Технология сварки нержавеющей стали: правила сварки нержавейки

Нержавеющая сталь относится к классу высоколегированных. Ее главная особенность — устойчивость к коррозии. В этом основные преимущества материала, однако этим же объясняются и сложности в обработке. Тем не менее сварка изделий из нержавейки востребована в различных отраслях производства и для домашних нужд. О правильном способе сварки для нержавеющей стали расскажем в этом материале.

Виды нержавеющей стали и сферы применения

Устойчивость к коррозии объясняется содержанием ряда химических веществ: молибдена, никеля, марганца и хрома. В зависимости от процента содержания этих металлов, нержавеющая сталь может быть:

• Хромо-марганцево-никелевой — это прочный материал, который сохраняет высокую пластичность.
• Хромоникелевой — это популярный вид металлов, сохранивший пластичность. Никель стабилизирует структуру сплава.
• Хромистой — имеет высокий коэффициент прочности, но с ней труднее работать, и она имеет меньшую пластичность.

Каждая из перечисленных групп металлов нашла применение в металлургии, машиностроении, строительстве и других сферах деятельности. Их используют в:

• изготовлении трубопроводов различного назначения;
• химической и пищевой промышленности: самогонные, дистиллированные аппараты;
• металлургии;
• строительстве и декоре;
• облицовке.

Ценность представляют и предметы быта из нержавейки за счет своей долговечности.

Можно ли варить нержавейку сваркой

Из-за специфичности сплава нужно использовать присадочный материал и специальные электроды. Также требуется индивидуально настраивать силу тока с учетом состава сплава. В целом, при работе с нержавеющими металлами можно использовать различные технологии сварки.

Специфика технологии сварочных работ

Из-за контакта с кислородом в ходе сварочных работ на поверхности нержавеющих металлов образуется оксидная пленка. Она мешает формированию шва. Но есть и другие нюансы, которые нужно учитывать при работе с нержавеющими металлами:

• В сравнении с обычной (углеродистой) сталью теплопроводность нержавеющей повышена примерно в 2 раза. Поэтому высока вероятность деформации шва и деталей, что снижает качественные характеристики материала и полученного изделия. Чтобы избежать ошибок, при работе выбирают меньшую силу тока, а шов требует дополнительного охлаждения.
• При нагреве материала до 500 °С начинается процесс межкристаллического разрушения металла. Чтобы избежать этих последствий, используют защитные среды, например, чистый аргон или углекислый газ, а также смесь этих газов. Причем смешанный подход предпочтительнее — за счет возможности сохранить качество шва. При намеренном отказе от защитных сред стыки со временем подвергаются коррозии — нержавейка потеряет положительные свойства.

Как получить качественный шов без потери свойств металла

При работе с металлом учитывают физические свойства, иначе добиться качественного соединения невозможно:

• Из-за высокого коэффициента теплового расширения в области стыка могут формироваться разрывы. Избежать этого можно при выборе правильной технологии сварки.
• Стандартные электроды не подходят. В работе используют специальные электроды для сварки нержавейки, они имеют особый состав и их длина — до 35 см.

Какая сварка нужна для нержавейки

Работая с нержавеющей сталью обычно используют такие технологии сварки:

• MMA, или ручная дуговая сварка. Работа осуществляется при помощи инверторных сварочных аппаратов. Метод обеспечивает оптимальное качество шва и чаще используется для реализации домашних нужд. При соблюдении правил сварочных работ удается получить прочное соединение, способное выдержать значительные нагрузки.
• TIG — аргонодуговая сварка. Обеспечивает лучшее качество шва в сравнении с ММА. Даже при работе с тонкостенными изделиями, в том числе с трубопроводом.
• MIG/MAG — полуавтоматическая сварка в газовой среде. Эту технологию ценят за хорошее проплавление стыков. Обычно к такому методу прибегают при работе с толстостенными заготовками.
• Лазерная — набирает популярность. Метод легко освоить даже новичку. Единственный минус — высокая стоимость, а также сложное обслуживание аппарата. Поэтому лазерные работы проводятся только на крупных производствах, имеющих соответствующий бюджет.
• Точечная — относительно легкий метод в работе. Однако нужно учитывать особенности материала. Результат остается менее надежным, чем при вышеописанных методах.

Необходимое оборудование и материалы

При работе с нержавеющей сталью используют в основном три вида сварки: электродуговую, полуавтоматическую и аргонодуговую. Особо распространена последняя, за счет возможности создать чистый и прочный шов. Но это довольно сложный метод, требующий от сварщика опыта и сноровки.

Перед началом работ нужно подготовить:

• Баллон с углекислым газом, аргоном или смесью этих компонентов.
• Редуктор, подающий газ в сварную зону.
• Для работы на полуавтомате понадобится проволока, имеющая идентичный состав со свариваемыми материалами. А для аргонодуговой — необходим только присадочный материал.
• Специальные электроды.
• Маска сварщика, краги (перчатки). Респиратор — при работе в замкнутых пространствах, без вентиляции.

Виды проволоки для работы на полуавтомате

Для работы с полуавтоматом используют разные виды проволоки, каждая имеет свои особенности в работе:

• Сплошная. Создает высококачественный шов и используется только в газовой среде. Отличается бюджетной ценой.
• Порошковая. Ее главная особенность — возможность работы без защитной среды. По сути, это тонкостенная трубка, которая заполнена флюсом.

В домашних условиях при сварке полуавтоматом на углекислоте используют проволоку диаметром 0,6–0,9 мм. При выборе ее диаметра отталкиваются от толщины изделия, желаемого качества шва.

