Заваряването на неръждаема стомана изисква избор на защитен газ, за ​​да се запази неговият металургичен състав и свързаните с него физични и механични свойства. Обичайните елементи на защитен газ за неръждаема стомана включват аргон, хелий, кислород, въглероден диоксид, азот и водород (вижте Фигура 1). Тези газове се комбинират в различни съотношения, за да отговарят на нуждите на различни режими на доставка, видове проводници, основни сплави, желан профил на перли и скорост на движение.
Поради лошата топлопроводимост на неръждаемата стомана и сравнително „студения“ характер на електродъговото заваряване с електродъгово заваряване с газ за късо съединение (GMAW), процесът изисква газ „три смеси“, състоящ се от 85% до 90% хелий (He), до 10% аргон (Ar) и 2% до 5% въглероден диоксид (CO2). Обикновената тройна смес съдържа 90% He, 7-1/2% Ar и 2-1/2% CO2. Високият йонизационен потенциал на хелия насърчава образуването на дъга след късо съединение;съчетано с неговата висока топлопроводимост, използването на He увеличава течливостта на разтопената вана. Ar компонентът на Trimix осигурява общо екраниране на заваръчната вана, докато CO2 действа като реактивен компонент за стабилизиране на дъгата (вижте Фигура 2 за това как различните защитни газове влияят на профила на заваръчния шев).
Някои трикомпонентни смеси могат да използват кислород като стабилизатор, докато други използват смес He/CO2/N2, за да постигнат същия ефект. Някои газови дистрибутори имат собствени газови смеси, които осигуряват обещаните предимства. Дилърите също препоръчват тези смеси за други режими на предаване със същия ефект.
Най-голямата грешка, която производителите правят, е да се опитат да съединят накъсо неръждаема стомана GMAW със същата газова смес (75 Ar/25 CO2) като меката стомана, обикновено защото не искат да управляват допълнителен цилиндър. Тази смес съдържа твърде много въглерод. Всъщност всеки защитен газ, използван за твърда тел, трябва да съдържа максимум 5% въглероден диоксид. Използването на по-големи количества води до металургия, която вече не се счита за сплав от клас L (клас L има съдържание на въглерод под 0,03%). Излишният въглерод в защитния газ може да образува хромни карбиди, които намаляват устойчивостта на корозия и механичните свойства. Саждите също могат да се появят върху повърхността на заваръчния шев.
Като странична бележка, когато избират метали за късо съединение GMAW за базови сплави от серия 300 (308, 309, 316, 347), производителите трябва да изберат клас LSi. LSi пълнителите имат ниско съдържание на въглерод (0,02%) и следователно са особено препоръчителни, когато има риск от междукристална корозия. По-високото съдържание на силиций подобрява свойствата на заваръчния шев, като например намокряне, за да помогне за изглаждане на короната на заваръчния шев и насърчават сливането на пръстите на крака.
Производителите трябва да бъдат внимателни, когато използват процеси на прехвърляне на късо съединение. Може да се получи непълно сливане поради гасене на дъгата, което прави процеса по-слаб за критични приложения. В ситуации с голям обем, ако материалът може да издържи своята входяща топлина (≥ 1/16 инча е приблизително най-тънкият материал, заварен с помощта на режим на импулсно пръскане), прехвърлянето с импулсно разпръскване ще бъде по-добър избор. Когато дебелината на материала и местоположението на заваръчния шев го поддържат, прехвърлянето със спрей GMAW е за предпочитане, тъй като осигурява по-последователно сливане.
Тези режими на висок топлопренос не изискват защитен газ He. За заваряване чрез разпръскване на сплави от серия 300 обичайният избор е 98% Ar и 2% реактивни елементи като CO2 или O2. Някои газови смеси могат също да съдържат малки количества N2. N2 има по-висок йонизационен потенциал и топлопроводимост, което насърчава омокрянето и позволява по-бързо движение или подобрена пропускливост;също така намалява изкривяването.
За GMAW с импулсен спрей, 100% Ar може да бъде приемлив избор. Тъй като импулсният ток стабилизира дъгата, газът не винаги изисква активни елементи.
Разтопеният басейн е по-бавен за феритни неръждаеми стомани и дуплексни неръждаеми стомани (съотношение 50/50 на ферит към аустенит). За тези сплави газова смес като ~70% Ar/~30% He/2% CO2 ще насърчи по-добро омокряне и ще увеличи скоростта на движение (вижте Фигура 3). Подобни смеси могат да се използват за заваряване на никелови сплави, но ще предизвикат образуването на никелови оксиди върху заваръчната повърхност ( например добавянето на 2% CO2 или O2 е достатъчно за увеличаване на съдържанието на оксид, така че производителите трябва да ги избягват или да са готови да отделят много време за тях).Абразивни, защото тези оксиди са толкова твърди, че телената четка обикновено не ги премахва).
