Меню

Как сваркой варить трубы нержавейки

Сварка нержавейки в домашних условиях: варианты, советы, видео

Выполняя такую технологическую операцию, как сварка нержавейки, важно учитывать как физические свойства материала, так и его химический состав. Только в таком случае можно рассчитывать на то, что соединение будет выполнено качественно и надежно.

Аргонная сварка нержавеющей стали

Факторы сложности для сварки деталей из нержавеющей стали

Сварку нержавеющей стали затрудняет то, что данный материал относится к категории высоколегированных сплавов, а значит, в его составе в достаточно большом количестве содержатся элементы, влияющие на его основные свойства. В нержавейке, в частности, таким элементом является хром. Его содержание в данном сплаве может составлять 12–30%. Хром наряду с такими элементами, как никель, титан, марганец и молибден, формирует антикоррозионные свойства нержавеющей стали, но в то же самое время наделяет ее и другими особенностями, влияющими на свариваемость.

Для тех, кто не любит читать длинные статьи и вникать в технические тонкости, предлагаем сразу посмотреть два видео с наиболее актуальными для домашнего мастера вариантами сварки нержавеющей стали — электродом с помощью инвертора и опять же инвертором, но уже в среде защитного газа (аргона).

Сварка нержавейки должна выполняться с учетом следующих специфических характеристик этого материала.

По этой причине сварку нержавеющей стали всегда сопровождает значительная деформация соединяемых деталей. В отдельных случаях, когда свариваемые детали имеют значительную толщину и между ними не предусмотрен зазор, такие деформации могут привести даже к появлению крупных трещин.

Теплопроводность нержавеющей стали в 1,5–2 раза ниже, чем у низкоуглеродистых сплавов. Такая особенность материала приводит к тому, что соединяемые детали в зоне сварки проплавляются даже при меньших (на 15–20%), чем при сваривании изделий из низкоуглеродистой стали, силах тока.

При сильном нагреве (более 500 градусов Цельсия) в нержавеющих сталях возникает так называемая межкристаллитная коррозия. Происходит это потому, что по краям зерен структуры металла начинают формироваться прослойки, состоящие из карбида хрома и железа. Избежать этого явления можно не только тщательным подбором режима сварки, но и путем принудительного охлаждения свариваемых деталей из нержавейки, для чего можно использовать обычную воду. Однако следует иметь в виду, что охлаждать водой можно лишь детали, изготовленные из хромоникелевых сталей, которые имеют аустенитную внутреннюю структуру.

Перегрев электродов с хромоникелевыми стержнями

Из-за низкой теплопроводности соединяемых материалов и их повышенного электрического сопротивления сварка деталей из нержавейки сопровождается сильным нагревом электродов, стержни которых имеют хромоникелевый состав. Чтобы избежать этого нежелательного явления, используют электроды для сварки нержавейки длинной до 35 см.

Сварочные электроды Sabaros ME 101 3,2мм для сварки нержавеющих сталей

Наиболее распространенные способы сварки нержавеющей стали

Сварка изделий из нержавеющих сталей, характеризующихся повышенным содержанием хрома, может выполняться с использованием нескольких технологий. Сюда, в частности, относятся следующие виды сварки:

  • аргонодуговую (с использованием вольфрамового электрода и режимов AC/DC TIG);
  • выполняемую в режиме MMA покрытыми электродами;
  • полуавтоматическая электродуговая сварка в среде аргона, проводимая в режиме MIG и с использованием проволоки из нержавеющей стали;
  • так называемая холодная сварка для нержавеющей стали, выполняемая под большим давлением (название данной технологии обусловлено тем, что она не предусматривает плавления металла в процессе его соединения);
  • шовную технологию и контактную точечную сварку.

Технология сварки деталей из нержавеющей стали предусматривает тщательное обезжиривание их поверхностей при помощи ацетона или авиационного бензина. Делается это для того, чтобы уменьшить пористость выполняемого шва, сделать сварочную дугу более устойчивой, тщательно зачистить кромки соединяемых деталей. Только после тщательной зачистки можно приступать к выполнению операции выбранным способом. Есть несколько основных способов сваривания деталей из нержавеющих сталей, а также технологии, которые применяются достаточно редко. В любом случае принимать решение о том, как варить нержавейку, следует исходя из конкретных условий и требований, предъявляемых к формируемому соединению.

