Содержание:
- Почему нержавейку трудно сваривать?
- Другие особенности сварки нержавеющей стали
- Какие есть технологии сварки нержавейки?
Нержавеющая сталь – это коррозиестойкий высоколегированный сплав железа, углерода и ряда легирующих компонентов. Именно наличием последних и обусловлены основные трудности при сварке изделий из нержавейки.
Почему нержавейку трудно сваривать?
Основная особенность при сварке высоколегированных коррозиестойких сплавов – низкая теплопроводность материала (12-15 Вт/м·К). В зависимости от марки нержавейка примерно на 70% хуже проводит тепло, чем другие металлы. Это приводит к сильному перегреву в рабочей зоне, поскольку тепло не распределяется по заготовке и не отводится от сварного шва.
Такое неравномерное распределение тепловой энергии приводит к температурному контрасту, который влечет за собой деформацию всей заготовки. В особо сложных ситуациях металл может и вовсе растрескаться или потерять прочность, что делает готовое металлоизделие непригодным для эксплуатации.
Другие особенности сварки нержавеющей стали
- Высокое электрическое сопротивление (15-20 Ом·м). Для сварки нержавеющей стали требуется в 1,5 раза более высокий сварочный ток, чем для других металлов. Однако большой сварочный ток приводит к увеличению тепловыделения в зоне сварки. Это приводит к перегреву нержавейки с образованием сварочных дефектов (трещины, прожоги и пористость).
- Высокий коэффициент теплового расширения (12-15 мкм/м·К). При сварке нержавейки происходит сильное термическое расширение металла, которое приводит к деформации сварного соединения. Чтобы уменьшить деформацию, применяют предварительный подогрев. Он проводится перед сваркой для того, чтобы металл нагрелся до температуры выше температуры рекристаллизации, что способствует увеличению пластичности металла.
- Особенности химического состава. Нержавеющая сталь включает в свой состав легирующие элементы (хром, никель, молибден, титан и др.), которые могут оказывать влияние на сварочные свойства материала и приводить к образованию дефектов. Например, будучи основным легирующим элементом нержавеющей стали, хром делает ее устойчивой к коррозии, но также и более склонной к образованию трещин при сварке.
- Выгорание легирующих компонентов. Сварка приводит к сильному окислению (выгоранию) практически всех легирующих компонентов нержавеющей стали. Это влечет за собой снижение сопротивлению коррозии сварного шва. Чтобы предотвратить этот эффект, рекомендуется проводить сварку нержавеющих заготовок в среде защитных инертных газов (углекислота, азот, аргон и пр.). Кроме того, необходимо использовать специальную легирующую проволоку для компенсации выгоревших элементов.
Какие есть технологии сварки нержавейки?
Учитывая все перечисленные особенности нержавеющей стали, в промышленности активно используют три основные технологии сварки:
- ручная дуговая (MMA);
- полуавтоматическая (MIG/MAG);
- аргонодуговая (TIG).
Выбор технологии сварки зависит от толщины заготовки, сложности свариваемой конструкции или изделия, доступности сварочных аппаратов и расходных материалов, а также от требований к качеству сварного шва.
Ручная дуговая (MMA)
Ручная дуговая сварка (MMA) – наиболее простой и доступный способ с использованием электрода, покрытого флюсом. Дуга расплавляет электрод и металл, образуя сварной шов. При MMA-сварке нержавеющих стальных сплавов необходимо использовать электроды с покрытием, предназначенным для нержавейки.
Преимущества:
- простота и доступность оборудования;
- проведение сварочных работ в труднодоступных местах;
- возможность соединения деталей различной толщины.
Недостатки:
- высокий риск образования сварочных дефектов, таких как трещины, прожоги и пористость;
- необходимость в высокой квалификации сварщика.
Полуавтоматическая (MIG/MAG)
Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG) – более производительный способ, с использованием инертного (MIG) или активного (MAG) газа и сварочной проволоки, которая подается в рабочую зону автоматически.
При MIG/MAG-сварке нержавеющей стали необходимо использовать сварочную проволоку с покрытием, предназначенным для высоколегированных сплавов. Такая проволока имеет в своем составе легирующие элементы, которые обеспечивают хорошую свариваемость и коррозионную стойкость сварного шва.
Преимущества:
- высокая производительность;
- низкий риск образования сварочных дефектов;
- возможность сварки в труднодоступных местах.
Недостатки:
- сложность настройки аппарата;
- необходимость в использовании защитного газа.
Аргонодуговая (TIG)
Аргонодуговая сварка (TIG) – наиболее качественная технология с использованием неплавящегося вольфрамового электрода, который окружен потоком аргона.
Аргон защищает сварочную ванну от воздействия кислорода из окружающего воздуха, что предотвращает образование пор и трещин в сварном шве. При TIG-сварке нержавеющей стали необходимо использовать сварочную проволоку, в составе которой есть легирующие элементы.
Преимущества:
- высокое качество сварного шва;
- низкий риск образования сварочных дефектов;
- возможность сварки как тонких, так и толстых заготовок;
К недостаткам аргонодуговой сварки нержавеющей стали относят сложность настройки аппарата, использование аргона и сопутствующего газобаллонного оборудования, а также необходимость в высокой квалификации опытного сварщика. В противном случае добиться всех преимуществ не удастся.