Известная своей коррозионной стойкостью и выдающейся долговечностью, нержавеющая сталь может выдерживать суровые условия, с которыми мало какие металлы могут сравниться. Это делает его идеальным для целого ряда отраслей — от медицинского оборудования до химической обработки.
Однако при работе с металлом часто требуется сварка для изготовления сложных форм, возведения крупных конструкций или усиления важных компонентов конструкции.
Обладает ли нержавеющая сталь преимуществами после сварки, и являются ли сварные швы с использованием нержавеющей стали прочными и надежными?
Это руководство охватывает все, от свариваемости нержавеющей стали до идеальных методов сварки и присадочных материалов для различных марок и форм нержавеющей стали, представленных на рынке.
Итак, можно ли сваривать нержавеющую сталь?
Сварка нержавеющей стали мало чем отличается от сварки других металлов.
Однако при сварке нержавеющей стали необходимо тщательно контролировать циклы нагрева и охлаждения, чтобы избежать роста зерен или снижения прочности стали.
Воздействие на нержавеющую сталь высоких температур, например, при сварке, может привести к соединению хрома в стали с углеродом.
Без этого хрома слой оксида хрома, который обеспечивает характерную коррозионную стойкость и стойкость к пятнам, которыми известна нержавеющая сталь, не может самовосстанавливаться.
Вы также должны сочетать присадочные металлы со свариваемыми материалами, чтобы обеспечить прочный сварной шов и сохранить коррозионную стойкость сварных точек.
Какие методы сварки лучше всего подходят для нержавеющей стали?
Большинство методов сварки хорошо работают с нержавеющей сталью, если вы позаботитесь о том, чтобы учесть присадочный материал и температурные требования к металлам, которые вы соединяете.
Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) или дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW)
Сварка металлов в среде инертного газа (MIG) или сварка металлов переменным током (GMAW)
Палка и подача проволоки сварщики хорошо работают с нержавейкой. Однако, MIG сварка нержавеющей стали и сварочные аппараты с подачей проволоки потребуют газа, так как нержавеющая сталь с флюсовой проволокой недоступна.
TIG лучше всего подходит для тонких металлов, так как использует более низкую тепловложение. Это предотвращает коробление и повышает коррозионную стойкость при использовании одновременно с процессом односторонней сварки.
Точечная сварка является наиболее экономичным вариантом, но может не обеспечивать такую же прочность, как сварка MIG или TIG нержавеющей стали.
В большинстве случаев форма, толщина, семейства и марки стали, используемые в вашем проекте, а также размер необходимых сварных швов помогут определить, какой вариант лучше всего подходит для вас.
Для аустенитных сталей вам потребуется выполнить сварку за несколько проходов из-за максимальных межпроходных температур для большинства марок стали.
Если температура основного металла достигает приблизительно 176°C (350°F), дайте металлу время остыть, прежде чем продолжить, чтобы избежать риска ухудшения коррозионной стойкости или растрескивания металла.
Напротив, мартенситная сталь требует предварительного нагрева и должна поддерживаться в определенном диапазоне приблизительно от 204°C (400°F) до 315°C (600°F) во время сварки из-за минимальной межпроходной температуры.
Невыполнение этого требования может привести к охрупчиванию металла и преждевременному затвердеванию.
Ферритные стали имеют одни из самых низких максимальных межпроходных температур среди нержавеющей стали с пределами около 148°C (300°F).
Более высокие температуры могут привести к росту зерна и снижению прочности. Высокоуглеродистые ферритные стали также могут потребовать предварительного нагрева для получения оптимальных результатов.
Наконец, дуплексные стали часто требуют специальных подходов с использованием высоких тепловложений и низких межпроходных температур из-за разного состава дуплексных марок и их сочетания аустенитных и ферритных свойств.
5 советов по обеспечению безопасной и долговечной сварки нержавеющей стали
Хотя лучше всего адаптировать свой подход к потребностям вашего проекта, следующие советы обеспечат прочный сварной шов и долговечные результаты независимо от используемой нержавеющей стали.
