Práce s nerezovou ocelí nemusí být nutně obtížná, ale její svařování vyžaduje pečlivou pozornost k detailům. Neodvádí teplo jako měkká ocel nebo hliník a pokud do ní vložíte příliš mnoho tepla, může ztratit určitou odolnost proti korozi. Osvědčené postupy pomáhají udržovat její odolnost proti korozi. Obrázek: Miller Electric
Odolnost nerezové oceli proti korozi z ní činí atraktivní volbu pro mnoho kritických aplikací v potrubí, včetně vysoce čistých potravin a nápojů, farmaceutických produktů, tlakových nádob a petrochemických aplikací. Tento materiál však neodvádí teplo jako měkká ocel nebo hliník a nesprávné svařování může snížit jeho odolnost proti korozi. Dvěma hlavními příčinami jsou příliš vysoký přívod tepla a použití nesprávného přídavného materiálu.
Dodržování některých osvědčených postupů pro svařování nerezové oceli může pomoci zlepšit výsledky a zajistit, aby si kov zachoval svou odolnost proti korozi. Modernizace svařovacího procesu může navíc přinést zvýšení produktivity bez kompromisů v kvalitě.
Při svařování nerezové oceli je výběr přídavného materiálu zásadní pro kontrolu obsahu uhlíku. Přídavné materiály používané pro svařování trubek z nerezové oceli by měly zlepšit výkon svaru a splňovat požadavky aplikace.
Hledejte přídavné materiály s označením „L“, například ER308L, protože poskytují nižší maximální obsah uhlíku, což pomáhá udržovat odolnost nízkouhlíkových slitin nerezové oceli proti korozi. Svařování nízkouhlíkového základního kovu se standardními přídavnými materiály zvyšuje obsah uhlíku ve svarovém spoji, a tím i riziko koroze. Vyhněte se přídavným materiálům označeným „H“, protože ty poskytují vyšší obsah uhlíku a jsou určeny pro aplikace vyžadující vyšší pevnost při zvýšených teplotách.
Při svařování nerezové oceli je také důležité zvolit přídavný materiál s nízkým obsahem stopových množství (známých také jako nečistoty) prvků. Jedná se o zbytkové prvky v surovinách používaných k výrobě přídavných materiálů, včetně antimonu, arsenu, fosforu a síry. Mohou výrazně ovlivnit odolnost materiálu proti korozi.
Vzhledem k tomu, že nerezová ocel je velmi citlivá na přívod tepla, hraje příprava spoje a správná montáž klíčovou roli v regulaci tepla pro zachování vlastností materiálu. Kvůli mezerám mezi díly nebo nerovnoměrnému usazení musí hořák zůstat na jednom místě déle a k vyplnění těchto mezer je zapotřebí více přídavného materiálu. To může způsobit hromadění tepla v postižené oblasti, což může díl přehřát. Špatné usazení může také ztížit překlenutí mezery a dosažení potřebného průvaru svaru. Dbejte na to, aby díly co nejlépe zapadly do nerezové oceli.
Čistota tohoto materiálu je také velmi důležitá. Velmi malé množství kontaminace nebo nečistot ve svarových spojích může způsobit vady, které snižují pevnost a odolnost konečného výrobku proti korozi. K čištění podkladu před svařováním použijte speciální kartáč z nerezové oceli, který nebyl použit na uhlíkovou ocel nebo hliník.
U nerezové oceli je senzibilizace hlavní příčinou ztráty odolnosti proti korozi. K tomu může dojít, když teplota svařování a rychlost ochlazování příliš kolísají, což mění mikrostrukturu materiálu.
Tento vnější svar na nerezové trubce, svařený metodou GMAW a regulovaného navařování (RMD) bez zpětného proplachu kořenové vrstvy, má vzhled a kvalitu podobný svarům provedeným metodou GTAW s zpětným proplachem.
Klíčovou součástí odolnosti nerezové oceli proti korozi je oxid chromu. Pokud je však obsah uhlíku ve svaru příliš vysoký, vytvoří se karbid chromu. Ten váže chrom a zabraňuje tvorbě požadovaného oxidu chromu, který dodává nerezové oceli odolnost proti korozi. Pokud není dostatek oxidu chromu, materiál nebude mít požadované vlastnosti a dojde ke korozi.
Prevence senzibilizace spočívá ve výběru přídavného materiálu a regulaci tepelného příkonu. Jak již bylo zmíněno, je důležité zvolit nízkouhlíkový přídavný materiál pro svařování nerezové oceli. Uhlík je však někdy nutný k zajištění pevnosti v určitých aplikacích. Regulace teploty je obzvláště důležitá, když nízkouhlíkové přídavné materiály nejsou volbou.
Minimalizujte dobu, po kterou svar a tepelně ovlivněná zóna setrvávají při zvýšených teplotách – obvykle se jedná o teplotu 500 až 800 stupňů Celsia (950 až 1 500 stupňů Fahrenheita). Čím kratší dobu pájení stráví v tomto rozsahu, tím méně tepla generuje. V rámci pájecího postupu vždy kontrolujte a sledujte teplotu mezi vrstvami.
