Працювати з нержавіючою сталлю не обов’язково складно, але її зварювання вимагає ретельної уваги до деталей. Вона не розсіює тепло, як м’яка сталь або алюміній, і може втратити корозійну стійкість, якщо її нагрівати занадто багато. Найкращі методи допомагають підтримувати її стійкість до корозії. Зображення: Miller Electric
Корозійна стійкість нержавіючої сталі робить її привабливим вибором для багатьох важливих застосувань у трубах, у тому числі для харчових продуктів і напоїв високої чистоти, фармацевтичної промисловості, посудин високого тиску та нафтохімічних застосувань. Однак цей матеріал не розсіює тепло, як м’яка сталь або алюміній, і неправильне зварювання може знизити його стійкість до корозії. Застосування надто великої кількості тепла та використання неправильного наповнювача є двома причинами.
Дотримання деяких найкращих практик для зварювання нержавіючої сталі може допомогти покращити результати та гарантувати, що метал збереже свою стійкість до корозії. Крім того, модернізація процесу зварювання може принести переваги продуктивності без шкоди для якості.
Під час зварювання нержавіючої сталі вибір присадного металу має вирішальне значення для контролю вмісту вуглецю. Присадкові метали, які використовуються для зварювання труб із нержавіючої сталі, мають підвищувати ефективність 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 сплавів з низьковуглецевою нержавіючої сталі. Зварювання низьковуглецевого основного металу зі стандартними присадними металами збільшує вміст вуглецю в зварному з’єднанні, збільшуючи ризик корозії. Уникайте присадних металів, позначених «H», оскільки вони забезпечують вищий вміст вуглецю та призначені для застосувань, що вимагають більшої міцності при підвищених навантаженнях. температури.
Під час зварювання нержавіючої сталі також важливо вибирати присадний метал із низьким вмістом елементів (також відомих як домішки). Це залишкові елементи в сировині, що використовується для виробництва присадних металів, зокрема сурма, миш’як, фосфор і сірка. Вони можуть значно вплинути на корозійну стійкість матеріалу.
Оскільки нержавіюча сталь дуже чутлива до надходження тепла, підготовка з’єднання та правильне складання відіграють ключову роль у контролі нагрівання для збереження властивостей матеріалу. Через зазори між деталями або нерівномірне прилягання пальник має залишатися в одному місці довше, і для заповнення цих проміжків потрібно більше присадочного металу. Це може спричинити накопичення тепла в ураженій зоні, що може перегріти деталь. Погане прилягання також може ускладнити усунення зазору та отримання необхідного провару швів. Подбайте про те, щоб забезпечити щоб деталі максимально ідеально підходили до нержавіючої сталі.
Чистота цього матеріалу також дуже важлива. Дуже невелика кількість забруднень або бруду в зварних з’єднаннях може спричинити дефекти, які знижують міцність і корозійну стійкість кінцевого продукту. Щоб очистити основу перед зварюванням, використовуйте спеціальну щітку з нержавіючої сталі, яка не використовувалася для вуглецевої сталі або алюмінію.
У нержавіючої сталі сенсибілізація є основною причиною втрати стійкості до корозії. Це може статися, коли температура зварювання та швидкість охолодження занадто сильно коливаються, змінюючи мікроструктуру матеріалу.
Цей зовнішній зварний шов на трубі з нержавіючої сталі, зварений за допомогою GMAW і регульованого осадження металу (RMD) без зворотного промивання кореневого проходу, за зовнішнім виглядом і якістю схожий на зварні шви, виконані за допомогою зворотного промивання GTAW.
Ключовою частиною корозійної стійкості нержавіючої сталі є оксид хрому. Але якщо вміст вуглецю в зварному шві занадто високий, утворюється карбід хрому. Він зв’язує хром і перешкоджає утворенню потрібного оксиду хрому, який забезпечує стійкість нержавіючої сталі до корозії. 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 присадний метал з низьким вмістом вуглецю для зварювання нержавіючої сталі. Однак інколи потрібен вуглець для забезпечення міцності для певних застосувань. Контроль нагрівання особливо важливий, коли низьковуглецевий наповнювач не є варіантом.
