки: необходимость в сложном сварочном оснащении; исполнитель должен обладать специальными знаниями и достаточным опытом.
Далее будут проанализированы отдельные виды сваривания аргоном, с помощью которых можно варить нержавейку.
Вольфрам
2.1. Аргонодуговая сварка с использованием вольфрамовых электродов применяется при повышенных требованиях к соединению. Данный способ сваривания нержавейки рекомендуется для работы с тонкими коррозионностойкими сталями.
Кроме этого, такой метод подойдет для сваривания труб, работающих под давлением. Работы осуществляются постоянным и переменным током в среде газа аргона.
Сила тока зависит от толщины металла основного изделия и варьируется в значительных величинах – 30-150 А. Главная составляющая процесса – горелка, движения которой контролируются исполнителем. Контроль за подачей сварочной проволокой также осуществляет сварщик.
Достоинства: высокое качество соединения; равномерное по глубине проплавление металла. Недостатки: исполнитель должен обладать высокой квалификацией и достаточным опытом; низкая производительность.
Остальные важные детали сварки нержавейки с помощью электродов рассмотрены в статье “Сварка нержавейки электродом”.
Полуавтомат
2.2. Существует также механизированный (полуавтоматический) вид аргонодуговой сварки. Часть работы выполняет исполнитель, он управляет сварочным аппаратом. Подача присадочной проволоки выполняется автоматически. В качестве защитного газа также используется аргон.
В некоторых случаях, например при сваривании толстостенных изделий, применяется не чистый аргон, а с примесью углекислоты (2%). Для снижения стоимости работ можно использовать соотношение 70% аргона и 30% углекислоты. Сваривание производится с применением постоянного тока обратной полярности.
Полуавтоматическая аргонная сварка может выполняться с применением трех технологий:
- короткая дуга;
- струйный перенос;
- импульсный режим.
Первый вариант подходит для сваривания тонкого металла, так как данная технология снижает возможность прожига металла.
Метод струйного переноса применяется к деталям, отличающимся значительной толщиной.
Импульсный режим является наиболее точным и контролируемым, обеспечивает высокое качество, подходит для исполнителей с небольшим опытом работ. Металл подается в сварочную ванну каплями, это позволяет исключить даже незначительно разбрызгивание. Данный вид идеально подойдет для работы с изделиями средней толщины и толстостенными деталями.
Автоматическая сварка
2.3. Полный автоматический режим аргонодуговой сварки подразумевает, что управление движениями электрода и контроль за подачей присадочной проволоки выполняет автомат.
Под флюсом
3. Сварка коррозионностойких сталей под флюсом. Правильно выбранный флюс для нержавейки позволяет решить целый ряд задач:
- защита расплавленного металла от воздействия внешней среды;
- обеспечение стабильного горения дуги;
- снижение энергозатрат;
- предотвращение разбрызгивания;
- улучшение условия для качественного формирования шва.
Суть сварочного процесса заключается в следующем: дуга, которая находится между проволокой и основным металлом, горит под гранулированным слоем флюса.
Выделяют три основных вида сварки нержавейки под флюсом.
3.1. При ручном способе держатель сварочного полуавтомата вручную перемещается исполнителем вдоль сварного шва.
3.2. Полуавтоматическая является более удобным способом соединения. Подача проволоки осуществляется автоматически. Сварщик направляет проволоку и и перемещает дугу вдоль сварного шва с помощью электрододержателя. Данный вид сваривания применяется для работы с конструкциями, швы которых имеют малый радиус кривизны; а также для коротких швов или соединений, расположенных в труднодоступных местах.
3.3. Автоматическая проводится с помощью автоматической установки. Аппарат производит следующие действия:
- выполняет подачу электродной проволоки и флюса в рабочую зону;
- перемещает дугу вдоль шва;
- поддерживает стабильное горение дуги.
Данный вид целесообразно использовать для сварки металла значительной толщины в ответственных конструкциях.
3.4. Следует также отметить роботизированную сварку под флюсом, использующуюся для сваривания ровных поверхностей и угловых швов.
3.5. В последнее время исполнители стали чаще использовать тандемную технологию сварки под флюсом. Два электрода расположены параллельно друг к другу и в одной плоскости. Тандемная автоматическая сварка улучшает качество соединения.
Контактная
4. Контактная сварка коррозионностойких сталей может выполняться по двум технологиям:
- точечная сварка нержавейки осуществляется при меньших силах тока, что позволяет уменьшить время цикла и исключить возможность прожога, а также снизить возможность образования карбидов, которые могут привести к окислению;
- роликовая гарантирует высокую надежность соединения; данная технология, чаще всего применяется для сваривания неответственных швов.
Холодная
5. Холодная сварка не подразумевает плавление металла. Воздействие на изделие оказывает приложенное давление. Холодная сварка не требует использования специального оборудования. Она представляет собой клей с присадками, которые применяется для ремонта труб и исправления мелких дефектов.
Лазерная
6. Лазерная сварка нержавейки представляет собой уникальный процесс соединения, при котором выполняется прогрев необходимых деталей и их расплавление с помощью узконаправленного лазерного луча.
