Нержавеющая сталь состоит из железа, углерода и хрома. Отличные антикоррозийные свойства нержавейки обеспечиваются добавлением хрома (12 % или больше). За счет окисления образуется тонкая пленка оксида хрома. Она надежно защищает нержавеющую сталь от коррозии. Дополнительные свойства такой стали придают легирующие вещества в ее составе: никель, ниобий, марганец и молибден. За счет добавления никеля удается существенно снизить электропроводность и теплопроводность металла.
Нержавеющая сталь широко применяется в следующих сферах хозяйства:
-
при изготовлении трубопроводов, различающихся по размерам и назначению;
-
в строительстве для опорных элементов и других конструкций;
-
при облицовке технического оборудования.
Во всех перечисленных областях широко применяется процесс сварки нержавеющей стали.
Особенности сварки нержавеющей стали
При сварке деталей из нержавеющей стали надо учитывать следующие особенности:
-
Возможное снижение прочности сварного соединения из-за большого содержания хрома в нержавеющей стали. При высоких температурах хром вступает в реакцию с углеродом, образуя карбид. Надо охлаждать зону сварки, чтобы не допускать этой реакции.
-
Расширение металла. Необходимо оставлять зазор между свариваемыми деталями, чтобы учитывать расширение металла при нагревании. При неправильном выставлении зазора возрастает риск образования трещин.
-
Низкая теплопроводность. Это приводит к образованию более высокой температуры в области сварки при одинаковых прочих условиях. Чтобы избежать этого, необходимо при сварке уменьшать величину тока на 20 %.
-
Большое электрическое сопротивление. В результате электрод сильно нагревается и быстрее сгорает. При использовании хромоникелевых электродов их длина не должна превышать 35 см.
При подборе сварочной технологии и материалов надо принимать во внимание перечисленные особенности, чтобы избежать появления пор и трещин в сварочном шве.
Виды сварки нержавеющей стали
Существуют следующие способы сварки нержавейки:
-
MMA – дуговая сварка в ручном режиме с использованием электродов, имеющих небольшой диаметр. При сваривании нержавейки сила тока должна быть на 20 % меньше, чем в случае работы с обычной сталью. Чтобы сохранить антикоррозийные свойства, шов надо быстро охладить, обдувая его воздухом. Этот метод можно применять в труднодоступных местах. Широкий ассортимент электродов позволяет сваривать различные металлы, а перенастройка оборудования осуществляется быстро.
-
MIG/MAG – полуавтоматическая сварка, которая производится в газовой среде. Газ защищает место работ от внешнего воздействия. В результате получается качественный сварочный шов. Такая сварка применяется при скреплении металлических деталей с толстыми стенками.
-
SAW – дуговая сварка в автоматическом режиме. Для ее проведения надо использовать флюс. Так называют вещество, которое поступает в место сварки в гранулированном состоянии. В результате область сварки защищается от негативного влияния воздуха, что обеспечивает высокое качество шва. Этот метод применяется при креплении крупных объектов.
-
TIG – аргонодуговой метод. Сварка осуществляется в инертном газе аргоне. Применяется при скреплении разнородных частей или тонких предметов.
Сварка нержавейки с различными металлами
Изделия из нержавейки можно сваривать между собой. Также возможно сваривание нержавеющей стали с алюминиевыми, медными и чугунными деталями, а также элементами из углеродистой стали.
При соединении некоторых металлов с нержавейкой качество сварочного шва может снизиться. В результате шов становится хрупким и менее пластичным. На нем образуются трещины.
Надо использовать специальные электроды, содержащие никель и хром, для сваривания нержавейки. Повысить качество сварочного шва можно, если предварительно прокалить электроды.
Прочность шва, антикоррозийную устойчивость и отличное сцепление обеспечивают дополнительные присадки, из которых на 60% состоит шов.
При сваривании с углеродистой сталью применяют электроды с никелевыми добавками. Нержавейка с медью сваривается с помощью электродов, содержащих бронзу.
При соединении титана с нержавеющей сталью важно правильно выбрать режим и вид сварки. В этом случае надо использовать аргонную сварку с использованием вольфрамовых электродов. Иногда для скрепления этих металлов используют промежуточные вставки из термообрабатываемой бронзы или технического тантала.
При соединении алюминия с нержавеющей сталью чаще всего используют сварку через биметалл, который состоит из алюминия и нержавейки. Сначала алюминий приваривают к алюминиевой поверхности биметалла. Полученную сварную конструкцию приваривают к нержавейке. Важно не допустить перегрева, чтобы не запустить экзотермические реакции.
Подготовка нержавеющей стали к сварке
Чтобы сварное соединение получилось прочным и качественным, необходимо подготовить зону соединения свариваемых деталей. Для этого надо выполнить следующие действия:
-
тщательно очистить поверхности деталей от ржавчины, краски, грязи, масляных и жировых следов;
-
разметить металлические изделия согласно чертежу и разрезать по сделанной разметке;
-
зачистить металлические края, чтобы предотвратить возникновение дефектов в шве при сварке и обеспечить надежное соединение;
-
протереть место работы растворителем, чтобы добиться высокой устойчивости дуги сварки.
Подготовленные таким образом детали соединяют крепежными элементами или специальными прихватками. Важно не забывать оставлять небольшой зазор между краями деталей. Наличие зазора позволяет получить сварочный шов с глубоким проплавлением и обеспечить высокую прочность соединения. Без зазора получается неглубокий провар соединения, что негативно сказывается на прочности шва.
Обработка и контроль качества
Большое значение имеет финальная обработка сварного шва. Необходимо очистить его от шлаков, появившихся при сварке. Далее контролируют качество соединения. Сначала проводят визуальный осмотр. Выявленные дефекты устраняются. Для контроля качества шва используют дефектоскопию с помощью ультразвука и рентгенографию. Затем проводят травление сварного шва с помощью кислоты, чтобы удалить окалину. После этого защищают его путем пассивации растворами металлов.
Нержавеющая сталь является сложным материалом для проведения сварочных работ. Чтобы сварка была выполнена качественно, необходимо:
-
правильно выбирать вид сварки и использовать подходящие присадочные материалы;
-
учитывать специфику нержавейки при проведении сварочных работ;
-
проводить необходимые подготовительные действия перед началом сварки и после ее завершения.
Только при строгом соблюдении рекомендаций можно добиться высокого качества сварочных швов при работе с нержавеющей сталью.
