Заваряване на неръждаема стомана

Заваряването на неръждаема стомана изисква допълнително внимание към свойствата на материала, контрола на топлината и чистотата, за да се избегнат дефекти като изкривяване, напукване и чувствителност. По време на заваряването температурите на неръждаемата стомана в близост до заваръчния шев достигат нива, при които настъпват микроструктурни трансформации, поради което ВИГ заваряването е най-разпространената техника поради своята прецизност и пригодност за характеристиките на неръждаемата стомана.

 

Описание

 

Неръждаемата стомана се категоризира в различни видове въз основа на нейната микроструктура и състав, които влияят на нейните механични свойства, устойчивост на корозия и заваряемост. Основните видове са аустенитни, феритни, мартензитни, дуплексни и-втвърдяващи се неръждаеми стомани и всеки тип има специфични съображения за заваряване и подходящи техники за заваряване поради разликите в топлопроводимостта, термичното разширение и чувствителността към дефекти като напукване или сенсибилизация.

 

 

Видове неръждаема стомана и техники за заваряване

 

Неръждаемите стомани са сплави на базата на желязо-, съдържащи 15% или повече хром заедно с определен процент никел, което може да осигури изключителна-устойчивост на корозия. Съдържанието на хром може да се регулира заедно с други легиращи елементи, за да отговаря на специфични изисквания за крайна употреба или производство, а по-долу е преглед на най-често срещаните видове неръждаема стомана.

 

• √Аустенитна неръждаема стомана

Високо съдържание на хром (16-26%) и никел (6-22%), често с молибден (напр. 304, 316). Той е немагнитен, има отлична устойчивост на корозия и добра формоспособност и е склонен към сенсибилизация (утаяване на карбид), ако е изложен на 450-850 градуса за продължителни периоди, което води до междукристална корозия. Освен това има голямо термично разширение и ниска топлопроводимост, което увеличава риска от изкривяване. Популярните класове са 304, 304L (ниско въглерод), 316, 316L (ниско въглерод), 321 (стабилизиран с титан). Благодарение на добрата си устойчивост на корозия, те се използват широко в хранително-вкусовата промишленост, химическите резервоари, тръбопроводите, строителството, инфраструктурата, телекомуникациите и медицината.

Подходящи техники за заваряване

1. 1. TIG заваряването (GTAW) е силно препоръчително за тънки профили и критични приложения поради прецизен контрол на топлината, минимизиране на чувствителността и изкривяването. Използвайте аргон или аргон-хелиев защитен газ.
2. 2. MIG/MAG заваряването (GMAW) е по-подходящо за по-дебели секции и по-бързо производство, като се използва три-смесен газ (аргон, хелий, CO2) за стабилизиране на дъгата и може да намали разпръскването.
3. 3. Заваряването с пръчково заваряване (SMAW) обикновено се използва за ремонти на място или не-критични приложения с ниско-въглеродни електроди (напр. E308L за 304L).

•  
• √Феритна неръждаема стомана

Високо съдържание на хром (10,5-30%), ниско съдържание на никел и въглерод (напр. 430), той е магнитен, умерена устойчивост на корозия и по-ниска цена от аустенитните класове. Междувременно е по-малко склонен към сенсибилизация, но е податлив на растеж на зърна и крехкост при високи температури и има по-ниско термично разширение от аустенитните класове, което намалява риска от изкривяване. Общите класове са 409, 430, 439 и този тип феритни метали се използват широко за автомобилни изпускателни системи, кухненски уреди и промишлено оборудване.

Подходящи техники за заваряване:

1. 1. TIG заваряването (GTAW) е подходящо за тънки профили и високо-качествени заварки, които могат да осигурят добър контрол върху входящата топлина, за да се предотврати растежа на зърната.
2. 2. MIG/MAG заваряване (GMAW) ефективно за по-дебели материали и по-бързо заваряване. Използвайте аргонов -защитен газ с нисък CO2, за да избегнете прекомерно окисляване.
3. 3. Заваряване с пръчка (SMAW), приемливо за не-критични приложения с подходящи електроди (напр. E430).

 

• √Мартензитна неръждаема стомана

Високо съдържание на хром (11,5-18%), умерен въглерод и ниско съдържание на никел (напр. 410), и той е магнитен, висока якост и твърдост, но по-ниска устойчивост на корозия в сравнение с други видове. Поради това е податлив на пукнатини, предизвикани от водород-и изисква предварително нагряване и топлинна обработка след заваряване, за да се избегне крехкостта. Има висока топлопроводимост и по-ниско термично разширение. Общите степени са 410, 420, 440 и се използват широко за хирургически инструменти и турбинни лопатки.