Další možností je použití přídavných kovů s přídavkem legujících složek, jako je titan a niob, aby se zabránilo tvorbě karbidu chromu. Protože tyto složky také ovlivňují pevnost a houževnatost, nelze tyto přídavné kovy použít ve všech aplikacích.
Svařování kořenového svaru wolframovým obloukem v plynové atmosféře (GTAW) je tradiční metoda svařování nerezových trubek. Obvykle vyžaduje zpětné proplachování argonem, aby se zabránilo oxidaci na zadní straně svaru. Používání svařovacích procesů drátem v nerezových trubkách se však stává stále běžnějším. V těchto aplikacích je důležité pochopit, jak různé ochranné plyny ovlivňují korozní odolnost materiálu.
Při svařování nerezové oceli metodou svařování obloukem v plynné atmosféře (GMAW) se tradičně používá argon a oxid uhličitý, směs argonu a kyslíku nebo směs tří plynů (helium, argon a oxid uhličitý). Tyto směsi obvykle obsahují převážně argon nebo helium a méně než 5 % oxidu uhličitého, protože oxid uhličitý dodává svarové lázni uhlík a zvyšuje riziko senzibilizace. Čistý argon se pro GMAW na nerezové oceli nedoporučuje.
Plněný drát pro nerezovou ocel je určen pro práci s tradiční směsí 75 % argonu a 25 % oxidu uhličitého. Tavidlo obsahuje složky určené k zabránění kontaminaci svaru uhlíkem z ochranného plynu.
S vývojem procesů GMAW se zjednodušilo svařování trubek a potrubí z nerezové oceli. I když některé aplikace mohou stále vyžadovat procesy GTAW, pokročilé procesy svařování drátem mohou v mnoha aplikacích s nerezovou ocelí poskytnout podobnou kvalitu a vyšší produktivitu.
Svary vnitřního průměru nerezové oceli vyrobené metodou GMAW RMD jsou kvalitou a vzhledem podobné odpovídajícím svarům vnějšího průměru.
Svařování kořene potrubí modifikovaným zkratovým procesem GMAW, jako je Millerovo regulované navařování kovů (RMD), eliminuje zpětné proplachování u některých aplikací austenitických nerezových ocelí. Po kořenovém svaru RMD může následovat pulzní svařování GMAW nebo svařování plněným obloukem pro výplňové a zakrývací vrstvy – tato změna šetří čas a peníze ve srovnání s použitím GTAW se zpětným proplachováním, zejména u větších trubek.
RMD využívá přesně řízený přenos kovu zkratovým spojem k vytvoření klidného a stabilního oblouku a svarové lázně. To snižuje pravděpodobnost studených přechodů nebo nedostatečného tavení, snižuje rozstřik a zlepšuje kvalitu kořene trubky. Přesně řízený přenos kovu také zajišťuje rovnoměrné nanášení kapek a snadnější kontrolu nad svarovou lázní, a tím i příkonem tepla a rychlostí svařování.
Nekonvenční procesy mohou zvýšit produktivitu svařování. Při použití RMD může být rychlost svařování 6 až 12 palců/min. Protože proces zvyšuje produktivitu bez dodatečného ohřevu součástí, pomáhá udržovat vlastnosti a odolnost nerezové oceli proti korozi. Snížený tepelný vstup procesu také pomáhá kontrolovat deformaci substrátu.
Tento pulzní proces GMAW poskytuje kratší délky oblouku, užší kužely oblouku a menší tepelný příkon než konvenční přenos pulzního rozprašování. Vzhledem k tomu, že proces má uzavřenou smyčku, je prakticky eliminován posun oblouku a odchylky vzdálenosti od hrotu svaru k obrobku. To umožňuje snadnější kontrolu lázně při svařování na místě i mimo něj. Spojení pulzního GMAW pro výplňovou a krycí housenku s RMD pro kořenovou housenku umožňuje provádět svařovací postup s použitím jednoho drátu a jednoho plynu, čímž se eliminují doby přepínání procesu.
Pipe & Tube Memphis 2022 je konference pro profesionály pracující v oblasti bezešvých technologií a svařování. Žádná jiná akce v Severní Americe nesdružuje tolik lídrů v oblasti potrubí, aby si sdíleli odborné znalosti. Nenechte si ji ujít!
Nyní s plným přístupem k digitálnímu vydání časopisu The FABRICATOR máte snadný přístup k cenným oborovým zdrojům.
Digitální vydání časopisu The Tube & Pipe Journal je nyní plně dostupné a poskytuje snadný přístup k cenným oborovým zdrojům.
Získejte plný přístup k digitálnímu vydání časopisu STAMPING Journal, který nabízí nejnovější technologický pokrok, osvědčené postupy a novinky z oboru lisování kovů.
Nyní s plným přístupem k digitálnímu vydání časopisu The Fabricator en Español máte snadný přístup k cenným oborovým zdrojům.