1. Всегда очищайте поверхности из нержавеющей стали перед сваркой.
Нержавеющая сталь подвержена загрязнению высокоуглеродистыми сталями и другими металлами. Когда это происходит, это значительно снижает коррозионную стойкость нержавеющей стали.
Очистка поверхности нержавеющей стали не только помогает снизить риск загрязнения, но и укрепляет сварной шов.
Если вы очищаете поверхность с помощью проволочной щетки, убедитесь, что щетка используется только для нержавеющей стали, так как любые микроскопические частицы, оставшиеся на щетке от других металлов, могут проникнуть в поверхность стали во время очистки, что впоследствии приведет к проблемам.
Специализированные процедуры травления и очистки могут обеспечить бесщеточный метод очистки нержавеющей стали, который безопасен для сварки, что еще больше снижает риск загрязнения.
2. Выберите присадочный материал, похожий на металлы, которые вы свариваете.
Выбор подходящего присадочного материала важен как для обеспечения прочного сварного шва, так и для поддержания коррозионной стойкости вашей нержавеющей стали.
При выборе наполнителя учитывайте как марки стали, так и любые используемые суффиксы.
Например, вы не захотите использовать высокоуглеродистую нержавеющую сталь, такую как 316H, в качестве наполнителя при сварке низкоуглеродистой нержавеющей стали, такой как 316L.
Хотя точные рекомендации различаются в зависимости от металлов, которые вы используете, обычно вы хотите использовать наполнитель, который соответствует или превосходит классы основного металла, чтобы обеспечить оптимальные результаты.
Для дуплексных сталей может потребоваться химическая корректировка присадочных металлов, например добавление никеля, чтобы учесть баланс аустенитных и ферритных свойств в дуплексной нержавеющей стали, которую вы свариваете.
3. Используйте надежный инструмент для отслеживания температуры материала
Эффективная сварка нержавеющей стали заключается в контроле температуры.
Мониторинг температуры в течение всего процесса сварки — это простой способ обеспечить долгосрочные результаты и избежать ухудшения качества вашей нержавеющей стали.
Популярные варианты мониторинга температуры включают в себя:
Палочки для индикации температуры: Эти стержни надежны и проверены для отслеживания температуры во время сварки. Однако они часто ограничены в диапазоне температур, которые они могут отслеживать. Если вы выполняете сварку в нескольких диапазонах, вам понадобятся несколько типов стержней для точного отслеживания температуры.
Электронные инфракрасные (ИК) термометры: Если у вас есть прямая видимость основного металла, ИК-термометры позволяют точно и быстро контролировать температуру. Однако условия освещения и отделка металла могут создавать проблемы с точностью.
Электронные датчики температуры поверхности: Датчики идеально подходят, если вы можете установить их в зоне сварки. Они должны касаться поверхности основного металла, чтобы считывать температуру, поэтому перед продолжением помните об ограничениях рабочего пространства и проблемах с размещением.
4. Следите за деформацией тонких деталей из нержавеющей стали.
Перегрев нержавеющей стали может повлиять на ее коррозионную стойкость и прочность. Однако при работе с тонкими деталями или листами из нержавеющей стали существует дополнительный риск воздействия высоких температур — коробление.
Чтобы свести к минимуму риск коробления, начните с низких температур и используйте прихваточные сварные швы для закрепления деталей, прежде чем заполнять сварной шов позже.
Если вы не можете использовать прихваточные сварные швы для позиционирования основных металлов, сварка короткими импульсами от 3 до 5 секунд может помочь избежать перегрева, обеспечивая при этом точную и быструю сварку.
5. Всегда учитывайте коррозионную стойкость сварных швов
Если вы не используете устойчивый к коррозии наполнитель, обязательно обработайте места сварки, чтобы избежать коррозии.
Грунтовка, прозрачная краска или обработка травлением и пассивацией могут помочь улучшить коррозионную стойкость и гарантировать, что ваши сварные швы будут такими же прочными и долговечными, как и окружающая их нержавеющая сталь.