Сварка покрытыми электродами (ММА)

Сварка деталей из нержавейки по технологии ММА, предусматривающая использование покрытых электродов, является самой распространенной технологией. Этот способ достаточно прост, его можно применять и дома, но он не позволяет получать шов самого высокого качества.

Что удобно, такую сварку нержавейки можно выполнять даже в домашних условиях, но для этого вам понадобится специальный сварочный аппарат, который называется инвертор. Чтобы сварка нержавейки инвертором позволила получить соединение, обладающее высокой надежностью, необходимо правильно подобрать электрод для определенной марки нержавейки. Все электроды, с помощью которых проводится сварка изделий из нержавеющих сталей, делятся на два основных типа:

  • с рутиловым покрытием на основе двуокиси титана (сварка такими электродами, обеспечивающими небольшое разбрызгивание металла и стабильную дугу, выполняется на постоянном токе и обратной полярности);
  • с покрытием на основе карбоната магния и кальция (такими электродами нержавейка сваривается на постоянном токе обратной полярности).

Чтобы понять, какими электродами варить нержавейку, достаточно заглянуть в ГОСТ 10052-75, в котором представлены все типы таких расходных материалов, а также оговаривается, какой из них следует использовать для работы с металлом конкретного химического состава. Для того чтобы выбрать электроды по нержавейке, соответствующие требованиям данного ГОСТа, достаточно знать марку металла, детали из которого необходимо соединить.

Со всеми требованиями к электродам для сварки нержавейки можно ознакомиться, бесплатно скачав ГОСТ 10052-75 в формате pdf по ссылке ниже.

Ручная и полуавтоматическая сварка нержавейки в среде аргона (AC/DC TIG, MIG)

Для выполнения ручной сварки нержавейки в среде аргона применяются электроды из вольфрама. Эта технология даже в условиях дома позволяет получать качественные и надежные соединения изделий, отличающихся небольшой толщиной. Сварку такими электродами по нержавейке используют преимущественно для монтажа коммуникаций из труб, по которым под давлением будут транспортироваться газы или различные жидкости.

Читайте также:  Паяльник для пнд труб большого диаметра

Аустенитную нержавеющую сталь следует сваривать особенно тщательно и с осторожностью

У данной технологии есть определенные особенности.

  • Для того чтобы вольфрам, из которого изготовлены электроды по нержавейке, не попал в расплавленный металл в зоне сварки, дугу поджигают бесконтактным способом. Если выполнить это непосредственно на детали не представляется возможным, то дугу зажигают на специальной угольной плите и аккуратно перемещают ее на соединяемые заготовки.
  • Сварку нержавеющей стали данным способом можно выполнять как на постоянном, так и на переменном токе.
  • Режимы подбираются в зависимости от толщины соединяемых деталей. К таким режимам, в частности, относятся параметры сечения вольфрамового электрода, диаметр проволоки, используемой в качестве присадки, параметры тока (сила и полярность), расход защитного газа, скорость выполнения сварки.
  • Очень важно, чтобы уровень легирования присадочной проволоки был выше, чем у соединяемых деталей.
  • В процессе выполнения сварки электроды по нержавейке не должны совершать колебательных движений. Если пренебречь этим требованием, это может привести к нарушению сварочной зоны и окислению металла в ее области.

При использовании данной технологии можно сократить расход вольфрамового электрода. Для этого нужно некоторое время (10–15 секунд) не отключать подачу аргона после окончания сварочного процесса. Подобная процедура способствует защите раскаленного вольфрамового электрода от активного окисления.

У полуавтоматической сварки нержавейки в среде аргона, по сути, мало отличий от обычного ручного способа. Основное ее отличие заключается в том, что подача проволоки в зону сварки осуществляется при помощи специального оборудования. Благодаря механизации процесс протекает значительно точнее и с большей скоростью.

Благодаря использованию полуавтоматического оборудования могут быть реализованы следующие техники сварки деталей из нержавеющей стали:

  1. метод струйного переноса, который позволяет эффективно сваривать детали большой толщины;
  2. сварка короткой дугой – для выполнения соединения деталей небольшой толщины;
  3. импульсная сварка – универсальная технология, которая позволяет получать качественные и надежные соединения и является самым выгодным вариантом в финансовом плане.