Подходящи техники за заваряване:

1. 1. TIG заваряване (GTAW), подходящо за прецизност и контрол на входящата топлина чрез използване на защитен газ аргон.
2. 2. Stick Welding (SMAW), широко използван за ремонти или по-дебели секции със съответстващи електроди (напр. E410).
3. 3. MIG/MAG заваряване (GMAW), по-рядко срещано, но може да се използва за по-дебели материали с контролирани параметри.

 

• √Дуплекс от неръждаема стомана

Балансирана смес от аустенит и ферит с високо съдържание на хром (20-30%), молибден и азот (напр. 2205) и съчетава висока якост и отлична устойчивост на корозия, особено в хлоридни среди. Въпреки това е податлив на образуване на сигма фаза (крехък интерметален), ако е неправилно заварен при високи температури. Има умерено термично разширение и проводимост. Общите класове са 2205, 2507 и т.н. и те се използват широко в нефтопроводи и газопроводи, химическа обработка, морска среда.

Подходящи техники за заваряване:

1. 1. TIG заваряване (GTAW), идеално за високо-качествени заварки с контролирано подаване на топлина, за да се избегне образуването на сигма фаза чрез използване на аргон или аргон-азот като защитен газ.
2. 2. MIG/MAG заваряване (GMAW), подходящо за по-дебели профили с подходящ защитен газ (аргон-хелиева смес с нисък CO2).
3. 3. Stick Welding (SMAW) за полево заваряване с дуплекс-специфични електроди (напр. E2209).

 

• √Утаяване-Втвърдяваща се неръждаема стомана

Съдържа легиращи елементи като алуминий, мед или ниобий за укрепване чрез термична обработка (напр. 17-4 PH) и има висока якост и умерена устойчивост на корозия, което изисква контролирано заваряване, за да се избегне свръх-стареене или загуба на механични свойства. Популярните класове са 17-4 PH, 15-5 PH и се използват широко за аерокосмически компоненти, ядрени реактори, крепежни елементи с висока якост.

Подходящи техники за заваряване:

1. 1. TIG заваряване (GTAW) за прецизност и минимално влагане на топлина за запазване на механичните свойства.
2. 2. MIG/MAG заваряване (GMAW), подходящо за по-дебели профили с контролирани параметри.

 

 

Съображения за заваряване на неръждаема стомана

 

Неръждаемата стомана има висока топлопроводимост и ниско термично разширение, което води до по-висок риск от изкривяване и изкривяване по време на заваряване. Плюс това, той е склонен към сенсибилизация (загуба на устойчивост на корозия), ако е изложен на високи температури за твърде дълго време, особено в аустенитни класове като 304 и 316. За да избегне тези дефекти при заваряване, заварчикът трябва да вземе предвид следните аспекти:

 

• √Предварително-почистване

Почистете заваръчната фуга от замърсители като бои, масло, грес, грундове, режещи съединения и други въглеводороди. Такива замърсители могат да въведат въглерод в заваръчния шев, да влошат устойчивостта на корозия и да отслабят съединението. Много важна бележка е, че заварчикът трябва да използва специална четка от неръждаема стомана, за да почисти фугата и се уверете, че не използвате четка, използвана преди за въглеродна стомана, защото това може да замърси детайла от неръждаема стомана.

• √Избор на пълнител

Избор на подходящ пълнежен материал в зависимост от обема на работа, като той трябва да съответства на марката неръждаема стомана, като постига почти същите свойства.

• √Проектиране на заварени съединения

Дизайнът на заваръчната връзка допълва структурата на заваръчния шев, техниката на заваряване и материала и е един от основните фактори, които ще определят здравината и качеството на заваръчните съединения. Следователно е изключително важно да се разберат силите, приложени към заваръчните шевове, и интегрирането на това в дизайна на съединението ще предотврати структурна повреда.

• √Избор на степен

Избор на клас, различните класове (напр. аустенитни, феритни, мартензитни, дуплексни) се държат различно, ниско{2}}въглеродни класове (напр. 304L, 316L) могат да сведат до минимум риска от утаяване на карбид и междукристална корозия.

• √Контрол на входящата топлина

Контрол на входящата топлина, прекомерната топлина може да причини растеж на зърната, изкривяване и загуба на устойчивост на корозия и е разумно да използвате ниска входяща топлина и да избягвате продължителното излагане на високи температури. Като цяло заваръчният ток трябва да бъде с около 20% по-малък, отколкото за въглеродната стомана, за да се предотврати корозия.

• √Защитен газ

Защитен газ, изборът на защитен газ при процеси като MIG и TIG заваряване е от решаващо значение за защитата на заваръчната вана от замърсяване. Правилният състав на защитния газ ще намали риска от дефекти на заварката и ще подобри цялостния резултат от заварката.

 

Следователно, за да направи добро заваряване, опитен заварчик трябва да вземе под внимание цялостен параметър, включително клас неръждаема стомана, техника на заваряване, вложена топлина, защитен газ, захранване, ъгъл на горелката, скорост на движение и скорост на отлагане. Само ефективно използване на тези параметри на заваряване, заварчикът може да постигне високо и постоянно качество на заварките.

