Зварювання нержавіючих марок сталей

Сталі та сплави цього класу відзначаються доброю зварюваністю. Основними характеристиками зварюваності сталей є схильність до утворення тріщин і механічні властивості металу шва. Для нержавіючих марок сталей теплофізичні властивості та схильність шва до утворення гарячих тріщин разом із міжкристалітною корозією є основною проблемою, тому визначають деякі особливості їх зварювання.

Характерна для більшості сталей і сплавів низька теплопровідність значно змінює розподіл температур в шві та пришвовій зоні та високий коефіцієнт лінійного розширення обумовлюють при інших рівних умовах (спосіб зварювання, розкриття крайок та ін.) збільшення глибини проплавки основного металу і областей, нагрітих до різних температур та збільшення загальної пластичної деформації металу шву та пришвової зони, а з урахуванням підвищенного коефіцієнта теплового розширення збільшується і короблення конструкції. Тому для зменшення короблення виробів слід застосовувати способи і режими зварювання, які характеризуються максимальною концентрацією теплової енергії.

При зварюванні корозійностійких марок сталей різними способами для запобігання міжкристалітної корозії не слід допускати підвищення в металі шва вмісту вуглецю за рахунок забруднення їм зварювальних матеріалів, тривалого та багаторазового перебування металу зварного з'єднання в інтервалі критичних температур. В зв'язку з цим зварювання необхідно виконувати при найменшій погонній енергії, використовуючи механізовані способи зварювання, забезпечувати безперервність отримання шву.

На практиці зварювання нержавіючих марок сталей можливо виконувати за допомогою наступних способів зварювання:

Ручне дугове зварювання – виконується двома видами електродів: електродами для зварювання корозійностійких сталей та сплавів (табл.1) та електродами для зварювання жаростійких та жароміцних сталей та сплавів (табл.2). Застосовуються електроди переважно з основним покриттям. Із-за низької теплопровідності та високого електроопору швидкість плавлення, а отже і коефіцієнт наплавки електродів із стрижнями з високолегованих сталей та сплавів вище, ніж у електродів для зварювання вуглецевих та низьколегованих сталей. Водночас підвищений електроопір металу електродного стрижня обумовлює необхідність застосовувати при зварюванні занижених значень сили струму та зменшення довжини електродних стрижнів.

Зварювання, як правило, виконується постійним струмом зворотньої полярності. Хімічний склад і структура наплавленого металу електродів для зварювання корозійностійких марок сталей і сплавів відрізняється від складу та структури зварюваних матеріалів. Тому основними показниками при виборі таких електродів є забезпечення головних експлуатаційних характеристик зварних з'єднань (механічних властивостей, корозійної стійкості, жаростійкості, жароміцності), стійкості металу шву до утворення тріщин.

Дугове зварювання під шаром флюсу - це один із основних способів зварювання і використовується для товщин більше ніж 10мм і має велику перевагу перед ручним дуговим зварюванням покритими електродами у зв'язку стабільності составу і властивостей по всій довжині металу шва. Це досягається за рахунок рівномірності плавлення електродного дроту і основного металу по довжині шва, більш надійний захист зони зварювання. Зварні шви легують за допомогою флюсу та дроту (табл.3). Зварювання необхідно виконувати на підвищених швидкостях (краще формувати зворотній валик, більше проплавляти).

Зварювання в захисних газах плавким та неплавким електродом. У якості захисних газів використовують інертні (аргон, гелій) та активні (вуглекислий) газ, а також їх різні суміші. Застосування інертних газів суттєво збільшує стабільність горіння дуги і значно розширюють технологічні можливості дуги. При зварюванні в інертних газах мінімальний вигар легуючих елементів, що дуже важливо при зварюванні цього класу сталей.

Можливість зварювання за один прохід залежить від форми шва і є важливою технологічною перевагою таких способів зварювання як: лазерне, електронно-променеве та електрошлакове зварювання. У електрошлакового зварюваня є одна особливість занижена чутливість до утворення гарячих тріщин, що дозволяє отримувати чисті аустенітні шви без тріщин. Це обумовлене специфічними властивостями електрошлакового зварювання. Але мала швидкість зварювання та концентрація нагріву збільшує час перебування металу шва при підвищенних температурах, збільшує його перегрів та ширину пришвової зони.

Плазмове зварювання. Велика перевага плазмового зварювання - це мала витрата захисного газу. Отримання плазмових струй різного перерізу та змінавідстані від пальника до виробу значно розширюють технологічні можливості цього способу.

Точкове контактне зварювання і шовне зварювання використовують для деталей товщиною 0,05-6 мм, при цьому співвідношення товщин зварюваних матеріалів повинно бути не більше 5:1.