Выбор электродов

Для работы с нержавеющей сталью используют несколько типов электродов, созданных специально для этих металлов:

• ЦЛ-11 — относят к числу универсальных. Используются при сварке под разными углами и в разных положениях. Допустимая температура работы — 450 °С.
• НЖ-13 — электроды, покрытые специальным раствором для защиты от окисления. Могут использоваться в случае, когда невозможно ограничить поступление кислорода к сварному шву.
• ОЗЛ-6 — это электроды, которые используют в промышленных условиях. Совместимы со сваркой при высоких температурах.

Работать нужно аппаратами с постоянным током. Такие лучше подходят для создания короткой дуги и ровных и прочных швов. Новичкам рекомендовано выбирать синергетические сварочные аппараты или с функциями антизалипания.

Выбор присадочного материала и электрода для аргонодуговой сварки

При работе с нержавейкой используют специальные вольфрамовые электроды. Их преимущества:

• устойчивы к перегруженному режиму по току;
• легко зажигаются;
• обеспечивают стабильную дугу;
• длительно служат;
• отлично держат заточку.

Основным расходным материалом при аргонодуговой сварке будет присадочная проволока. От ее выбора зависит конечный результат.

Нужно учитывать состав металла деталей. Если присадочная проволока отличается по химическому составу, то шов будет хрупким. Чтобы избежать таких ошибок, выбирайте проволоку максимально схожую по химическому составу и свойствам с основным металлом.

Необходимо учитывать и диаметр проволоки, так как заготовки имеют разную толщину. Существует прямая зависимость: чем толще основной металл, тем больший диаметр проволоки нужно выбирать.

Технология сварки нержавеющей стали

Независимо от выбранного метода предварительно свариваемые детали нужно подготовить, иначе страдает качество шва. Процесс включает следующие этапы:

• В зависимости от загрязнения детали может потребоваться очищение стальной щеткой.
• При помощи ацетона, спиртосодержащих жидкостей обезжиривают поверхность.
• При использовании электродуговой и сварки полуавтоматом на поверхность наносят специальные средства, защищающие от налипания брызг. Обычно такие средства выпускают в виде спрея или пасты.

Особенности сварки нержавеющей стали полуавтоматом

Процедура проходит в среде углекислого газа или смеси углекислоты с аргоном с соблюдением следующих рекомендаций:

• Сварочному аппарату задают настройки: ток, полярность и напряжение. Эти параметры зависят от толщины детали.
• Держак располагается обратным углом к ходу.
• Сопло и проволока удерживается на высоте примерно 12 мм от поверхности.
• Подача газа устанавливается на уровне 6–12 кубометров в час.
• Контакт начинают с отступом 5–6 мм от края.
• Контакт ведут ровно по стыку, не нужно отклоняться в стороны.

В работе с нержавеющей сталью используют несколько техник сварки. Их выбор зависит от толщины деталей. Например, для работы с тонкостенными заготовками используют технику короткой дуги. Для толстостенных деталей используют технику струйного переноса. А вот универсальный метод — импульсный.

Ручная дуговая сварка

Подразумевает использование специальных электродов. Это наиболее часто используемый метод, особенно в домашних условиях, когда к качеству шва не предъявляют высоких требований.

Работают током обратной полярности. Рекомендовано меньше проправлять шов. Использовать электроды небольшого диаметра с минимальной тепловой энергией.

Для сохранения прочности полученного шва его нужно охладить. Например, посредством обдувания воздухом или медных проволок. Для некоторых сплавов допустимо использование водяного охлаждения.

В целом, у ручной дуговой сварки есть несколько преимуществ:

• Сварщик может работать в любых положениях.
• Широкий выбор электродов.
• Возможно соединять разнообразные металлы между собой.

Сварка нержавейки с разными металлами

Из-за разного химического состава и свойств металлов при сваривании с нержавеющей сталью шов может со временем терять свои свойства. Чаще он становится хрупким, менее пластичным и покрывается трещинами. Для исключения таких дефектов рекомендовано выбирать электроды для работы с высоколегированной сталью. Особое внимание уделяют подготовке деталей и прокаливают электроды.

Подогревать зону сварки не нужно. Присадочным материалом могут быть только высоколегированные сплавы или содержащие никель.

При сварке в шве должно содержаться не более 40% основного металла, 60% должно приходиться на присадочный материал или электрод в зависимости от выбранного метода сварки.

Обработка деталей после сварочных работ

Чтобы избежать коррозии на поверхности и снижения прочности полученной детали, нужна дополнительная обработка по завершении работ. Проводится одним из методов:

• Зачистка механическим способом — специальными щетками по металлу.
• Пескоструйная обработка — позволяет добиться высокого качества и лучшего вида шва.
• Шлифование — для получения зеркально ровной поверхности шва.

Чтобы защитить соединение от возможного разрушения, используют травление кислотами. Это позволяет убрать окалину, которая в последующем может стать причиной появления ржавчины.

Второй метод — пассивация, подразумевает покрытие деталей оксидом хрома. Так создается пленка, защищающая шов от коррозии.

Резюме

Сварные работы с нержавеющей сталью сложные. Это обусловлено химическим составом и свойствами металла: большой теплопроводностью, межкристаллическим разрушением при нагреве, тепловым расширением и сопротивлением току.

Подготовка деталей проводится всегда: обязательный этап — обезжиривание поверхности, остальные по мере необходимости и зависят от степени загрязнения заготовок.