Данная технология обладает следующими достоинствами: высокая точность и скорость проведения работ; нет необходимости в вакуумной среде; можно сформировать шов различной геометрии; качество шва позволяет изготавливать герметичные соединения.
Недостатки: дорогое оборудование; низкий КПД, который составляет 1-2%; отсутствие возможности сформировать толстое соединение.
Плазменная
7. Плазменная сварка нержавейки бывает двух видов:
- ручное соединение выполняется с помощью дуги, которая формируется между основным металлом и электродом. Сваривание проводится на переменном токе 0,1 -15 А.
- автоматическая плазменная сварка осуществляется с помощью плазмотрона; на изделие воздействует мощный пучок плазмы переменного тока силой свыше 100 А и потока газа.
Сварка нержавейки с черным металлом
Сваривание изделий из разных видов металлов сопровождается следующими проблемами: различные температуры плавления, отличные друг от друга физические и химические свойства. Наиболее распространенными способами сваривания коррозионностойких сталей и черного металла являются:
1. Сварка с помощью электродов с обмазкой осуществляется постоянным током обратной полярности. Рекомендуется выбирать расходники, предназначенные для разнородных сталей. Также можно использовать высоколегированные электроды, которые позволяют получить соединение высокой прочности. Величина напряжения подбирается в зависимости от ширины и глубины шва. При выполнении работ следует обратить внимание на следующие нюансы:
- место соединения должны быть однородным;
- остывание должно происходить без принудительного воздействия;
- чтобы предотвратить вытекание расплавленной присадки из области шва, следует проводить сваривание в нижнем, горизонтальном или наклонном пространственных положениях;
- различия в свойствах металлов могут приводить к тому, что шов будет ржаветь.
2. Сварка вольфрамовыми электродами менее востребована из-за более высокой стоимости этого вида сварочных материалов.
Сварка труб из нержавейки
Для сваривания нержавеющих труб следует применять следующие способы соединения:
1. Дуговая сварка с использованием вольфрамовых электродов в газовой среде применяется для труб, чьи стенки имеют толщину от 1,5 мм. и выше.
2. Плазменная сварка может использоваться с для соединения труб с различной толщиной стенок.
3. Полуавтоматическая сварка под флюсом предназначена для изделий с толстостенными стенками (свыше 10 мм).
4. Импульсный режим полуавтоматической сварки, выполняющийся в среде защитных газов, подойдет для нержавейки толщиной до 2 мм. Работы осуществляются короткой дугой с помощью плавящегося электрода.
5. Метод струйного переноса полуавтоматической сварки предназначен для работы с толстым металлом.
6. Однако, наиболее распространенным и востребованным способом является ручное сваривание труб из нержавейки. Работы проводятся на постоянном токе обратной полярности с помощью электродов с основным и рутиловым видом обмазки. Подробнее об этом здесь.
Сварка тонкой нержавейки
Сварка любого тонкого металла, в том числе и корозионностойких сталей, требует от сварщика наличия опыта и знаний. Следует выбрать одни из представленных методов для соединения тонкой нержавейки:
1. Самым простым вариантом является использование сварочного аппарата и специальных электродов для нержавейки. Важно устанавливать силу тока меньшую, чем при сваривании обыкновенной стали (примерно на 20%). Преимущество данного способа – отсутствие необходимости в дополнительных инструментах и подготовительных процедурах. Главный недостаток – невысокое качество соединения. Особенности сварочного процесса тонкой нержавейки с помощью электродов представлены здесь.
2. Сваривание тонкой нержавейки также может проводиться в среде аргона. Данный способ является более безопасным. Газ защищает формирующееся соединение от воздействия кислорода, помогает избежать дефектов и брака, обеспечивает оптимальный подогрев рабочей области для снятия напряжения. Высокая себестоимость затрудняет применение этого метода в домашних условиях.
Сварка разнородных сталей: нержавеющей и обычной
Сварка нержавейки и стали может осложняется, если не принимать во внимание важные нюансы:
- разнородные металлы обладают неодинаковой свариваемостью;
- нержавеющая и обычная стали имеют различные физико-механические свойства;
- для получения качественного соединения нужно применять только нержавеющую присадку. Состав данной присадки должен иметь намного больше марганца и никеля, чем содержится в нержавейке; данный подход сохраняется и при выборе штучных покрытых электродов;
- наличие основного металла в соединении не должно превышать 40%.
Для сваривания нержавеющей и обычной сталей следует использовать следующие методы соединения:
1. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Выбор сварочных материалов осуществляется на основе химических и физических характеристик обоих материалов.
2. Полуавтоматическое сваривание также применимо для соединения данных сталей.
3. Ручная сварка вольфрамовыми электродами в среде аргона выполняется переменным током.
4. Чаще всего исполнители применяют для соединения нержавеющей и обычной сталей технологию MIG. Полуавтоматический или автоматический процесс осуществляется в защитной среде с помощью плавящегося электрода.
Источник