Аргонодуговая сварка нержавеющей стали

Другие технологии сварки нержавеющей стали

Существует еще несколько способов сварки нержавейки, которые лучше демонстрируют себя в определенных ситуациях, то есть не отличаются универсальностью. Сюда относятся следующие способы, предполагающие использование специального оборудования.

Сварка нержавеющей стали с использованием лазерного луча

Такой способ сварки, который даже на видео выглядит очень впечатляюще, обладает целым рядом весомых преимуществ: металл в зоне сварки не теряет свою прочность из-за чрезмерного температурного воздействия, быстро остывает, на нем не появляются трещины, а в его структуре формируются зерна минимального размера. Оборудование для лазерной сварки и сама технология находят широкое применение в различных отраслях промышленности (автомобиле- и тракторостроение, монтаж коммуникаций из труб и др.).

Холодная сварка под большим давлением

Данная технология не предусматривает плавления материала в зоне сварки, а металлические детали соединяются на уровне их кристаллических решеток. В зависимости от получаемого соединения и конфигурации деталей давление может оказываться на одну или сразу на обе металлические заготовки. Очень интересно посмотреть на видео такого процесса: две детали, находясь в холодном состоянии, как будто вдавливаются друг в друга.

Контактная сварка изделий из нержавейки

Такая сварка может выполняться по точечной или роликовой технологии. В результате могут быть соединены тонкие листы нержавейки с толщиной не более 2 мм. При этом используется то же самое оборудование, что и для других металлов.

На видео ниже подробно объясняются и наглядно демонстрируются нюансы подачи присадочного прутка при сварке нержавейки неплавким электродом в среде аргона и прочие нюансы работы.

Источник

Сварка труб из нержавейки

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Что необходимо учитывать при сварке труб из нержавейки
  • Какие существуют способы сварки труб из нержавейки
  • Какие электроды используются для сварки труб из нержавейки

Сваривание металлов входит в число наиболее важных технологических процессов при изготовлении различных конструкций. В сравнении с обычной углеродистой сталью сварка деталей из нержавейки отличается более высокой сложностью. Это обусловлено особенностями физических характеристик материала. Чтобы обеспечить высокое качество соединения, необходимо точно соблюдать технологические требования сварки труб из нержавейки, о которой мы расскажем в этой статье.

Какие особенности материала необходимо учитывать при сварке труб из нержавейки

Согласно современной классификации материалов, нержавейка входит в группу высоколегированных сталей. Этот материал отличается высокой степенью устойчивости к коррозии. Основным легирующим элементом в составе нержавеющей стали выступает хром. Его содержание в таких сплавах находится в пределах от 12 % до 30 %. Кроме того, в этот материал вводят дополнительные компоненты, которые способствуют повышению механических характеристик и устойчивости к коррозии (титан, никель, молибден, марганец и т. д.).

Читайте также:  Антифриз вытекает из выхлопной трубы

Для улучшения свойств нержавеющих сплавов их подвергают закалке. Перед тем как рассмотреть способы сварки труб из таких материалов, необходимо более подробно ознакомиться с основными характеристиками нержавейки, которые определяют ее свариваемость:

  • Более высокий коэффициент линейного расширения нержавейки способствует повышенной линейной усадке этого материала. Процесс сварки таких сплавов сопровождается значительной деформацией деталей, которая может проявляться и после завершения процедуры сваривания. Нужно учитывать, что если при соединении труб из нержавеющей стали с большой толщиной стенок не оставить технологический зазор, то на стыке могут появляться трещины.
  • В сравнении с низкоуглеродистыми сталями, теплопроводность нержавейки ниже в 1,5–2 раза. Эта особенность способствует повышению тепловой энергии при сваривании и приводит к проплавлению соединяемых труб в месте стыка. Учитывая эту особенность, для сварки труб из нержавейки нужно использовать ток, сила которого на 15–20 % ниже, чем при работе с изделиями из обычных сталей.
  • Нарушение требований режима термообработки нержавейки способствует снижению антикоррозийной устойчивости металла. Эта особенность связана с тем, что при нагревании до температур, превышающих +500 °С, на краях зерен нержавеющей стали происходит образование карбидов хрома и железа. Это явление получило название межкристаллическая коррозия. Решить эту проблему можно несколькими способами. Так, для аустенитных хромированных сталей может применяться метод поливания водой свариваемых деталей.
  • Увеличенное электрическое сопротивление приводит к перегреванию электродов с хромоникелевыми стержнями. Чтобы предотвратить это явление, необходимо для сварки нержавейки использовать электроды длиной менее 35 см.

