+7 495 / 229-14-94

info@goodner.ru
С хорошей нержавейкой
надежнее

Сварка нержавеющих сталей

Выбор метода сварки зависит от марки стали и назначения, которые могут иметь различные механические и коррозионные свойства. При определении режимов сварки необходимо учитывать склонность основного металла и металла шва к растрескиванию, что связано с физическими свойствами и структурными изменениями, протекающими в процессе нагрева металла под сварку, процессами, протекающими во время плавления и застывания литого металла, и процессами, протекающими при охлаждении в сварном шве.

В тех случаях, когда требуется высокая коррозийная стойкость при сварке и последующей термической обработке сварных соединений, нужно применять такие режимы термической обработки, при которых обеспечиваются эти свойства.

Сварка нержавеющих сталей аустенитного класса (AISI 304, 321, 316, все стали 300-й и 200-й серий)

Аустенитные стали обладают пониженной температурой плавления, более низкой теплопроводностью и высоким коэффициентом линейного расширения, чем углеродистые стали. Поэтому при сварке этих нержавеющих сталей расплавление идет быстрее с большим перепадом температуры от сварного шва к остальному металлу. С повышением содержания углерода нестабилизированные титаном или ниобием стали при сварке приобретают склонность к межкристаллитной коррозии. Стабилизированные стали не склонны к межкристаллитной коррозии, но при повышении содержания углерода они могут приобретать способность к поражению ножевой коррозией концентрированной азотной кислоте.

Все это необходимо учитывать и особенно следить за скоростями сварки и охлаждения при сварке сталей первой группы. В тех случаях, когда требуется особо высокая коррозийная стойкость, сварные изделия из нестабилизированных сталей следует подвергать закалке при 1050-1150 °С с последующим быстрым охлаждением. Когда такая термическая обработка исключается, следует применять сталь с очень низким содержанием углерода или стабилизированные нержавеющие стали.

Так как аустенитные стали имеют высокий коэффициент линейного расширения, они при очень медленной сварке дают большое коробление. Поэтому целесообразно сварку вести с более высокими скоростями и быстрым охлаждением, что часто осуществляется благодаря применению охлаждающих накладок или накладок из меди и подкладок под сварной шов.

Сварка нержавеющих сталей ферритного класса (AISI 409, 430, 439)

При сварке этого типа сталей образуются хрупкие сварные швы, которые часто растрескиваются. Поэтому сварку сталей следует производить в подогретом состоянии при температуре примерно 200 °С, но разогрев металла во время сварки должен быть минимальным. При электродуговой сварке лучшие результаты, чем при газовой сварке. После сварки швы рекомендуется нагреть до 720-780 °С и быстро охладить.
Стали с 15-17% Cr иногда при сварке подкаливаются. Чтобы избежать этого, рекомендуется применять стали с присадкой титана или ниобия, а в случае стали с 13% Cr — с присадкой 1% Al.

Сварка хромистых нержавеющих сталей мартенситного класса (AISI 410, 420)

Хромистые нержавеющие стали склонны к подзакалке на воздухе, которая в сильной степени зависит от концентрации углерода. Лучше всего свариваются стали с очень низким содержанием углерода.

Хромистые стали обладают меньшей теплопроводностью, меньшим коэффициентом линейного расширения по сравнению с углеродистой сталью и способностью к подзакалке при охлаждении, что связанно с объемными изменениями и приводит к возникновению больших сварочных напряжений. Эти напряжения могут быть очень высокими и привести к появлению трещин и разрыву сварных соединений. Чтобы этого избежать и сгладить резкие перепады температур, металл подогревают перед сваркой до 250-350 °С.

В качестве электродов при сварке хромистых сталей чаще всего применяют аустенитные стали, у которых образуется более вязкий сварной шов.