Мінімізуйте час, протягом якого зварювальний шов і зона термічного впливу залишаються при підвищених температурах — зазвичай вважається від 950 до 1500 градусів за Фаренгейтом (500 — 800 градусів за Цельсієм). Чим менше часу паяння витрачається в цьому діапазоні, тим менше тепла воно виділяє. Завжди перевіряйте та спостерігайте за міжпрохідною температурою під час процедури пайки.
Іншим варіантом є використання металів-наповнювачів, розроблених із такими легуючими компонентами, як титан і ніобій, щоб запобігти утворенню карбіду хрому. Оскільки ці компоненти також впливають на міцність і в’язкість, ці метали-наповнювачі не можна використовувати в усіх сферах застосування.
Газовольфрамове дугове зварювання (GTAW) для кореневого проходу є традиційним методом зварювання труб з нержавіючої сталі. Зазвичай для цього потрібна зворотна продувка аргоном, щоб запобігти окисленню на тильній стороні зварного шва. Проте 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 газової дугового зварювання (GMAW) традиційно використовуються аргон і вуглекислий газ, суміш аргону та кисню або суміш трьох газів (гелій, аргон і вуглекислий газ). Як правило, ці суміші в основному містять аргон або гелій і менше 5% вуглекислого газу, оскільки вуглекислий газ сприяє збільшенню вуглецю в зварювальній ванні та підвищує ризик сенсибілізації. Чистий аргон не рекомендується для GMAW на нержавіючій 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.
Оскільки процеси GMAW розвивалися, вони спростили зварювання труб і труб з нержавіючої сталі. У той час як для деяких застосувань все ще можуть знадобитися процеси GTAW, передові процеси з дротом можуть забезпечити подібну якість і вищу продуктивність у багатьох сферах застосування з нержавіючої сталі.
Внутрішні зварні шви з нержавіючої сталі, виготовлені за допомогою GMAW RMD, подібні за якістю та зовнішнім виглядом до відповідних зварних швів зовнішньої сторони.
Кореневий прохід із використанням модифікованого процесу GMAW короткого замикання, такого як регульоване осадження металу Міллера (RMD), усуває зворотне промивання в деяких застосуваннях з аустенітною нержавіючої сталі. Кореневий прохід RMD може супроводжуватися імпульсним проходом GMAW або дуговим зварюванням із порошковим сердечником — зміна, яка економить час і гроші порівняно з використанням GTAW із зворотною продувкою, особливо на великих трубах​​.
RMD використовує точно контрольовану передачу металу за короткого замикання для створення спокійної, стабільної дуги та зварювальної ванни. Це забезпечує меншу ймовірність холодних перемикань або відсутність проплавлення, менше бризок і більш якісний проход кореня труби. Точно контрольована передача металу також забезпечує рівномірне осадження крапель, полегшуючи контроль зварювальної ванни, а отже, підведення тепла та швидкість зварювання.
Нетрадиційні процеси можуть підвищити продуктивність зварювання. При використанні RMD швидкість зварювання може складати від 6 до 12 дюймів/хв. Оскільки цей процес підвищує продуктивність без додаткового нагрівання деталей, він допомагає зберегти властивості та корозійну стійкість нержавіючої сталі. Знижене підведення тепла в процесі також допомагає контролювати деформацію підкладки.
Цей імпульсний процес GMAW забезпечує меншу довжину дуги, вужчі конуси дуги та менше введення тепла, ніж звичайна передача імпульсів розпилення. Оскільки процес замкнутий, дрейф дуги та варіації відстані між наконечником і деталлю практично виключаються. Це забезпечує легший контроль за зварюванням на місці та поза місцем. Нарешті, з’єднання імпульсного GMAW для заливного та верхнього валика з RMD для кореневого валика дозволяє процедуру зварювання. виконуватися з використанням одного дроту та одного газу, усуваючи час перемикання процесу.
Tube & Pipe Journal став першим журналом, присвяченим обслуговуванню трубної промисловості у 1990 році. Сьогодні він залишається єдиним виданням у Північній Америці, присвяченим галузі, і став найбільш надійним джерелом інформації для трубних професіоналів.
Тепер із повним доступом до цифрової версії The FABRICATOR, легким доступом до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання The Tube & Pipe Journal тепер повністю доступне, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Насолоджуйтеся повним доступом до цифрового видання журналу STAMPING Journal, який містить останні технологічні досягнення, найкращі практики та галузеві новини для ринку металевого штампування.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The Fabricator en Español, легким доступом до цінних галузевих ресурсів.