Способы сварки труб из нержавейки

Основные способы сварки труб из нержавейки на производстве:

  • TIG (сваривание электродом из вольфрама в инертном газе, без применения присадочного материала);
  • плазменное сваривание (в сочетании с TIG);
  • HF (использование для соединения труб из нержавейки токов высокой частоты);
  • Laser (лазерное сваривание);
  • Electron beam (электронно-лучевая сварка).

В настоящее время для промышленной сварки труб из нержавейки используют первые три способа. При этом, невзирая на высокие первоначальные инвестиции, все шире применяется лазерная сварка. Это обусловлено высочайшим качеством продукции при использовании данной технологии. Сварка труб способом Electron beam не получает широкого применения из-за высокой сложности процесса. Для электронно-лучевого сваривания на протяжении всего цикла необходимы установки глубокого вакуума.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Согласно статистическим данным, примерно на 65 % сварочных производств Европы внедрены технологии TIG, либо TIG в сочетании с плазменной сваркой. Примерно 30 % компаний оснащены оборудованием для HF сваривания. Оставшиеся 5 % производств применяют технологии лазерной сварки.

На практике не существует конкурентных противоречий между разными способами сварки труб из нержавейки. Применение той или иной технологии определяется областью использования сварных труб.

Ниже приведена таблица, в которой можно найти сведения относительно того, какую технологию сварки применяют для труб из нержавейки в зависимости от сферы применения трубной продукции:

Декоративная отделка, включая зеркальную полировку.

Конструкции, включая строительные.

Транспортные средства (разгрузочные установки, кузова)

Транспортные сети для агрессивных жидкостей.

Химическая, нефтехимическая, газовая, энергетическая, бумажная промышленности

TIG в сочетании с плазменной сваркой

Фармацевтическая промышленность

Область применения Способ сварки
HF и лазерная (Laser)
Пищевая промышленность. TIG
Транспортные сети для малоагрессивных жидкостей TIG

Какая из технологий сварки труб из нержавейки лучше

Проведем сравнительный анализ наиболее распространенных технологий TIG и HF.

1. Способ TIG (Tungset Inert Gas).

Данная технология позволяет обеспечивать высочайшее качество сварки труб из нержавейки. Для нагревания краев свариваемых деталей в этом случае используется дуга, образующаяся между трубой и вольфрамовым электродом. Для защиты зоны плавки используется защитный газ, который направляют на сварочную горелку. Он окутывает зону сварки с наружной стороны трубы и одновременно подается во внутреннюю полость трубы, где удерживается заглушкой.

Технология TIG предполагает высокотемпературное воздействие только на внешнюю поверхность труб, поэтому в месте сварки образуется обширный участок термического раздражения, а сам шов получается более широким. Он приобретает высокую прочность и его проще удалить.

Если были точно соблюдены технологические условия процесса сваривания, то при сварке труб из нержавейки способом TIG отпадает необходимость в дополнительной термической обработке для устранения негативных изменений в микроструктуре шва. Более высокая стоимость готовой трубы при сваривании данным способом обусловлена низкой скоростью сварки.

Швы при использовании TIG-сварки отличаются плотностью и однородностью. Они не имеют пустот и раковин. При этом прочность сварного соединения будет соответствовать прочностным характеристикам нержавеющей стали, использованной для изготовления трубы.

Согласно требованиям ЕС, действующим в отношении оборудования, которое эксплуатируется под давлением (PED – Pressure Equipment Directive), для систем, работающих при давлении более 0,5 бар, должны использоваться трубы из нержавейки, сваренные по технологии TIG.

2. Высокочастотная сварка (HF).