Производителите използват телове от неръждаема стомана с флюсова сърцевина за заваряване извън място, тъй като системата от шлака в тези телове осигурява „рафт“, който поддържа заваръчната вана, докато се втвърдява. Тъй като съставът на флюса смекчава ефектите от CO2, телта от неръждаема стоманена сърцевина с флюс е предназначена за използване със 75% Ar/25% CO2 и/или 100% CO2 газови смеси. Докато флюсът - сърцевината с сърцевина може да струва повече на паунд, струва си да се отбележи, че по-високите скорости на заваряване във всички позиции и нивата на отлагане могат да намалят общите разходи за заваряване. В допълнение, флюсовата сърцевина използва конвенционален изход за постоянно напрежение, което прави основната система за заваряване по-евтина и по-малко сложна от импулсните GMAW системи.
За сплави от серии 300 и 400, 100% Ar остава стандартният избор за заваряване с газова волфрамова дъга (GTAW). По време на GTAW на някои никелови сплави, особено при механизирани процеси, могат да се добавят малки количества водород (до 5%), за да се увеличи скоростта на движение (имайте предвид, че за разлика от въглеродните стомани, никеловите сплави не са склонни към водородно напукване).
За заваряване на супердуплексни и супердуплексни неръждаеми стомани, 98% Ar/2% N2 и 98% Ar/3% N2 са съответно добър избор. Може да се добави и хелий за подобряване на омокряемостта с около 30%. При заваряване на супердуплексни или супердуплексни неръждаеми стомани целта е да се произведе съединение с балансирана микроструктура от приблизително 50% ферит и 50% аустенит. Тъй като образуването на микроструктурата зависи от скоростта на охлаждане и тъй като ВИГ заваръчната вана се охлажда бързо, излишъкът от ферит остава, когато се използва 100% Ar. Когато се използва газова смес, съдържаща N2, N2 се разбърква в разтопената вана и насърчава образуването на аустенит.
Неръждаемата стомана трябва да защити двете страни на съединението, за да се получи завършена заварка с максимална устойчивост на корозия. Неуспехът да се защити задната страна може да доведе до „озахаряване“ или обширно окисление, което може да доведе до повреда на спойка.
Стегнатите челни фитинги с постоянно отлично прилягане или плътно задържане в задната част на фитинга може да не изискват поддържащ газ. Тук основният проблем е да се предотврати прекомерното обезцветяване на засегнатата от топлината зона поради натрупване на оксид, което след това изисква механично отстраняване. Технически, ако температурата на задната страна надвишава 500 градуса по Фаренхайт, е необходим защитен газ. Въпреки това, по-консервативен подход е да се използват 300 градуса s Фаренхайт като праг. В идеалния случай подложката трябва да е под 30 PPM O2. Изключение е, ако задната част на заваръчния шев ще бъде издълбана, шлифована и заварена, за да се постигне пълно проникване на заваръчния шев.
Двата поддържащи газа по избор са N2 (най-евтиният) и Ar (по-скъпият). За малки агрегати или когато източниците на Ar са леснодостъпни, може да е по-удобно да се използва този газ и да не си заслужава спестяванията на N2. Може да се добави до 5% водород, за да се намали окисляването. Предлагат се различни търговски опции, но домашните опори и пречиствателни язовири са често срещани.
Добавянето на 10,5% или повече хром е това, което придава на неръждаемата стомана нейните неръждаеми свойства. Поддържането на тези свойства изисква добра техника при избора на правилния защитен газ за заваряване и защита на задната страна на съединението. Неръждаемата стомана е скъпа и има основателни причини да се използва. Няма смисъл да се опитвате да режете ъглите, когато става въпрос за защитен газ или да избирате добавъчни метали за това. Следователно, винаги има смисъл да работите с опитен дистрибутор на газ и специалист по добавъчен метал при избора на газ и добавъчен метал за заваряване на неръждаема стомана.
Бъдете в крак с последните новини, събития и технологии за всички метали от нашите два месечни бюлетина, написани изключително за канадски производители!
Сега с пълен достъп до дигиталното издание на Canadian Metalworking, лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Сега с пълен достъп до дигиталното издание на Made in Canada и Welding, лесен достъп до ценни индустриални ресурси.