Для зварювання нержавіючої сталі потрібен вибір захисного газу для збереження її металургійного складу та відповідних фізико-механічних властивостей. Звичайні елементи захисного газу для нержавіючої сталі включають аргон, гелій, кисень, вуглекислий газ, азот і водень (див. рис. 1). Ці гази поєднуються в різних співвідношеннях відповідно до потреб різних режимів доставки, типів дроту, основних сплавів, бажаного профілю валика та швидкості руху.
Через низьку теплопровідність нержавіючої сталі та відносно «холодну» природу металодугового зварювання за допомогою короткого замикання (GMAW), для процесу потрібна «потрійна суміш» газу, що складається з 85–90 % гелію (He), до 10 % аргону (Ar) і 2–5 % вуглекислого газу (CO2). Звичайна потрійна суміш містить 90 % He, 7-1/2 % Ar і 2-1/2% CO2. Високий потенціал іонізації гелію сприяє утворенню дуги після короткого замикання;У поєднанні з його високою теплопровідністю використання He збільшує плинність розплавленої ванни. Компонент Ar у Trimix забезпечує загальне екранування зварювальної ванни, тоді як CO2 діє як реактивний компонент для стабілізації дуги (дивіться Малюнок 2, щоб дізнатися, як різні захисні гази впливають на профіль зварювального валика).
Деякі потрійні суміші можуть використовувати кисень як стабілізатор, тоді як інші використовують суміш He/CO2/N2 для досягнення того самого ефекту. Деякі газорозподільники мають запатентовані газові суміші, які забезпечують обіцяні переваги. Дилери також рекомендують ці суміші для інших режимів трансмісії з таким же ефектом.
Найбільша помилка виробників полягає в тому, що вони намагаються закоротити нержавіючу сталь GMAW тією ж газовою сумішшю (75 Ar/25 CO2), що й м’яка сталь, зазвичай тому, що вони не хочуть керувати додатковим циліндром. Ця суміш містить забагато вуглецю. Фактично, будь-який захисний газ, який використовується для суцільного дроту, має містити максимум 5% вуглекислого газу. Використання більших кількостей призводить до металургії, яка більше не вважається сплавом класу L (марка L має вміст вуглецю нижче 0,03%). Надлишок вуглецю в захисному газі може утворювати карбіди хрому, які знижують корозійну стійкість і механічні властивості. Сажа також може з'являтися на поверхні зварювання.
До речі, під час вибору металів для замикання GMAW для базових сплавів серії 300 (308, 309, 316, 347) виробники повинні обирати марку LSi. Наповнювачі LSi мають низький вміст вуглецю (0,02%), тому їх особливо рекомендують, коли існує ризик міжкристалітної корозії. Більш високий вміст кремнію покращує властивості зварного шва, наприклад змочування, щоб допомогти сплющити корону зварного шва. і сприяти зрощенню на пальці ноги.
Виробникам слід проявляти обережність, використовуючи процеси передачі за короткого замикання. Через згасання дуги може виникнути неповне зварювання, що робить процес нерівномірним для критичних застосувань. У ситуаціях із великим об’ємом, якщо матеріал може витримувати нагрівання (≥ 1/16 дюйма – це приблизно найтонший матеріал, зварений за допомогою режиму імпульсного розпилення), кращим вибором буде передача імпульсним розпиленням. Якщо це підтримується товщиною матеріалу та місцем зварного шва, передача розпиленням GMAW є кращим, оскільки забезпечує більш послідовне злиття.
Для цих режимів високої теплопередачі не потрібен захисний газ He. Для зварювання розпиленням сплавів серії 300 загальним вибором є 98% Ar і 2% реактивних елементів, таких як CO2 або O2. Деякі газові суміші можуть також містити невеликі кількості N2. N2 має вищий потенціал іонізації та теплопровідність, що сприяє змочуванню та забезпечує швидший рух або покращену проникність;це також зменшує спотворення.
Для імпульсного розпилення GMAW 100% Ar може бути прийнятним вибором. Оскільки імпульсний струм стабілізує дугу, газ не завжди потребує активних елементів.
Розплавлена ​​ємність відбувається повільніше для феритних нержавіючих сталей і двосторонніх нержавіючих сталей (співвідношення фериту до аустеніту 50/50). Для цих сплавів така газова суміш, як ~70% Ar/~30% He/2% CO2, сприятиме кращому зволоженню та збільшенню швидкості руху (див. Малюнок 3). Подібні суміші можна використовувати для зварювання нікелевих сплавів, але спричинять утворення оксидів нікелю на поверхні шва ( наприклад, додавання 2% CO2 або O2 достатньо для збільшення вмісту оксиду, тому виробникам слід уникати їх або бути готовими витрачати на них багато часу).Абразив, оскільки ці оксиди настільки тверді, що дротяна щітка зазвичай їх не видалить).