Эта технология отличается очень интересными характеристиками, особенно, если принимать во внимание микроструктуру. При высокочастотной сварке отсутствует зона термического раздражения и строго ограничена область плавления. Нагревание краев труб из нержавейки происходит более равномерно. При этом скорость достижения температуры плавления нержавейки составляет примерно одно сотую в секунду. Высадка сварного шва в этом случае будет прямой и прочной, как снаружи, так и внутри.

Сегодня высокочастотное сваривание нержавейки получило широкое применение в области производства декоративных элементов, строительных конструкций, а также в машиностроении. Популярность данного способа обусловлена высокой скоростью сварки.

Производительность высокочастотного сваривания труб из нержавейки почти в 20 раз выше, чем в случае с TIG-сваркой.

Может сложиться впечатление, что HF-сваривание нержавейки обеспечивает явные преимущества по качеству и по себестоимости процесса сварки.

В отношении затрат – это действительно очень привлекательная технология. Стоимость труб, в процессе производства которых использовалась НF-сварка, на 10 % меньше, чем у продукции, сваренной способом TIG.

Отдельно стоит отметить качественные характеристики. Наиболее важным особенностью считается сжатая зона плавления, но в реальности это не очень сильное свойство, если говорить о трубах, к которым предъявляются высокие требования по надежности (для нефтехимической отрасли, пищевой промышленности, теплосетей и др.).

Стоит отметить, что требуемые характеристики сварного шва можно получить только, если будут четко выполнены все условия и точно соблюдены параметры сваривания. Достичь этого при высокоскоростной сварке достаточно сложно. Кроме того, в случае недостаточно тщательной обработке кромок и под влиянием контактной технологии сваривания шов может содержать непроваренные участки и раковины.

Шов, который будет получен при HF-сварке не отличается плотностью. Он может содержать пустоты, снижающие прочность в местах соединения труб из нержавейки.

Нужно отметить, что список областей, где используется HF-технология сварки труб из нержавейки, не так широк. В основном, это продукция декоративного, структурного или механического назначения, которая не должна работать при высоких температурах.

Какие электроды используются для электродуговой сварки труб из нержавейки

Сварка нержавейки (трубы) выполняется электродом с основным либо рутиловым покрытием. Такие электроды позволяют проводить сварочные работы с жаростойкими сплавами и сталями, а также с материалами, устойчивыми к коррозии.

Они применяются, в основном, в тяжелой металлургии. Основные (рутиловые) электроды позволяют осуществлять сваривание разнородных сплавов и облицовочных слоев корневой части трубной продукции. Такие электроды обеспечивают получение шва, устойчивого к межкристаллической коррозии. Существуют также отдельные марки таких электродов, формирующие швы с высокой стойкостью к науглероживанию.

Качество шва, который получается при сварке труб из нержавейки, определяет возможность их использования в пищевой промышленности. Особенно качественный шов можно получить при сваривании высоколегированной стали специальными электродами (с защитно-легирующим покрытием и стержнем из высоколегированной стали). В процессе сварки такими электродами формируется сплав с необходимым химическим составом.

Стоит отметить, что сваривание пищевой нержавейки и труб, которые применяют в строительстве, производится разными способами. Сварка плавящимся электродом труб из нержавейки осуществляется при постоянном токе с обратной полярностью. Иногда для обеспечения более стабильной дуги сваривание изделий из нержавеющей стали осуществляется с применением углеродистого газа или кислорода.

Сварка труб из нержавейки аргоном в сочетании с указанными газами снижает вероятность образования водорода. Если нужно выполнить соединение труб из нержавейки с неповоротными стыками, применяют неплавящий электрод. Он используется для сваривания легированной стали и цветных металлов.

Сварка нержавейки аргоном с использованием неплавящего электрода из вольфрама выполняется при постоянном токе с прямой полярностью. В этом случае создаются благоприятные условия для термоэлектронной эмиссии с электрода. Сварка нержавейки вольфрамовым электродом обеспечивает ряд преимуществ:

  • соединение надежно защищено от окисления кислородом;
  • сваривание происходит без использования специальных электродных покрытий;
  • стабильное горение дуги обеспечивает непрерывность процесса сварки;
  • шов приобретает высокую коррозийную стойкость.

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Источник

Adblock
detector