С нержавеющей сталью не обязательно сложно работать, но ее сварка требует особого внимания к деталям. Она не рассеивает тепло, как мягкая сталь или алюминий, и может потерять некоторую коррозионную стойкость, если вы нагреете ее слишком сильно. Лучшие методы помогают сохранить ее коррозионную стойкость. Изображение: Miller Electric
Коррозионная стойкость нержавеющей стали делает ее привлекательным выбором для многих критически важных применений труб, включая высокочистые продукты питания и напитки, фармацевтику, сосуды под давлением и нефтехимию. Однако этот материал не рассеивает тепло, как мягкая сталь или алюминий, а неправильная сварка может снизить его коррозионную стойкость. Применение слишком большого тепловложения и использование неправильного присадочного металла являются двумя причинами.
Соблюдение некоторых передовых методов 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 характеристики сварки и соответствовать требованиям применения.
Ищите присадочные металлы с обозначением «L», такие как ER308L, так как они обеспечивают более низкое максимальное содержание углерода, что помогает поддерживать коррозионную стойкость низкоуглеродистых сплавов нержавеющей стали. Сварка низкоуглеродистого основного металла со стандартными присадочными металлами увеличивает содержание углерода в сварном соединении, увеличивая риск коррозии.
При сварке нержавеющей стали также важно выбирать присадочный металл с низким содержанием микроэлементов (также известных как примеси). Это остаточные элементы в сырье, используемом для изготовления присадочных металлов, включая сурьму, мышьяк, фосфор и серу. Они могут сильно повлиять на коррозионную стойкость материала.
Поскольку нержавеющая сталь очень чувствительна к подводимому теплу, подготовка соединения и правильная сборка играют ключевую роль в контроле тепла для сохранения свойств материала. Из-за зазоров между деталями или неравномерной посадки горелка должна оставаться в одном месте дольше, и для заполнения этих зазоров требуется больше присадочного металла. Это может привести к накоплению тепла в затронутой области, что может привести к перегреву детали.
Чистота этого материала также очень важна. Очень небольшое количество загрязнений или грязи в сварных соединениях 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 углеродистой стали или алюминия.
В нержавеющей стали сенсибилизация является основной причиной потери коррозионной стойкости. Это может произойти, когда температура сварки и скорость охлаждения слишком сильно колеблются, что приводит к изменению микроструктуры материала.
Этот наружный шов на трубе из нержавеющей стали, сваренный с использованием GMAW и регулируемого наплавления металла (RMD) без обратной промывки корневого шва, аналогичен по внешнему виду и качеству сварным швам, выполненным с обратной промывкой GTAW.
Ключевой частью коррозионной стойкости нержавеющей стали является оксид хрома. Но если содержание углерода в сварном шве слишком велико, образуется карбид хрома. Они связывают хром и предотвращают образование желаемого оксида хрома, который придает нержавеющей стали коррозионную стойкость. Если оксида хрома недостаточно, материал не будет иметь желаемых свойств, и возникнет коррозия.
Предотвращение сенсибилизации сводится к выбору присадочного металла и контролю подвода тепла. Как упоминалось ранее, важно выбирать присадочный металл с низким содержанием углерода для сварки нержавеющей стали. Однако иногда углерод требуется для обеспечения прочности в определенных случаях. Регулирование нагрева особенно важно, когда низкоуглеродистые присадочные металлы не подходят.
Сведите к минимуму время, в течение которого сварной шов и зона термического влияния остаются при повышенных температурах — обычно это от 950 до 1500 градусов по Фаренгейту (от 500 до 800 градусов по Цельсию). Чем меньше времени пайка проходит в этом диапазоне, тем меньше тепла она выделяет. Всегда проверяйте и соблюдайте межпроходную температуру в процессе пайки.
Другим вариантом является использование присадочных металлов с легирующими компонентами, такими как титан и ниобий, для предотвращения образования карбида хрома. Поскольку эти компоненты также влияют на прочность и ударную вязкость, эти присадочные металлы не могут использоваться во всех областях применения.
Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) для корневого шва является традиционным методом сварки труб из нержавеющей стали. Обычно для этого требуется обратная продувка аргоном, чтобы предотвратить окисление на обратной стороне сварного шва. Однако использование процессов сварки проволокой в ​​трубах из нержавеющей стали становится все более распространенным. В этих случаях важно понимать, как различные защитные газы влияют на коррозионную стойкость материала.
При сварке нержавеющей стали с использованием процесса дуговой сварки металлическим газом (GMAW) традиционно используются аргон и диоксид углерода, смесь аргона и кислорода или смесь трех газов (гелий, аргон и диоксид углерода). Обычно эти смеси содержат в основном аргон или гелий и менее 5% диоксида углерода, поскольку диоксид углерода поставляет углерод в сварочную ванну и увеличивает риск сенсибилизации. Чистый аргон не рекомендуется для GMAW на нержавеющей стали.
Порошковая проволока для нержавеющей стали предназначена для работы с традиционной смесью 75% аргона и 25% двуокиси углерода. Флюс содержит ингредиенты, предназначенные для предотвращения загрязнения сварного шва углеродом из защитного газа.
По мере развития процессов GMAW они упростили сварку труб и труб из нержавеющей стали. Хотя для некоторых применений все еще может потребоваться процесс GTAW, усовершенствованные процессы с проволокой могут обеспечить аналогичное качество и более высокую производительность во многих случаях применения нержавеющей стали.
Сварные швы из нержавеющей стали с внутренним диаметром, выполненные с помощью GMAW RMD, по качеству и внешнему виду аналогичны соответствующим швам по внешнему диаметру.
Корневой проход с использованием модифицированного процесса GMAW с коротким замыканием, такого как регулируемое осаждение металла Миллера (RMD), устраняет обратную промывку в некоторых случаях применения с аустенитной нержавеющей сталью. За корневым проходом RMD может следовать импульсная GMAW или дуговая сварка с флюсовой проволокой для заполнения и закрытия — изменение, которое экономит время и деньги по сравнению с использованием GTAW с обратной продувкой, особенно на трубах большего размера​​.
RMD использует точно контролируемый перенос металла при коротком замыкании для получения спокойной, стабильной дуги и сварочной ванны. Это снижает вероятность образования холодных наплывов или несплавления, меньшее разбрызгивание и более высокое качество корневого шва трубы. Точно контролируемый перенос металла также обеспечивает равномерное осаждение капель и более легкий контроль сварочной ванны и, следовательно, подводимого тепла и скорости сварки.
Нетрадиционные процессы могут повысить производительность сварки. При использовании RMD скорость сварки может составлять от 6 до 12 дюймов/мин. Поскольку процесс повышает производительность без дополнительного нагрева деталей, он помогает сохранить свойства и коррозионную стойкость нержавеющей стали. Уменьшение тепловложения в процессе также помогает контролировать деформацию подложки.
Этот процесс импульсного GMAW обеспечивает более короткую длину дуги, более узкие конусы дуги и меньший подвод тепла, чем традиционный перенос импульса распыления. Поскольку процесс является замкнутым, дрейф дуги и изменения расстояния между наконечником и заготовкой практически исключены. Это упрощает управление сварочной ванной для сварки на месте и без него.
Pipe & Tube Memphis 2022 — это конференция для профессионалов, работающих в области бесшовных технологий и сварки. Ни одно другое мероприятие в Северной Америке не собирает так много руководителей трубопроводов для обмена опытом. Не пропустите!
Теперь с полным доступом к цифровому изданию The FABRICATOR, легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Цифровое издание The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступно, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный доступ к цифровой версии журнала STAMPING Journal, в котором представлены последние технологические достижения, передовой опыт и отраслевые новости для рынка штамповки металлов.
Теперь с полным доступом к цифровому изданию The Fabricator en Español вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.