Будучи надежным поставщиком нержавеющей стали для промышленности по всей Канаде на протяжении более 40 лет, Unified Alloys является ведущим поставщиком деталей, форм и компонентов. Если вы ищете, как нержавеющая сталь может помочь в вашем следующем проекте, проконсультируйтесь с одним из наших экспертов-аналитиков. От идеальных марок для использования по назначению до проблем, связанных со сваркой нержавеющей стали, мы можем гарантировать, что вы используете оптимальные варианты нержавеющей стали, доступные на рынке.
Как сварить нержавеющую сталь MIG
Независимо от того, являетесь ли вы сварщиком, работающим с автозапчастями в гараже, или ремонтируете поврежденные кухонные раковины, полезно знать, как сваривать нержавеющую сталь с помощью сварки MIG. Нержавеющая сталь наиболее известна своими долговечными и прочными свойствами. Изучение процесса сварки MIG может показаться сложным, но основы относительно просты.
Машинная сварка в среде инертного газа (MIG) предполагает использование непрерывного сплошного проволочного электрода. Метод эффективен при сварке нержавеющей стали, так как не оставляет брызг. Имейте в виду, что есть разница между сваркой стали и сваркой нержавеющей стали. Последний заслуживает уважения благодаря своей коррозионной стойкости.
Использование нержавеющей стали рекомендуется в местах, требующих повышенных гигиенических мер, а также в местах, где происходит деформация при воздействии тепла. Этот материал имеет более низкую теплопроводность, что позволяет уменьшить рассеивание тепла во время сварки.
Факторы, которые следует учитывать при сварке нержавеющей стали с использованием MIG
Большинство сварщиков предпочитают MIG сваривать нержавеющую сталь и другие металлические формы из-за прямолинейности и простоты сварки. За прошедшие годы технологический прогресс в сварочной отрасли позволил использовать сварочные роботы MIG, особенно в промышленности, для увеличения производства.
Вот некоторые факторы, которые следует учитывать для достижения отличных результатов сварки.
1. Выбор смеси инертных газов
Наиболее важной задачей при сварке MIG является выбор идеального инертного газа. Вы не хотите использовать полностью инертные защитные газы, такие как аргон или гелий, для процесса MIG с нержавеющей сталью. Помните, дуга в процессе MIG предполагает использование присадочного материала, который отличается от других методов, таких как TIG. Игнорирование этого жизненно важного фактора может негативно сказаться на эффективности процесса сварки.
2. Скрепление соединения во время сварки
Во время сварки вы можете зафиксировать соединения, чтобы предотвратить скольжение заготовки и нарушение угла соединения. В качестве альтернативы вместо раскосов можно использовать деревянные бруски, вырезанные на фрезерном станке по дереву. Скрепление с использованием дерева можно сделать, создав систему опор, похожую на леса, которые контролируют искажения. Удалите эти обрезки дерева, как только закончите сварку.
Кредит изображения: PaulWestYorks, Flickr
Скрепление участка сварки также можно выполнить, соорудив приспособление. Прежде чем использовать приспособления для крепления, вы должны определить необходимое количество сварного шва. Чем больше требований к сварным швам, тем больше крепление.
3. Очистка сварного шва
Сварка стали требует, чтобы вы работали на чистой поверхности. Независимо от того, насколько чистой будет ваша сварочная поверхность, образование брызг неизбежно, так как при сварке приходится использовать присадочные материалы.
Эти сварочные брызги могут образовываться даже при использовании быстрого и эффективного сварочного аппарата. По мере продолжения сварки брызги становятся более острыми или образуют заусенцы, которые могут нанести травму сварщику.
Большинство сварщиков предпочитают подвергать сварную проволоку из нержавеющей стали вторичным процессам. Эти процессы включают электрополировку или шлифование. Обратите внимание, что выбор этих вторичных процессов зависит исключительно от применения специальной металлической формы.
4. Распределение тепла от сварки
Равномерное распределение тепла предполагает передачу тепла в равных пропорциях на протяжении всего процесса сварки. Равномерное распределение тепла может быть достигнуто за счет отступления, смещения или предоставления стыку возможности остыть перед дальнейшей сваркой. Если тепло распределяется неравномерно, вы, скорее всего, получите трещины и ожоги. Вы можете использовать сварочных роботов MIG для равномерного распределения тепла.