Виробники використовують дріт з порошкової нержавіючої сталі для зварювання на місці, оскільки шлакова система в цих дротах забезпечує «полицю», яка підтримує зварювальну ванну під час її затвердіння. Оскільки склад флюсу пом’якшує вплив CO2, дріт з порошкової нержавіючої сталі розроблений для використання з газовими сумішами 75% Ar/25% CO2 та/або 100% CO2. -порошковий дріт може коштувати дорожче за фунт, варто зазначити, що вищі швидкості зварювання в усіх положеннях і швидкість наплавлення можуть зменшити загальні витрати на зварювання. Крім того, порошковий дріт використовує звичайний вихід постійної напруги постійного струму, що робить базову зварювальну систему менш дорогою та менш складною, ніж імпульсні системи GMAW.
Для сплавів серії 300 і 400 100% Ar залишається стандартним вибором для дугового зварювання в газовому вольфрамі (GTAW). Під час GTAW деяких нікелевих сплавів, особливо з механізованими процесами, можна додавати невеликі кількості водню (до 5%) для збільшення швидкості руху (зверніть увагу, що на відміну від вуглецевих сталей, нікелеві сплави не схильні до водневого розтріскування).
Для зварювання супердуплексних і супердуплексних нержавіючих сталей 98% Ar/2% N2 і 98% Ar/3% N2 є хорошим вибором відповідно. Гелій також можна додати для покращення змочуваності приблизно на 30%. Під час зварювання супердуплексних або супердуплексних нержавіючих сталей метою є отримання з’єднання зі збалансованою мікроструктурою приблизно 50% фериту та 50% аустеніту. Оскільки утворення мікроструктура залежить від швидкості охолодження, і оскільки зварювальна ванна TIG швидко охолоджується, при використанні 100% Ar залишається надлишок фериту. Коли використовується газова суміш, що містить N2, N2 проникає в розплавлену ванну та сприяє утворенню аустеніту.
Нержавіюча сталь має захистити обидві сторони з’єднання, щоб отримати готовий зварний шов із максимальною стійкістю до корозії. Незахист задньої сторони може призвести до «зацукровування» або значного окислення, що може призвести до руйнування припою.
Щільні стикові фітинги з незмінно відмінним приляганням або щільним утримуванням у задній частині фітинга можуть не вимагати допоміжного газу. Тут головна проблема полягає в запобіганні надмірному знебарвленню зони впливу тепла через накопичення оксиду, що потім потребує механічного видалення. Технічно, якщо температура задньої сторони перевищує 500 градусів за Фаренгейтом, потрібен захисний газ. Однак більш консервативний підхід полягає у використанні 300 градусів. s за Фаренгейтом як порогове значення. В ідеалі підкладка має бути нижче 30 PPM O2. Винятком є ​​випадки, коли задню частину зварного шва буде надроблено, відшліфовано та зварено для досягнення повного провару.
Двома вибраними допоміжними газами є N2 (найдешевший) і Ar (дорожчий). Для невеликих збірок або коли джерела Ar доступні, може бути зручніше використовувати цей газ і не варто заощаджувати N2. Щоб зменшити окислення, можна додати до 5% водню. Доступні різноманітні комерційні варіанти, але домашні опори та очисні дамби є поширеними.
Додавання 10,5% або більше хрому надає нержавіючій сталі властивості нержавіючої сталі. Для збереження цих властивостей необхідна хороша техніка вибору правильного зварювального захисного газу та захисту тильної сторони з’єднання. Нержавіюча сталь дорога, і є вагомі причини її використовувати. Немає сенсу намагатися зрізати кути, коли справа доходить до захисного газу чи вибору для цього наповнювача. Тому завжди має сенс працювати з кваліфікований газорозподільник і фахівець з присадки при виборі газу і присадки для зварювання нержавіючої сталі.
Будьте в курсі останніх новин, подій і технологій щодо всіх металів з наших двох щомісячних інформаційних бюлетенів, написаних виключно для канадських виробників!
Тепер із повним доступом до цифрової версії Canadian Metalworking, легким доступом до цінних галузевих ресурсів.
Тепер з повним доступом до цифрового видання Made in Canada і Welding, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.