Нержавіюча сталь не обов'язково складна в роботі, але її зварювання вимагає пильної уваги до деталей. Вона не розсіює тепло, як низьковуглецевий метал чи алюміній, і може втратити певну стійкість до корозії, якщо її нагрівати занадто сильно. Найкращі методи допомагають підтримувати її стійкість до корозії. Зображення: Miller Electric
Корозійна стійкість нержавіючої сталі робить її привабливим вибором для багатьох критично важливих застосувань труб, включаючи високочисті харчові продукти та напої, фармацевтичну промисловість, посудини під тиском та нафтохімічну промисловість. Однак цей матеріал не розсіює тепло, як маловуглецеву сталь або алюміній, і неправильне зварювання може знизити його корозійну стійкість. Занадто велике підведення тепла та використання неправильного присадного металу є двома винуватцями.
Дотримання деяких найкращих практик зварювання нержавіючої сталі може допомогти покращити результати та забезпечити збереження стійкості металу до корозії. Крім того, вдосконалення процесу зварювання може підвищити продуктивність без шкоди для якості.
При зварюванні нержавіючої сталі вибір присадного металу має вирішальне значення для контролю вмісту вуглецю. Присадні метали, що використовуються для зварювання труб з нержавіючої сталі, повинні покращувати характеристики зварювання та відповідати вимогам застосування.
Шукайте присадні метали з позначенням «L», такі як ER308L, оскільки вони забезпечують нижчий максимальний вміст вуглецю, що допомагає підтримувати корозійну стійкість низьковуглецевих сплавів нержавіючої сталі. Зварювання низьковуглецевого базового металу зі стандартними присадними металами збільшує вміст вуглецю в зварному з'єднанні, збільшуючи ризик корозії. Уникайте присадних металів, позначених літерою «H», оскільки вони забезпечують вищий вміст вуглецю та призначені для застосувань, що вимагають вищої міцності за підвищених температур.
Під час зварювання нержавіючої сталі також важливо вибирати присадний метал з низьким рівнем слідових вмістів (також відомих як домішки) елементів. Це залишкові елементи в сировині, що використовується для виготовлення присадних металів, включаючи сурму, миш'як, фосфор і сірку. Вони можуть значно впливати на корозійну стійкість матеріалу.
Оскільки нержавіюча сталь дуже чутлива до теплового навантаження, підготовка з'єднання та правильне складання відіграють ключову роль у контролі тепла для збереження властивостей матеріалу. Через зазори між деталями або нерівномірне прилягання пальник повинен довше залишатися в одному місці, і для заповнення цих зазорів потрібно більше присадного металу. Це може призвести до накопичення тепла в ураженій ділянці, що може перегріти деталь. Погане прилягання також може ускладнити заповнення зазору та отримання необхідного проплавлення зварного шва. Переконайтеся, що деталі якомога ідеальніше прилягають до нержавіючої сталі.
Чистота цього матеріалу також дуже важлива. Дуже невелика кількість забруднень або бруду в зварних з'єднаннях може спричинити дефекти, що знижують міцність та корозійну стійкість кінцевого виробу. Для очищення основи перед зварюванням використовуйте спеціальну щітку з нержавіючої сталі, яка не використовувалася на вуглецевій сталі або алюмінії.
У нержавіючій сталі сенсибілізація є основною причиною втрати корозійної стійкості. Це може статися, коли температура зварювання та швидкість охолодження занадто сильно коливаються, змінюючи мікроструктуру матеріалу.
Цей зварний шов зовнішнього діаметра на трубі з нержавіючої сталі, зварений за допомогою GMAW та регульованого наплавлення металу (RMD) без зворотного продувування кореневого шару, за зовнішнім виглядом та якістю подібний до зварних швів, виконаних за допомогою GTAW зі зворотним продувуванням.
Ключовим елементом корозійної стійкості нержавіючої сталі є оксид хрому. Але якщо вміст вуглецю в зварному шві занадто високий, утворюється карбід хрому. Він зв'язує хром і запобігає утворенню бажаного оксиду хрому, який надає нержавіючій сталі корозійної стійкості. Якщо оксиду хрому недостатньо, матеріал не матиме бажаних властивостей і виникне корозія.
Запобігання сенсибілізації зводиться до вибору присадного металу та контролю підведення тепла. Як згадувалося раніше, важливо вибрати низьковуглецевий присадний метал для зварювання нержавіючої сталі. Однак іноді вуглець потрібен для забезпечення міцності в певних випадках. Контроль тепла особливо важливий, коли низьковуглецеві присадні метали не є варіантом.
Мінімізуйте час, протягом якого зварний шов та зона термічного впливу залишаються при підвищених температурах, які зазвичай вважаються від 950 до 1500 градусів за Фаренгейтом (від 500 до 800 градусів за Цельсієм). Чим менше часу паяння витрачається в цьому діапазоні, тим менше тепла воно генерує. Завжди перевіряйте та спостерігайте за міжпрохідною температурою під час процедури паяння.
