Как правильно сваривать нержавеющие стали и сплавы никеля и выбирать присадочный материал (металл).

Эти рекомендации предназначены для поэтапного содействия успешной сварке нержавеющих сталей и никелевых сплавов.

Когда оба основных металла одинаковы, используйте сплав основного металла в качестве ориентира для выбора присадки. Например, если свариваете 316L и 316L, используйте присадочный металл 316L. Если предыдущий опыт сварки данной партии металла обнаружил коррозию в сварке, то в таком случай, выберите сплав с большим содержанием хрома и никеля. Не стоит слишком завышать содержание легирующих элементов, так как это может привести к гальванической коррозии.

Рекомендации по сварке разнородных сталей (например, нержавеющая сталь с углеродистой сталью)

Рассмотрение: Брак может произойти в результате смешения низкого сплава при неправильно подобранном присадочном металле, или доля низкого сплава в шве слишком высока. Наиболее распространенным дефектом является растрескивание, но также возможно охрупчивание сварного шва. Поэтому правильный выбор сплава и технология сварки имеют решающее значение для успешной сварки.

Рекомендации:

- Не используйте низколегированные электроды для соединения низколегированных и нержавеющих сталей.

- Не используйте низколегированную присадочную проволоку из нержавеющей стали для соединения низколегированной стали с нержавеющей сталью. Это приведет к охрупчиванию и образованию мартенсита в сварном шве.

- Используйте сплавы типа 309 и 312 с повышенным содержанием легирующих элементов, которые специально предназначены для этой цели.

- Для сварки не сходных по составу нержавеющих сталей или не сходных по составу никелевых сплавов лучшей практикой является использование присадочного металла, предназначенного для более высоколегированного материала из двух свариваемых. Например, если сваривается 304L сталь с 316L, то используйте присадочный металл из 316L сплава.

- При сваривании нержавеющей стали с никелевыми сплавами всегда используйте никелевые присадочные металлы.

- Не используйте присадочные металлы из нержавеющей стали для соединения нержавеющей стали с никелевыми сплавами, так как существует очень высокий риск растрескивания осевой линии. Это происходит из-за разбавления никеля со стороны никелевого сплава. А получение более высокого содержания никеля в нержавеющей стали при сварке создаст разницу в составе и увеличит вероятность растрескивания сварного соединения.

Параметры режима сварки должны быть подобраны таким образом, чтобы обеспечить минимальное тепловложение и исключить деформацию и растрескивание. Тепловложение  = (Ампер х Вольт х 60) / скорость движения сварочной горелки. Более низкий ток или напряжение обеспечат и более низкое тепловложение. Также действует и увеличение скорости движения сварочной горелки - чем выше скорость, тем ниже тепловложение.

Для оптимизации параметров обратите внимание на следующее:

- Стабильность дуги;

- Проплавление (более низкие напряжение, как правило, дает и более низкое проплавление);

- Образование брызг (используйте или более низкую скорость подачи проволоки или более высокое напряжение тока)

- Подрез (более высокое напряжение имеет тенденцию увеличивать подрез. Альтернативно можно уменьшите скорость перемещения горелки для того, чтобы позволить жидкому металлу сварочной ванны заполнить подрез изнутри)

- Смешивание основного металла с металлом присадочной проволоки (более низкое проплавление обеспечивает более низкое смешивание)

Используйте метод сварки короткой дугой для уменьшения выжигания легирующих элементов.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Удалите или устраните все возможные источники загрязнения, включая коррозию продуктов: грязь, масло, жир, окалину, краски и маркировочные чернила, которые могут содержать хлориды. Если используются средства против брызг, используйте такие материалы, которые специально предназначенные для нержавеющих сталей. Остерегайтесь масла в сжатом воздухе, который используется для охлаждения или высушивания соединения перед сваркой. Обратите внимание, что обезжиривание может добавить загрязнений, которые могут поставить под угрозу сварку, а также создать опасные ядовитые газы. Не зачищайте нержавеющую сталь щетками, выполненными из углеродистой стали, чтобы избежать загрязнения поверхности нержавеющей стали частицами железа. Частицы железа будут служить инициаторами локальной коррозии.

