Нержавеющая сталь не обязательно сложна в обработке, но её сварка требует особого внимания к деталям. Она не рассеивает тепло так, как низкоуглеродистая сталь или алюминий, и может потерять часть коррозионной стойкости при чрезмерном нагреве. Соблюдение надлежащих методов помогает сохранить её коррозионную стойкость. Изображение: Miller Electric
Коррозионная стойкость нержавеющей стали делает ее привлекательным выбором для многих ответственных применений в трубопроводной отрасли, включая производство продуктов питания и напитков высокой чистоты, фармацевтическую промышленность, производство сосудов под давлением и нефтехимическую промышленность. Однако этот материал не рассеивает тепло так, как низкоуглеродистая сталь или алюминий, и неправильная сварка может снизить его коррозионную стойкость. Причиной являются слишком сильный нагрев и использование неподходящего присадочного металла.
Соблюдение лучших практик сварки нержавеющей стали может помочь улучшить результаты и обеспечить сохранение коррозионной стойкости металла. Кроме того, модернизация процесса сварки может повысить производительность без ущерба для качества.
При сварке нержавеющей стали выбор присадочного металла имеет решающее значение для контроля содержания углерода. Присадочные металлы, используемые для сварки труб из нержавеющей стали, должны улучшать сварочные характеристики и соответствовать области применения.
Ищите присадочные материалы с маркировкой «L», например, ER308L, поскольку они обеспечивают более низкое максимальное содержание углерода, что помогает поддерживать коррозионную стойкость низкоуглеродистых нержавеющих сплавов. Сварка низкоуглеродистого основного металла стандартными присадочными материалами увеличивает содержание углерода в сварном шве, повышая риск коррозии. Избегайте присадочных материалов с маркировкой «H», поскольку они обеспечивают более высокое содержание углерода и предназначены для применений, требующих большей прочности при повышенных температурах.
При сварке нержавеющей стали также важно выбирать присадочный металл с низким содержанием примесей (также известных как следовые количества) элементов. Это остаточные элементы в сырье, используемом для производства присадочных металлов, включая сурьму, мышьяк, фосфор и серу. Они могут значительно повлиять на коррозионную стойкость материала.
Поскольку нержавеющая сталь очень чувствительна к тепловому воздействию, подготовка шва и правильная сборка играют ключевую роль в контроле температуры для сохранения свойств материала. Зазоры между деталями или неравномерная подгонка требуют более длительного удержания горелки на одном месте, а также большего количества присадочного металла для заполнения этих зазоров. Это может привести к накоплению тепла в проблемной зоне, что может вызвать перегрев детали. Некачественная подгонка также может затруднить перекрытие зазора и получение необходимого проплавления сварного шва. Следует постараться максимально точно подогнать детали к нержавеющей стали.
Чистота этого материала также очень важна. Даже небольшое количество загрязнений или грязи в сварных швах может вызвать дефекты, снижающие прочность и коррозионную стойкость конечного изделия. Для очистки подложки перед сваркой используйте специальную щетку из нержавеющей стали, которая не использовалась для сварки углеродистой стали или алюминия.
В случае нержавеющей стали основной причиной потери коррозионной стойкости является сенсибилизация. Это может произойти, когда температура сварки и скорость охлаждения слишком сильно колеблются, что приводит к изменению микроструктуры материала.
Этот наружный сварной шов на трубе из нержавеющей стали, выполненный методом GMAW с контролируемым наплавлением металла (RMD) без обратного вытекания из корня шва, по внешнему виду и качеству аналогичен сварным швам, выполненным методом GTAW с обратным вытеканием.
Ключевым элементом коррозионной стойкости нержавеющей стали является оксид хрома. Но если содержание углерода в сварном шве слишком высокое, образуется карбид хрома. Он связывает хром и препятствует образованию желаемого оксида хрома, который и обеспечивает нержавеющей стали ее коррозионную стойкость. Если же оксида хрома недостаточно, материал не будет обладать желаемыми свойствами, и начнется коррозия.
Предотвращение сенсибилизации сводится к выбору присадочного металла и контролю подводимой температуры. Как уже упоминалось, при сварке нержавеющей стали важно выбирать присадочный металл с низким содержанием углерода. Однако в некоторых случаях углерод необходим для обеспечения прочности. Контроль температуры особенно важен, когда присадочные металлы с низким содержанием углерода непригодны.