Как сварить нержавеющую сталь с помощью MIG
Сварка MIG нержавеющей стали требует от сварщика непрерывной подачи сплошной электродной проволоки в сварочную ванну. Вам также необходимо обеспечить защитный газ для защиты сварного шва от загрязнения примесями. Вот шаги, которые необходимо выполнить во время сварки MIG.
1. Настройка горелки
Начните с настройки факела. Эта процедура включает в себя установку присадочной проволоки с катушки сварочного аппарата MIG на наконечник сварочной горелки. Убедитесь, что только ¼ дюйма сварочной проволоки остается видимым на конце горелки. Затем активируйте защитный газ, чтобы начать процесс сварки.
Изображение предоставлено: Weldscientist, Wikimedia Commons
2. Определение правильного угла
Убедитесь, что пламя попадает прямо в требуемую область. Вы можете добиться такой точности, поместив горелку под углом 30 градусов от конца соединения.
В зависимости от выполняемой вами работы убедитесь, что вы находитесь под правильным углом движения.
Угол хода в диапазоне от 5° до 15° дает наилучшие результаты, когда вы держите пистолет под углом 90°.
Большие углы от 45° до 70° желательны при работе с Т-образными соединениями и соединениями внахлестку.
3. Подтяните бусины
Включите питание и аккуратно подтяните сварной шов к конечной области. Убедитесь, что вы используете умеренную мощность и скорость, чтобы избежать образования брызг.
Советы по выбору лучшей нержавеющей стали для сварки MIG
В настоящее время рынок наводнен различными видами стали. Каждый вид имеет свое отличительное качество. Всегда проявляйте большую осторожность при покупке определенного вида стали.
Вот несколько советов, которые следует учитывать.
1. Выбирайте аустенитную сталь
Эти типы известны своим большим содержанием никеля и хрома. Аустенитная сталь лучше, чем мартенситная и ферритная стали. Последние два содержат большое количество углеродных элементов. Это свойство делает их очень магнитными.
2. Наполнители
Убедитесь, что вы получаете материалы-наполнители, которые аналогичны и имеют ту же конфигурацию, что и металлическая основа.
Наиболее распространенные газы и электроды для сварки нержавеющей стали MIG
При MIG-сварке нержавеющей стали большое значение имеет правильный выбор газа, вы можете использовать чистый аргон или смесь аргона и других второстепенных газов. Вы также можете использовать газовую смесь из нержавеющей стали, такую как серия BOC Stainshield, состоящая из гелия, углекислого газа и аргона. Эти газовые смеси для нержавеющей стали необходимы для сварки MIG нержавеющей стали, которая является более экзотической. Эти экзотические типы стали включают Hastelloy, сплавы Monel и Inconel.
Кредит изображения: 6782865, Pixabay
Сварка MIG нержавеющей стали также требует использования газа с несколько большей скоростью потока. Рекомендуемая скорость потока должна быть около 14-16 литров в минуту. Не забудьте обсудить с поставщиками газа требования к газу, прежде чем приступать к конкретному проекту.
Наиболее распространенным электродом, используемым для сварки нержавеющей стали, является электрод ER308 L. При использовании этого типа электрода используется тип газа C2. C2 состоит из 2.5% углекислого газа, 7.5% аргона и 90% гелия. Обратите внимание, что настройки для нержавеющей стали и некоторых сплавов на основе никеля очень похожи. Перед покупкой обязательно уточните у поставщика электродов, какие типы электродов имеются на складе. Вы также можете приобрести таблицу выбора электродной проволоки и газа, которая поможет вам выбрать наиболее подходящий вариант для вашей сварки.
Краткое руководство по сварке нержавеющей стали
Сварка нержавеющей стали существенно отличается от сварки других материалов. Отличие начинается с уникального химического состава нержавеющей стали.
Что такое нержавеющая сталь?