Методы сварки

Методы сварки Толщины материала
Ручная дуговая сварка при толщине материала более 1,5 мм
Дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG) для сварки тонких листов и труб
Дуговая сварка плавящимся электродом в инертном газе / Сварка в среде активных газов (MIG/MAG) для листов толщиной
менее 0,8 мм 0,8-3,0 мм более 3,0 мм
импульсная дуговая сварка сварка короткой дугой сварка дугой со струйным переносом металла
Плазменная сварка может применяться для широкого диапазона толщины
Сварка сопротивления, точечная и роликовая сварка тонких листов при изготовлении фасонных деталей, например, при производстве воздуховодов, дымоходов.
Лазерная сварка
  • при необходимости получения прецизионной (высокоточной) конструкции, форма и размеры которой не должны меняться в результате сварки.
  • при изготовлении крупногабаритных конструкций малой жесткости или с труднодоступными швами.
  • при необходимости соединения трудно свариваемых материалов.

Последующая обработка сварных швов

На поверхности сварного соединения образуется пористый оксидный слой, содержащий в основном хром. Этот слой в значительной степени ослабляет стойкость соединения к коррозии. Хром оксидного слоя в основном материале возникает из стали, вследствие чего под оксидным слоем образуется зона со сниженным содержанием хрома. Если необходимо добиться такой же высокой стойкости сварного соединения к коррозии, как и у основного материала, оксидный слой и зону со сниженным содержанием хрома следует удалить, т.е. сварное соединение должно пройти последующую обработку.

Термообработка

В данном случае под термообработкой понимается растворение внутри стальной конструкции (более 100 ºС), с помощью которого сглаживаются возникшие различия присадочных материалов.

Травление

Травление является наиболее эффективным методом последующей обработки сварных швов. При правильном выполнении травление позволяет устранить и вредный оксидный слой, и зону со сниженным содержанием хрома. Травление выполняется путем погружения, поверхностного нанесения или покрытия пастой — в зависимости от условий.

Время травления аустенитного нержавеющего проката зависит от концентрации кислот, температуры, толщины окалины и сорта проката (т.н. кислотостойкий прокат требует более продолжительного времени обработки по сравнению с нержавеющим прокатом). Доведение степени шероховатости сварного шва до соответствующего показателя основного листа путем шлифования или полирования после травления еще более увеличивает стойкость конструкции к коррозии.

Таблица применимости электродов при сварке импортных нержавеющих сталей

EN ASTM Тип рекомендуемого электрода
1.4000 410S 739 S
1.4418 - 248SV
1.4307 304L 308/308L/MVR
1.4311 304LN
1.4301 304
1.4306 304L
1.4541 321 347/MVNb
1.4550 347
1.4432 316L 316/316L/SKR
1.4429 316LN
1.4436 316
1.4435 316L
1.4404 316L
1.4406 316LN
1.4401 316
1.4571 316Ti 318/SKNb
1.4438 317L 317L/SNR
1.4439 317LMN SLR
1.4460 329 453S
1.4362 S32304 2304
1.4462 S31803 2205
1.4410 S32750 2507/P100
1.4429 S31653 P6
1.4466 S31050 4466
1.4435 316L SKR-NF
1.4439 317LMN SLR-NF
1.4539 904L 904L
1.4547 S31254 P12-R
Также для сварки сплавов на основе Ni с нержавеющими или нелегированными сталями и для наплавки поверхности
1.4652 S32654 P16
1.4547 S31254 P54
1.4652 S32654 P54
Для наплавки поверхности нелегированной стали, соединительной сварки нержавеющей стали с нелегированной сталью и для сварки плакированных материалов 307/309L/P5
Для сталей, трудно поддающихся сварке (марганцовистых, инструментальных, жаропрочных), а так же для сварки нержавеющей стали с нелегированной сталью. P7/P9
Для сталей Incotel 600; 9% Ni. Также для сварки сплавов на основе Ni с нержавеющими или нелегированными сталями и для наплавки поверхности. P10
Для сварки сталей в областях применения, характеризующихся умеренно-высокими температурами. 309/ 253 MA-NF
Для сварки сталей в областях применения, характеризующихся высокими температурами. 310/ 253 MA/ 353 MA