Звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, так в чем же проблема? Сварка обычно необходима для изготовления практически чего угодно из более чем 150 типов нержавеющей стали. Сварка нержавеющей стали — сложная задача. Среди проблем, связанных со сваркой, можно выделить наличие оксида хрома, контроль теплового воздействия, выбор процесса сварки, обращение с шестивалентным хромом и правильное выполнение работы.
Несмотря на сложности сварки и обработки этого материала, нержавеющая сталь остается популярным, а иногда и единственным вариантом для многих отраслей промышленности. Знание того, как безопасно ее использовать и когда применять тот или иной процесс сварки, имеет решающее значение для успешной сварки. Это может стать ключом к успешной карьере.
Так почему же сварка нержавеющей стали — такая сложная задача? Ответ начинается с того, как она была создана. Низкоуглеродистая сталь, также известная как мягкая сталь, смешивается как минимум с 10,5% хрома для получения нержавеющей стали. Добавленный хром образует слой оксида хрома на поверхности стали, который предотвращает большинство видов коррозии и ржавчины. Производители добавляют различное количество хрома и других элементов в сталь, чтобы изменить качество конечного продукта, а затем используют трехзначную систему для различения марок стали.
К наиболее распространенным нержавеющим сталям относятся 304 и 316. Самая дешевая из них — 304, содержащая 18% хрома и 8% никеля, и используется во всем, от отделки автомобилей до кухонной техники. Нержавеющая сталь 316 содержит меньше хрома (16%) и больше никеля (10%), но также содержит 2% молибдена. Это соединение придает нержавеющей стали 316 дополнительную устойчивость к хлоридам и хлорсодержащим растворам, что делает ее лучшим выбором для морской среды, а также химической и фармацевтической промышленности.
Слой оксида хрома может обеспечить качество нержавеющей стали, но именно это так расстраивает сварщиков. Этот полезный барьер увеличивает поверхностное натяжение металла, замедляя образование жидкой сварочной ванны. Распространенная ошибка — увеличение подводимой температуры, поскольку чем больше тепла, тем текучесть сварочной ванны. Однако это может негативно сказаться на нержавеющей стали. Слишком высокая температура может вызвать дальнейшее окисление, деформацию или прогорание основного металла. В сочетании с листовым металлом, используемым в крупных промышленных предприятиях, таких как производители автомобильных выхлопных систем, это становится первостепенной задачей.
Высокая температура идеально разрушает коррозионную стойкость нержавеющей стали. Слишком высокая температура используется, когда сварной шов или окружающая зона термического воздействия (ЗТВ) приобретают радужное свечение. Окисленная нержавеющая сталь приобретает удивительные цвета, от бледно-золотистого до темно-синего и фиолетового. Эти цвета являются хорошей иллюстрацией, но могут указывать на сварные швы, не соответствующие некоторым требованиям к сварке. Самые строгие спецификации не допускают окрашивания сварных швов.
Общепринято считать, что газовая дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW) лучше всего подходит для нержавеющей стали. Исторически это было верно в общем смысле. Это по-прежнему верно, когда мы пытаемся использовать эти яркие цвета в художественном ткачестве, чтобы соответствовать самым высоким стандартам качества в таких отраслях, как атомная энергетика и аэрокосмическая промышленность. Однако современные технологии инверторной сварки сделали газовую дуговую сварку (GMAW) стандартом для производства нержавеющей стали, а не только автоматизированные или роботизированные системы.
Поскольку GMAW — это полуавтоматический процесс подачи проволоки, он обеспечивает высокую скорость наплавки, что помогает снизить тепловыделение. Некоторые специалисты утверждают, что он проще в использовании, чем GTAW, поскольку в меньшей степени зависит от квалификации сварщика и в большей — от качества сварочного источника питания. Это спорный момент, но большинство современных источников питания для GMAW используют предварительно запрограммированные линии синхронизации. Эти программы предназначены для установки таких параметров, как ток и напряжение, в зависимости от присадочного металла, введенного пользователем, толщины материала, типа газа и диаметра проволоки.
Некоторые инверторы могут регулировать дугу на протяжении всего процесса сварки, обеспечивая стабильно точную дугу, обработку зазоров между деталями и поддержание высоких скоростей перемещения для соответствия производственным и качественным стандартам. Это особенно актуально для автоматизированной или роботизированной сварки, но также применимо и к ручной сварке. Некоторые представленные на рынке источники питания предлагают сенсорный интерфейс и управление горелкой для упрощения настройки.
Сварка нержавеющей стали — сложная задача. К числу проблем относятся наличие оксида хрома, контроль подводимой температуры, выбор сварочного процесса, обращение с шестивалентным хромом и правильное выполнение работы.
Выбор подходящего газа для сварки GTAW обычно зависит от опыта или области применения сварочного контроля. Сварка GTAW, также известная как сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG), в большинстве случаев использует только инертный газ, обычно аргон, гелий или их смесь. Неправильная подача защитного газа или тепла может привести к тому, что любой сварной шов станет чрезмерно выпуклым или похожим на веревку, что помешает его смешиванию с окружающим металлом, в результате чего получится некрасивый или некачественный шов. Определение оптимальной смеси для каждого конкретного сварного шва может потребовать множества проб и ошибок. Совместное использование производственных линий GMAW помогает сократить потери времени при новых применениях, но когда требуется самое высокое качество, метод сварки GTAW остается предпочтительным.
Сварка нержавеющей стали представляет опасность для здоровья тех, кто работает со сварочной горелкой. Наибольшую опасность представляют пары, выделяющиеся в процессе сварки. При нагревании хрома образуется соединение, называемое шестивалентным хромом, которое, как известно, повреждает дыхательную систему, почки, печень, кожу и глаза, а также вызывает рак. Сварщики всегда должны носить защитное оборудование, включая респиратор, и обеспечивать хорошую вентиляцию помещения перед началом сварки.
Проблемы с нержавеющей сталью не заканчиваются после завершения сварки. Нержавеющая сталь также требует особого внимания в процессе финишной обработки. Использование стальной щетки или полировальной насадки, загрязненных углеродистой сталью, может повредить защитный слой оксида хрома. Даже если повреждение не видно, эти загрязнения могут сделать готовое изделие восприимчивым к ржавчине или другим видам коррозии.
Терренс Норрис — старший инженер по прикладным разработкам в компании Fronius USA LLC, расположенной по адресу: 6797 Fronius Drive, Portage, IN 46368, телефон: 219-734-5500, веб-сайт: www.fronius.us.
Ронда Затезало — внештатный автор компании Crearies Marketing Design LLC, 248-783-6085, www.crearies.com.
Современные технологии инверторной сварки сделали газовую сварку GMAW стандартом для производства нержавеющей стали, причем не только в автоматизированных или роботизированных системах.
Журнал WELDER, ранее называвшийся Practical Welding Today, представляет реальных людей, которые производят продукцию, которую мы используем и с которой работаем каждый день. Этот журнал более 20 лет служит интересам сварочного сообщества Северной Америки.
Теперь, благодаря полному доступу к цифровой версии журнала The FABRICATOR, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Цифровая версия журнала The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступна, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный цифровой доступ к журналу STAMPING Journal, в котором представлены новейшие технологии, лучшие практики и новости отрасли для рынка штамповки металла.
Теперь, благодаря полному цифровому доступу к The Fabricator en Español, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.