Как и другие стали, нержавеющая сталь представляет собой сплав железа и углерода. Что отличает нержавеющую сталь, так это то, что она содержит не менее 10.5% хрома, элемента, который делает полученный сплав устойчивым к коррозии. Kloeckner Metals поставляет нержавеющую сталь различных форматов, включая листовую нержавеющую сталь, листовую нержавеющую сталь, трубы из нержавеющей стали и пруток из нержавеющей стали.
Нержавеющая сталь бывает пяти типов, но в производственных цехах обычно встречаются только три из них — аустенитная нержавеющая сталь, мартенситная нержавеющая сталь и ферритная нержавеющая сталь. Наиболее распространен аустенитный. Мартенситная нержавеющая сталь используется для наплавки. А ферритная сталь, самый дешевый вариант, чаще всего используется в потребительских товарах.
Загрузите нашу спецификацию из нержавеющей стали сегодня
Kloeckner Metals является поставщиком и сервисным центром полного ассортимента нержавеющей стали. Загрузите нашу спецификацию нержавеющей стали и узнайте, что Kloeckner Metals регулярно поставляет на склад.
Спецификация из нержавеющей стали
Каждый из этих типов стали классифицируется на основе ее микроструктуры, которая влияет на ее пластичность и прочность. Микроструктура стали зависит от ее химического состава. Например, аустенитная сталь содержит 16-26% хрома (Cr) и 8-22% никеля (Ni). Мартенситная сталь имеет содержание Cr в пределах 11-28%. Ферритная сталь содержит 12-18% Cr. В результате материал, привариваемый к каждому типу стали, должен соответствовать составу этой стали.
Что усложняет сварку нержавеющей стали?
Сварка нержавеющей стали более сложна, чем сварка углеродистой стали.
Во-первых, нержавеющая сталь эффективно удерживает тепло, вызывая ее деформацию при воздействии высоких температур, создаваемых сваркой. Нержавеющая сталь также может деформироваться или растрескиваться в процессе охлаждения после того, как она была нагрета сварщиком. Даже если кусок нержавеющей стали не трескается и не деформируется после неудачной сварки, на нем почти всегда остаются царапины и пятна.
Каждый вид нержавеющей стали представляет собой особую проблему для сварщиков. Аустенитная сталь может растрескиваться при высокой подводимой температуре или при выполнении вогнутого или плоского сварного шва. Мартенситная сталь может треснуть, если ее не подогреть должным образом. А с низкой максимальной межпроходной температурой 300°С ферритная сталь будет терять прочность, если ее не нагреть с низким подводом тепла.
Ключ к успешной сварке нержавеющей стали заключается в выборе правильного присадочного материала. Марка присадочного материала должна соответствовать марке основного материала, чтобы получить хороший сварной шов.
Материалы и оборудование, необходимые для сварки нержавеющей стали
Почему для сварки нержавеющей стали требуется специальное оборудование и какие инструменты и материалы необходимы для сварки нержавеющей стали?
Нержавеющую сталь можно сваривать электродуговой сваркой, дуговой сваркой в защитном металле (MIG) или дуговой сваркой вольфрамовым электродом в среде защитного газа (TIG). Лучший выбор зависит от того, чего вы пытаетесь достичь, поскольку каждый процесс приводит к разным результатам.
Вы можете сваривать нержавеющую сталь палкой, но, вероятно, не должны. Есть другие, лучшие варианты.
Сварочный аппарат MIG создает наиболее прочные и надежные сварные швы с нержавеющей сталью. Это особенно хороший выбор, если вы свариваете что-то толстое. Сварочные аппараты TIG могут быть правильным выбором для более тонких материалов и для сварки, требующей красоты и точности. Тем не менее, TIG — это сложная сварка, если у вас нет опыта и времени, чтобы сделать это правильно. Неопытный сварщик TIG может оставить неприятные следы или пятна на нержавеющей стали.