Іншим варіантом є використання присадних металів, розроблених з легуючими компонентами, такими як титан і ніобій, для запобігання утворенню карбіду хрому. Оскільки ці компоненти також впливають на міцність і в'язкість, ці присадні метали не можна використовувати в усіх сферах застосування.
Газове вольфрамове дугове зварювання (GTAW) для кореневого шва є традиційним методом зварювання труб з нержавіючої сталі. Зазвичай це вимагає зворотного продування аргоном, щоб запобігти окисленню на зворотному боці зварного шва. Однак використання процесів зварювання дротом у трубах з нержавіючої сталі стає все більш поширеним. У цих випадках важливо розуміти, як різні захисні гази впливають на корозійну стійкість матеріалу.
Під час зварювання нержавіючої сталі за допомогою процесу дугового зварювання в газовому середовищі (GMAW) традиційно використовуються аргон і вуглекислий газ, суміш аргону та кисню або тригазова суміш (гелій, аргон і вуглекислий газ). Зазвичай ці суміші містять переважно аргон або гелій і менше 5% вуглекислого газу, оскільки вуглекислий газ забезпечує надходження вуглецю до зварювальної ванни та збільшує ризик сенсибілізації. Чистий аргон не рекомендується для GMAW нержавіючої сталі.
Порошковий дріт для нержавіючої сталі призначений для роботи з традиційною сумішшю 75% аргону та 25% вуглекислого газу. Флюс містить інгредієнти, призначені для запобігання забрудненню зварного шва вуглецем із захисного газу.
З розвитком процесів GMAW (зварювання зварювальним дротом) стало спрощене зварювання труб і трубок з нержавіючої сталі. Хоча для деяких застосувань все ще можуть знадобитися процеси GTAW (зварювання зварювальним дротом), вдосконалені методи зварювання дротом можуть забезпечити подібну якість і вищу продуктивність у багатьох випадках обробки нержавіючої сталі.
Зварні шви внутрішнього діаметра нержавіючої сталі, виконані методом GMAW RMD, за якістю та зовнішнім виглядом подібні до відповідних зварних швів зовнішнього діаметра.
Кореневий прохід з використанням модифікованого процесу короткозамиканого зварювання GMAW, такого як регульоване металоосадження Міллера (RMD), усуває зворотну продувку в деяких випадках обробки аустенітної нержавіючої сталі. За кореневим проходом RMD може слідувати імпульсне зварювання GMAW або дугове зварювання порошковою стружкою для заповнення та покриття – зміна, яка економить час і гроші порівняно з використанням GTAW зі зворотною продувкою, особливо на трубах більшого розміру.
RMD використовує точно контрольований перенос металу за допомогою короткого замикання для створення спокійної, стабільної дуги та зварювальної ванни. Це забезпечує меншу ймовірність холодного наплавлення або відсутності проплавлення, менше розбризкування та вищу якість кореневого шва труби. Точно контрольований перенос металу також забезпечує рівномірне осадження крапель та легший контроль зварювальної ванни, а отже, і підведення тепла та швидкість зварювання.
Нетрадиційні процеси можуть підвищити продуктивність зварювання. При використанні RMD швидкість зварювання може становити від 6 до 12 дюймів/хв. Оскільки процес підвищує продуктивність без додаткового нагрівання деталей, це допомагає підтримувати властивості та корозійну стійкість нержавіючої сталі. Зменшене теплове навантаження процесу також допомагає контролювати деформацію основи.
Цей імпульсний процес зварювання GMAW забезпечує коротшу довжину дуги, вужчі конуси дуги та менше підведення тепла, ніж звичайний імпульсний розпилювач. Оскільки процес є замкнутим, дрейф дуги та коливання відстані від вершини дуги до заготовки практично виключені. Це забезпечує легший контроль ванни для зварювання на місці та поза місцем зварювання. Нарешті, поєднання імпульсного зварювання GMAW для заповнюючого та поверхневого шовного шва з обмотковим лазером (RMD) для кореневого шовного шва дозволяє виконувати процедуру зварювання з використанням одного дроту та одного газу, що усуває час перемикання процесу.
Журнал «Tube & Pipe Journal» став першим журналом, присвяченим обслуговуванню галузі металевих труб, у 1990 році. Сьогодні він залишається єдиним виданням у Північній Америці, присвяченим цій галузі, і став найнадійнішим джерелом інформації для фахівців з трубопроводів.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The FABRICATOR, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання журналу «The Tube & Pipe Journal» тепер повністю доступне, забезпечуючи легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Насолоджуйтесь повним доступом до цифрового видання журналу STAMPING, який містить найновіші технологічні досягнення, передовий досвід та новини галузі для ринку штампування металу.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The Fabricator en Español, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.