Особенности сварки заготовок из нержавеющей стали

Нержавеющий металлопрокат относится к группе высоколегированных сталей, которые характеризуются устойчивостью к появлению ржавчины. Для пользователей эта особенность считается главным преимуществом изделий, особенно эксплуатируемых в неблагоприятных условиях. Однако для мастеров, деятельность которых связана со сварными работами, металл вызывает ряд проблем. Сложный в обработке сплав требует соблюдения особых технологий. Например, необходимы специальные электроды для сварки нержавеющей стали от компании «Специальные стали и сплавы», которые снижают разрушительное воздействие на защитный антикоррозийный слой.

Особенности

При проведении сварных работ возникает ряд проблем, снижающих эксплуатационные свойства металла:

повышение хрупкости при нагреве свыше 350°;
формирование тугоплавких карбидных соединений;
образование межкристаллитной коррозии.

Совокупность факторов усложняет соединение элементов, негативно сказывается на прочности сварного шва. Даже незначительное механическое воздействие может нарушить межкристаллические связи. Это недопустимо при использовании металла в создании несущих конструкций.

Справка!

Деформация поверхности заготовок из нержавеющей стали в виде порезов, царапин, сколов, приводит к разрушению оксидной пленки, блокирующей окислительные процессы. Места повреждения становятся очагами образования ржавчины.

Основой нержавеющего сплава выступает хром. Чем больше компонента в составе, тем выше антикоррозийные свойства. Для усиления физико-механических характеристик в материал добавляется молибден, никель, ниобий. Например, никель снижает теплопроводность стальных конструкций.

Методы

Для формирования надежного сварного шва, способного выдерживать повышенные нагрузки, применяются следующие технологии:

TIG. Подразумевает проведение работ вольфрамовым электродом в инертной газовой среде. Применяется для соединения тонкостенных труб и листового металла.
Импульсная дуговая сварка с плавящимся электродом в среде инертного газа. Подходит для фиксации листовой нержавеющей стали толщиной 0,8-3 мм.
Ручная дуговая сварка. Предназначена для обработки элементов толщиной свыше 1,5 мм.
Дуговая сварка под флюсом. Адаптирована для соединения заготовок больше 10 мм.
Контактная сварка сопротивлением. Рассчитана на тонколистовой металл.
Плазменное соединение. Адаптировано для создания неразъемных швов заготовок различной толщины.

Сварные работы требуют максимальной точности и строгого соблюдения правил. Даже незначительное отклонение от заданных стандартов вызывает отрицательный результат. Технология утверждена регламентом ГОСТ под каждый вид состава нержавеющей стали.

Обязательным условием сварки считается соблюдение температурного режима. Для исключения растрескивания металла в области шва шлаки отбиваются при нагреве/остужении заготовки до диапазона 100-150°.

Требования

Сложность свариваемости элементов вызвана несколькими причинами:

Низкая теплопроводность (в сравнении с низкоуглеродистой сталью). В зависимости от марки металла разница колеблется в диапазоне 50-100%. Это учитывается для исключения прожога места соединения фрагментов. Для сохранения целостности сварного шва значение тока снижается на 17-20%.
Высокое электрическое сопротивление. Это объясняет скорость сгорания электрода, который в процессе проведения работ нагревается до критических температур. Показатель снижается применением хромоникелевых электродов.
Повышенный коэффициент линейного расширения. Требуется выдержка небольшого зазора, который блокирует растрескивание металла в месте шва, возникающего в процессе усадки.
Потеря антикоррозийных свойств. Проблема возникает при выборе некорректного режима термической обработки, приводящей к образованию карбида железа у хромоникелевых аустенитных заготовок. Устраняется быстрым охлаждением обрабатываемого участка водой. Метод действенный, но не гарантирует полного сохранения антикоррозийного эффекта.

Благодаря большому модельному ряду сварного оборудования, можно проводить работы в производственных и бытовых условиях с сохранением эксплуатационных характеристик.

Обработка

Место соединения заготовок покрывается оксидным слоем с содержанием хрома. Эта пленка снижает устойчивость материала к ржавчине, поэтому нуждается дополнительная обработка.
Справка! В процессе сварки из металла высвобождается хром, который «оседает» на поверхности. Вступая в реакцию с кислородом, вещество формирует уязвимую к коррозии область.

Для возвращения исходной прочности слой удаляется следующими способами:

Термическая обработка. Используется несколько технологий – нагрев с постепенным охлаждением (отжиг), доведение металла до критически высокой температуры с резким остужением (закалка), нормализация (отжиг металла на открытом пространстве). В ходе выполнения работ тщательно контролируется температурный режим. Жар способствует изменению структуры и свойств металлического сплава.
Травление кислотами. Коррозийная устойчивость восстанавливается погружением соединенных сваркой фрагментов в специальный раствор. Самая распространенный состав – смесь азотной фтористоводородной кислот, разбавленных водой. Продолжительность травления определяется толщиной слоя окалины, концентрацией активных компонентов, температурным режимом, маркой стали. Завершающим этапом обработки выступает шлифование, которое устраняет шероховатости с поверхности.
Механическое воздействие. Это обдув песком, пескоструйная очистка, жидкостно-абразивная обработка. Осуществляется с применением инструментов, рассчитанных для работы с нержавеющим металлопрокатом.

Способ усиления сварного шва определяется состоянием исходной заготовки.

Альтернативные сварные технологии

С каждым годом производство совершенствуется, добавляя новые способы соединения нержавеющих элементов:

Холодная сварка без плавления под высоким давлением. Исключается изменение структуры металла в контактной зоне. Стальные детали совмещаются на стадии кристаллических решеток.
Шовное соединение. Точечная фиксация эффективна при сварке деталей толщиной не более 2 мм.
Лазерная. Популярность инновационного метода определена рядом причин. Сварной шов характеризуется высокими показателями прочности, отсутствием трещин и зернистости, минимальным размером.

Технология определяется особенностями эксплуатации готовой конструкции.

Сварка нержавейки с другими металлами

В бытовой и производственной среде возникают условия, при которых возникает необходимость соединения сплавов с разным химическим составом. Без предварительной подготовки успех мероприятия крайне низок. Однако при правильной обработке получается надежное, герметичное соединение.

Титан. Основные задачи подготовительных работ – выбор материала, режима и технологии сварки. Нарушение условий приводит к формированию хрупкого шва низкого качества. Использование стандартной сварной технологии для двух разных металлов неэффективно. Используется аргон с вольфрамовыми электродами. В редких случаях устанавливаются промежуточные вставки.

2. Алюминий. Надежное соединение осуществляется через биметалл, состоящих из нескольких прослоек разных сплавов. Стальная деталь погружается в расплавленный алюминий и удерживается определенное время. Это необходимо для проникновения частиц металла в пористую стальную структуру. Процедура относится к категории затратных и трудоемких, поэтому на практике применяется крайне редко.

3. Жаропрочная сталь. Основное правило – выбор температурного режима. При отклонении от номинальных показателей появляются микротрещины, ухудшающие прочностные свойства сварного шва.

Универсального способа свариваемости нержавеющей стали с другими сплавами не существует. Технология определяется химическими и составными особенностями соединяемых металлов.