 

Дефекти и профилактика

 

Най-често срещаните дефекти при заваряване на неръждаема стомана включват пукнатини, порьозност, шлакови включвания, липса на топене, непълно проникване, подрязвания, пръски и изкривяване, заедно със замърсяване от железни частици, топлинни нюанси и разпадане на заваръчния шев. Тези дефекти намаляват механичните свойства на заваръчния шев и устойчивостта на корозия и могат да произтичат от неправилно почистване, неправилни настройки на електрод/газ, прекомерно подаване на топлина или ниска топлопроводимост.

 

• √Изкривяване

Неръждаемата стомана има ниска топлопроводимост и голямо термично разширение, което я прави податлива на деформация. Прекомерното влагане на топлина по време на заваряване или бърза промяна в температурата поставя метала под напрежение, което води до изкривяване при охлаждането му. Най-често срещаното решение е да се намали входящата топлина, като същевременно се избягва лошото качество на заваръчния шев поради непълно сливане между детайлите, а друго решение е да се създаде радиатор чрез затягане на мед или месинг зад или до заваръчния шев, абсорбирайки ненужната топлина.

 

• √Напукване

Напукване може да възникне по време или след заваряване и може да бъде повлияно от висок термичен стрес или неподходящи скорости на охлаждане.

Има два основни вида крекинг: горещ крекинг и студен крекинг. Горещи пукнатини се случват по време на втвърдяването на процеса на заваряване поради прекомерно количество примеси като сяра или фосфор в заваръчния шев, което може да понижи точката на топене на определени зони, което води до образуване на пукнатини, докато металът се втвърдява. Често се случва в зони с висока-температура на заваръчния шев. Студено напукване възниква, след като заваръчният шев се е охладил за известно време, вариращо от няколко часа до няколко дни, и често се причинява от остатъчно напрежение, останало в метала след заваряването, или от водород, който се абсорбира в заваръчния шев. За да предотвратите напукване, е разумно да използвате правилните пълнители и да контролирате много внимателно скоростта на охлаждане, като междувременно предварителното загряване на основния материал може да бъде добър начин за намаляване на топлинния стрес преди заваряване.

 

• √Порьозност

Това е дефект, при който газови джобове са уловени в заваръчните шевове, което води до малки празнини или кухини, и често се причинява от замърсители като мръсотия, масло, ръжда, които могат да въведат газове в заваряването. След това тези газове се улавят в разтопената заваръчна вана, образувайки празнини, докато металът се охлажда. Използването на неподходящ защитен газ също може да причини порьозност. Влажността и влагата върху основния материал или пълнителите могат да се изпарят по време на заваряване, създавайки газови мехурчета в заваръчния шев. Ето защо е важно да поддържате основния материал и пълнежните пръти чисти и сухи и да използвате правилния защитен газ, за ​​да поддържате постоянен поток през целия процес на заваряване.

 

• √Лош синтез

Лошото сливане се случва, когато заваръчният метал не се слее правилно с основния материал и създава слаби места във връзката, където двата материала не са напълно съединени. Това може сериозно да намали общата здравина на заваръчния шев и да увеличи риска от повреда. Този дефект често се причинява от недостатъчна топлина, неправилен ъгъл на заваряване, висока скорост на движение.

 

• √Заваръчни пръски

Те са малки капчици разтопен метал, които се изтласкват от заваръчната вана по време на заваряване и всъщност не отслабват заваръчния шев. Те обаче влияят на външния вид, което може да доведе до ненужна работа след третиране. Пръските често се причиняват от високи настройки на тока, които могат да доведат до прекомерно пръскане, тъй като разтопеният метал се изхвърля бурно от заваръчната вана. Неправилната дължина на дъгата и неподходящият защитен газ също могат да причинят пръски по време на заваряване на неръждаема стомана. Поради това е важно да се намали разпръскването, да се коригират текущите настройки и да се поддържа стабилна дъга, като междувременно се използва правилният защитен газ с постоянен поток през целия заваръчен шев.

 

 

Заваряването на неръждаема стомана изисква внимание към много параметри като свойства на материала, защитен газ, пълнители, входяща топлина и чистота, за да се избегнат дефекти като изкривяване, напукване и чувствителност. Опитните заварчици на Fabmann следват най-добрата практика, за да настроят машината с правилен волтаж, ампераж и знаят как да заваряват с правилна скорост на движение въз основа на дебелината на материала от неръждаема стомана и типа неръждаема стомана, за да постигнат висококачествени устойчиви на корозия-заварки. Fabmann доставя висококачествени скоби от неръждаема стомана по поръчка за индустрията за слънчева енергия, машинни части ивентилационни капациза сектора на жилищното строителство.