Сведите к минимуму время, в течение которого сварной шов и зона термического воздействия остаются при повышенных температурах, обычно от 950 до 1500 градусов по Фаренгейту (от 500 до 800 градусов по Цельсию). Чем меньше времени пайка находится в этом диапазоне, тем меньше тепла она выделяет. Всегда проверяйте и наблюдайте температуру между проходами во время процесса пайки.
Другой вариант — использование присадочных металлов с легирующими компонентами, такими как титан и ниобий, для предотвращения образования карбида хрома. Однако, поскольку эти компоненты также влияют на прочность и ударную вязкость, такие присадочные металлы не могут быть использованы во всех областях применения.
Дуговая сварка вольфрамовым электродом в корне шва (GTAW) — это традиционный метод сварки труб из нержавеющей стали. Обычно он требует продувки аргоном для предотвращения окисления на нижней стороне сварного шва. Однако использование проволочной сварки для сварки труб из нержавеющей стали становится все более распространенным. В таких случаях важно понимать, как различные защитные газы влияют на коррозионную стойкость материала.
При сварке нержавеющей стали методом газодуговой сварки (GMAW) традиционно используются аргон и диоксид углерода, смесь аргона и кислорода или трехкомпонентная газовая смесь (гелий, аргон и диоксид углерода). Как правило, эти смеси содержат в основном аргон или гелий и менее 5% диоксида углерода, поскольку диоксид углерода вносит углерод в сварочную ванну и увеличивает риск сенсибилизации. Использование чистого аргона для сварки нержавеющей стали методом GMAW не рекомендуется.
Проволока с сердечником для сварки нержавеющей стали предназначена для работы с традиционной смесью, состоящей из 75% аргона и 25% диоксида углерода. Флюс содержит компоненты, предназначенные для предотвращения загрязнения сварного шва углеродом из защитного газа.
По мере развития технологий сварки GMAW, стало проще сваривать трубы и трубы из нержавеющей стали. Хотя для некоторых применений по-прежнему может потребоваться сварка GTAW, передовые технологии обработки проволоки могут обеспечить аналогичное качество и более высокую производительность во многих областях применения нержавеющей стали.
Внутренние сварные швы из нержавеющей стали, выполненные методом GMAW RMD, по качеству и внешнему виду аналогичны соответствующим наружным сварным швам.
Корневой шов, выполненный с использованием модифицированного процесса сварки GMAW с коротким замыканием, такого как контролируемое осаждение металла по Миллеру (RMD), исключает обратный поток при сварке некоторых аустенитных нержавеющих сталей. После корневого шва RMD может быть выполнена импульсная сварка GMAW или дуговая сварка порошковой проволокой для заполнения и закрытия швов, что позволяет сэкономить время и деньги по сравнению с использованием сварки GTAW с обратным потоком, особенно на трубах большого диаметра.
В технологии RMD используется точно контролируемый перенос металла по короткому замыканию для получения тихой, стабильной дуги и сварочной ванны. Это снижает вероятность холодного прилива или неплавления, уменьшает разбрызгивание и улучшает качество корневого шва трубы. Точно контролируемый перенос металла также обеспечивает равномерное осаждение капель и упрощает контроль сварочной ванны, а следовательно, и подвод тепла и скорость сварки.
Нетрадиционные процессы могут повысить производительность сварки. При использовании RMD скорость сварки может составлять от 6 до 12 дюймов/мин. Поскольку этот процесс повышает производительность без дополнительного нагрева деталей, он помогает сохранить свойства и коррозионную стойкость нержавеющей стали. Снижение теплового воздействия также помогает контролировать деформацию подложки.
Этот импульсный процесс сварки GMAW обеспечивает меньшую длину дуги, более узкий конус дуги и меньший подвод тепла, чем традиционный импульсный струйный перенос. Поскольку процесс замкнутый, дрейф дуги и колебания расстояния между наконечником и заготовкой практически исключены. Это упрощает управление сварочной ванной как при сварке на месте, так и без нее. Наконец, сочетание импульсной сварки GMAW для припоя и верхней прокатки с RMD для корневой прокатки позволяет выполнять сварочную процедуру с использованием одной проволоки и одного газа, сокращая время переналадки процесса.
Tube & Pipe Journal, 于1990, 年成为第一本致力于为金属管材行业服务的杂志。 Журнал «Трубопроводы и трубы» (1990 г.) Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным индустрии металлических труб в 1990 году. В 1990 году журнал Tube & Pipe Journal стал первым изданием, посвященным индустрии металлических труб.Сегодня это по-прежнему единственное отраслевое издание в Северной Америке и стало самым надежным источником информации для специалистов в области трубопроводной техники.
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.