ВЛАЖНОСТЬ И ТЕМПЕРАТУРА ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА

Удалите конденсат. Во избежание образования конденсата сварные детали, хранящиеся на открытом воздухе, должны нагреваться до температуры окружающей среды. Проверьте влажность защитных газов.

ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА

Проведите зачистку металла перед сваркой, если он был разрезан и подготовлен под сварку с помощью плазменной резки, так как этот процесс, как правило, использует азот или воздух в качестве плазмообразующего газа. Это приводит к азотированию места реза и может привести к образованию ржавчины в зоне термического влияния готового соединения. Для зачистки используйте специальные, не загрязняющие абразивы, предназначенные для нержавеющей стали.

ДЕФОРМАЦИЯ

Нержавеющие стали имеют коэффициент теплового расширения на 50% больше, чем у углеродистых сталей. Никелевые сплавы расширяются в меньшей степени. Используйте частые прихватки или пропуски сварки, чтобы уменьшить напряжения. Сведите к минимуму методы "плетения" - колебания горелки, которые приводят к более медленным скоростям движения и более высокому тепловложению. Сварка узким валиком наиболее предпочтительна для сварки нержавеющей стали или сплавов на основе никеля.

УЗКАЯ РАЗДЕЛКА

Избегайте очень узких разделок кромок. Корневой зазор должен, как минимум, быть равен диаметру электрода. Это особенно важно при сварке дуплексных нержавеющих сталей и сплавов на никелевой основе, которые, как правило, имеют плохие характеристики жидкотекучести, что приводит к отсутствию проплавления или подрезам.

Это очень важный шаг. Цель очистки после сварки - это обеспечение правильно сформированного слоя окиси хрома на поверхности для оптимальной коррозионной устойчивости. Высокая температура при сварке способна истощать хром на поверхности, а это может привести к коррозии. Чтобы избежать ржавчины, очень важно удалить зону с пониженным содержанием хрома путем химической или механической очистки после сварки. Также рекомендуется использовать щетки и другие инструменты, сделанные из нержавеющей стали, чтобы избежать попадания частиц железа на поверхность, которые могут вызвать ржавчину.

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ

Это лучший метод, но он медленный и дорогой.

ТРАВЛЕНИЕ

Азотная и плавиковая кислота. Вместе с ровной поверхностью этот метод производит оптимальную коррозионную устойчивость и извлекает поверхностные огрехи. Избегайте чрезмерного травления, так как это приводит к образованию грубой поверхности. Обратите внимание, что побочные продукты травления должны быть должным образом нейтрализованы и утилизированы в соответствии с местными экологическими правилами. Вместе с травлением происходит и пассивация зоны обработки. Существуют и специальные пассивирующие растворы, которые не так эффективны, как травильные растворы для удаления загрязнений.

ШЛИФОВКА

Коррозионная стойкость зависит от шероховатости поверхности.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ПОЛИРОВКА

Почти так же эффективна, как и электролитическая полировка, при этом качество полировки зависит от зернистости применяемого полировочного материала. Чем он мельче, тем выше коррозионная устойчивость отполированного материала.

РУЧНАЯ ЧИСТКА ЩЕТКАМИ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

Это метод может применяться до тех пор, пока щетка не загрязнится.

ПЕСКОСТРУЙНАЯ ОЧИСТКА

Используйте незагрязненные носители. Избегайте чрезмерной дробеструйной обработки, которая может привести к грубой поверхности.

Стандартные сплавы 300 серий содержат феррит, который помогает в подавлении микротрещин. Микротрещины могут распространяться в непрерывные трещины, которые обычно наблюдаются в центре сварного шва. К образованию микротрещин приводит наличие по границам зерен низкоплавких жидкостных пленок во время кристаллизации в комбинации с высоким коэффициентом теплового расширения.

СПЕЦИАЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА (РАЗДЕЛКА)

Из-за более высокого содержания никеля жидкотекучесть сварочной ванны будет пониженной, что может привести к несплавлениям. Для предотвращения данного недостатка рекомендуется использовать более широкие углы разделки и увеличенные зазоры в корне шва, чем те, которые обычно делаются при подготовке нержавеющих сталей под сварку.

ТЕПЛОВЛОЖЕНИЕ

Чем ниже подвод тепла, тем меньше склонность к растрескиванию. Использование расходных материалов меньшего диаметра позволяет работать на более низком токе, что уменьшает тепловложение. Обычно предпочтительна максимальная тепловая мощность, равная 25 кДж/дюйм (1 кДж / мм).

ФОРМА ВАЛИКА СВАРОЧНОГО ШВА

Следует избегать вогнутого контура валика шва. Предпочтительная форма валика - это плоская или немного выпуклая.

Дуплексные сплавы сильно отличаются от стандартных нержавеющих сталей. Они содержат примерно 50% феррита и аустенита. Если такой сплав не сварен должным образом, то это может привести к образованию хрупких фаз или образованию осадков, которые восприимчивы к точечной коррозии. Зная это, следует придерживаться нижеприведенных процедур, которые позволят получить качественное сварное соединение с заданными механическими и коррозионностойкими свойствами.

СПЕЦИАЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА (РАЗДЕЛКА)

Из-за более высокого содержания никеля жидкотекучесть сварочной ванны будет пониженной, что может привести к несплавлениям. Для предотвращения данного недостатка рекомендуется использовать более широкие углы разделки и увеличенные зазоры в корне шва, чем те, которые обычно делаются при подготовке нержавеющих сталей под сварку. Более подробную информацию смотрите в руководстве по сварке Exaton.

ВЫБОР ЗАЩИТНОГО И ПРОДУВОЧНОГО ГАЗА

Из-за природы ферритных материалов жидкотекучесть сварочной ванны будет пониженной. Это может быть компенсировано подбором защитного газа, который может помочь балансу аустенита и феррита. Выбор продувочного газа (газа для защиты корня шва) также окажет благотворное влияние на коррозионную устойчивость сварочного шва. Более подробную информацию смотрите в руководстве по сварке Exaton.

ТЕПЛОВЛОЖЕНИЕ

Для достижения оптимального соотношения феррита и аустенита необходимо правильно контролировать подвод тепла. Диапазон температур зависит от марки дуплексной нержавеющей стали. Более подробную информацию смотрите в руководстве по сварке Exaton.

Ферритные сплавы из нержавеющей стали по своей природе имеют тенденцию вяло свариваться из-за их плохих характеристик жидкотекучести. Для улучшения этого состояния Exaton разработала специальную химию для нескольких марок ферритных нержавеющих сталей. Свяжитесь с Exaton для получения дополнительной информации.

Во многих отраслях промышленности необходимы изделия (сосуды), работающие под высоким давлением, соответствующим различным кодам ASME (коды сосудов работающих под давлением). В то же время для продления срока службы сосуда требуется его защита от коррозии. Стандартным решением является изготовление сосуда из высокопрочной низколегированной стали с последующей наплавкой на ее поверхность высоколегированной стали. Для этого используют различные способы сварки, такие как MIG, TIG, SMAW, и SAW с использованием сплошной проволоки или комбинацию проволока-флюс. В последние несколько десятилетий использование ленточных электродов стало все более и более распространенным как в дуговом, так и в электрошлаковом процессе.

ESAB разработал обширную линию присадочных проволок, полос и флюсов, скорость наплавки которых может превышать 90 lb/hr (40 кг/час).

Как правило, для получения механически прочного сварного покрытия необходимо наносить первый слой с помощью сверхлегированного сварочного материала. Последующие слои могут быть получены с использованием присадочного металла с желаемым химическим составом.

Свяжитесь с вашим сотрудником по продажам Exaton, чтобы узнать больше о марках доступных проволок или полос в комбинации с флюсами.