Несмотря на то, что сварочный шов получается менее тонким, аппарат MIG, как правило, является лучшим вариантом для сварки нержавеющей стали. Выберите аппарат, который поставляется со сварочным пистолетом и образцом сварочной проволоки. У большинства машин есть пистолет, но вы можете модернизировать свой, если вам нужно что-то, что обеспечит более точный сварной шов. Вы также захотите подобрать несколько насадок для сварочных пистолетов, чтобы заменить свои, когда они изнашиваются.
Чтобы защитить свой сварочный пистолет, вы можете приобрести вкладыш. Это отличное дополнение, поскольку оно позволяет быстро и эффективно переключаться между различными типами металлической проволоки. Вам не нужен механизм подачи сварочной проволоки, если вы не профессиональный сварщик или не планируете много сваривать. Что касается самой проволоки, вы должны использовать подходящую сварочную проволоку из нержавеющей стали, которая обычно имеет диаметр 030 дюйма, но для более толстых деталей может подойти проволока от 035 до 045 дюйма.
Поскольку вам необходимо проверять температуру при сварке нержавеющей стали, чтобы избежать проблем с производительностью, вам нужно иметь под рукой устройство для отслеживания температуры. Вы можете использовать традиционную палку, но помните, что ее диапазон ограничен. Другие опции включают электронный инфракрасный термометр и электронный датчик температуры поверхности.
Вам также понадобится защитный газ. Инертные газы не рекомендуются, поэтому вам, вероятно, понадобится смесь из 7.5% аргона, 90% гелия и 2.5% углекислого газа. Наконец, вам нужно будет добавить щетку для соскабливания и очистки металла. Этот инструмент может помочь вам подготовить рабочее место и, в конечном итоге, добиться более прочного сварного шва.
Подготовка к сварке
На что обратить внимание при подготовке к сварке? Чем он отличается для разных марок стали?
С помощью металлической щетки удалите пыль, грязь, масло, жир или воду с рабочей станции. Вы также можете помочь предотвратить деформацию и растрескивание, зажав кусок латуни или меди за сварочным швом. Этот трюк может помочь поглотить тепло и сохранить вашу нержавеющую сталь достаточно прохладной.
Держите отдельный набор инструментов для сварки нержавеющей стали. Как только ваши инструменты коснутся углеродистой стали, на них останется нагар. Этот остаток перейдет на нержавеющую сталь во время сварки, что в конечном итоге может привести к ржавчине изделия.
Другие советы, которые следует учитывать при сварке нержавеющей стали
Как обеспечить наилучшие результаты сварки?
- При сварке TIG используйте отрицательную настройку электрода DCEN или постоянного тока и силу тока 1 ампер на каждые 1/1000 дюйма толщины металла.
- При сварке MIG используйте технику проталкивания. Этот подход позволяет вам более четко видеть, что вы делаете, и создает меньше бусинок. Используйте технику натяжения только тогда, когда вам нужно более глубокое проникновение.
- Держите сварочный пистолет под углом 90 градусов с углом перемещения 5-15 градусов. Для Т-образных соединений и соединений внахлестку попробуйте увеличить угол примерно на 45-70 градусов.
- Держите свое рабочее место в чистоте, безопасности и хорошо проветривайте.
Хотя сварка нержавеющей стали немного сложнее, чем другие сварные швы, ее можно сделать. Вы даже можете сваривать нержавеющую сталь с мягкой сталью. Используя правильное оборудование, регулируя температуру и используя правильный присадочный материал, можно получить прочный и долговечный сварной шов.
Свяжитесь с нашей квалифицированной командой сегодня
Kloeckner Metals является поставщиком и сервисным центром полного ассортимента нержавеющей стали. Kloeckner Metals сочетает в себе национальное присутствие с новейшими технологиями производства и обработки и самыми инновационными решениями для обслуживания клиентов.
Натали Спира
Натали Спира — менеджер по маркетингу компании Kloeckner. Ранее она была основателем и генеральным директором Fraction Marketing, маркетингового агентства, оказывающего частичную поддержку масштабируемым стартапам с упором на маркетинг приобретения и формирование спроса. Натали имеет степень магистра делового администрирования Тель-Авивского университета со специализацией в области предпринимательства и маркетинга, а также степень бакалавра английского языка Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
