Нержавеющую сталь предпочитают из-за ее превосходной прочности и устойчивости к коррозии. От автомобилей до аэрокосмической промышленности и строительства - этот тип стали доминирует во всех отраслях. Однако сварка нержавеющей стали не так проста, как сварка большинства других металлов. В связи с этим возникает вопрос: Почему сварка нержавеющей стали сложна?
Существует не одна причина, затрудняющая ее сварку. В основном, свойства нержавеющей стали менее благоприятны для процесса сварки. В результате сварщики, особенно начинающие, часто заделывают отверстия или делают слабые швы на этих материалах. В этой статье я расскажу о сложностях сварки нержавеющей стали и дам практические советы.
Что делает нержавеющую сталь особенной?
Существуют различные виды стали. Каждый из этих типов отличается по составу. Среди них нержавеющая сталь выделяется повышенным содержанием хрома (более 10,5%). Хром делает эти виды стали особенными, повышая их коррозионную стойкость. Другие виды, например углеродистая сталь, не содержат хрома.
Таким образом, эти типы не отличаются особой коррозионной стойкостью. Интересно, как хром повышает коррозионную стойкость нержавеющей стали? Это происходит благодаря оксидному слою хрома. Когда нержавеющая сталь контактирует с влагой, хром вступает в реакцию с кислородом. В результате этой реакции образуется оксидный слой, известный как оксид хрома (Cr₂O₃).
Этот слой остается на поверхности нержавеющей стали, но он невидим. Когда нержавеющая сталь находится под нагрузкой, этот слой предотвращает попадание влаги на поверхность нержавеющей стали. Таким образом, он защищает этот материал от коррозии. Что мне нравится в этом слое оксида хрома, так это то, что он может самовосстанавливаться. Если нержавеющая сталь поцарапана, потерта или повреждена иным способом, она может восстановить этот слой.
Почему сварка нержавеющей стали затруднена?
Прежде всего - действительно ли нержавеющая сталь трудно сваривается? Да. На самом деле, многие сварщики с трудом выполняют прочные сварные швы на поверхностях из этих типов стали. Однако понимание того, почему нержавеющая сталь трудно сваривается, имеет решающее значение. Это поможет вам избежать некачественной сварки нержавеющей стали, которая не будет долговечной. Давайте разберемся в основных причинах, по которым нержавеющая сталь трудно сваривается.
1 - Нержавеющая сталь сохраняет тепло
Нержавеющая сталь обладает низкой теплопроводностью. Из-за этого теплопередача (перемещение) в этом материале происходит очень медленно. Когда вы свариваете этот материал, тепло остается в одном месте. Однако тепло плохо распределяется по поверхности, что приводит к образованию скопления в одном месте. Это конкретное место получает больше тепла, что приводит к чрезмерному плавлению в этом месте.
Со временем это место будет повреждено и образуется отверстие. В других материалах, таких как алюминий, при сварке тепло проникает в материал поверхности и равномерно распределяется. Таким образом, в одном месте нагрев меньше, поэтому отверстие не образуется. Для решения этой проблемы я рекомендую использовать сварочный аппарат с очень низкой силой тока. Это поможет уменьшить нагрев в месте сварки и предотвратить образование отверстий.
2- Высокое тепловое расширение
Нержавеющая сталь обладает большим тепловым расширением, что является еще одним существенным недостатком. Тепловое расширение означает, что этот материал расширяется при нагревании. Аналогичным образом он сжимается или сужается, а его температура снижается при охлаждении. Когда вы свариваете нержавеющую сталь, она быстро расширяется под воздействием тепла.
Это расширение нормально, но когда вы убираете сварочный аппарат, температура падает. В этот момент нержавеющая сталь начинает сжиматься. Такие расширения и сжатия вредны для сварки, так как вы столкнетесь с искажением и короблением сварного шва. Не знаете, почему коробление вредно для сварки? Сварные швы на нержавеющей стали могут деформироваться и стать слабыми, что выглядит ужасно.
Сварщики используют прихватку для нержавеющих деталей перед окончательной сваркой. Это минимизирует риск коробления, когда детали подвергаются воздействию высоких и низких температур в разное время. Помните, что сварка нержавеющей стали требует от сварщика терпения. Быстрый подход может привести к слабому сварному шву с плохим внешним видом. Тепловое расширение может стать головной болью, особенно если вы свариваете тонкие нержавеющие листы.
3- Легко образуется оттенок и обесцвечивание
Вы когда-нибудь видели цветной слой на месте сварки на материале из нержавеющей стали? Этот цветной слой, называемый термическим оттенком, возникает в результате реакции нержавеющей стали с кислородом. Во время сварки этот металл подвергается воздействию очень высоких температур. При такой температуре нержавеющая сталь становится активной, вступает в реакцию с кислородом и образует цветные слои.
Эти цвета могут быть синими, желтовато-коричневыми или золотистыми, что делает сварной шов менее привлекательным с визуальной точки зрения. Кроме того, эти термические оттенки могут повлиять на значительную коррозионную стойкость слоя оксида хрома. В результате этот материал становится подвержен коррозии, особенно в условиях повышенной влажности. Предотвратить появление теплового оттенка или обесцвечивание можно, используя правильный защитный газ, например смесь аргона и CO2.
4- Сенсибилизация и снижение коррозионной стойкости
Сенсибилизация может стать еще одной головной болью, с которой вы можете столкнуться при сварке нержавеющей стали. Когда мы свариваем нержавеющую сталь, температура в месте сварки повышается (до 850°C). Вследствие этого в результате реакции между хромом и углеродом образуются карбиды хрома. В результате содержание хрома в нержавеющей стали снижается из-за образования карбида хрома.
Низкое содержание хрома означает, что нержавеющая сталь более подвержена коррозии. Как я уже говорил, хром - это основной компонент, который делает нержавеющую сталь устойчивой к коррозии. В результате использование нержавеющей стали стало менее эффективным, особенно для морских деталей. Эта проблема чаще встречается в нержавеющей стали с более высокой долей углерода и наоборот.
5- Большая зона термического воздействия (HAZ)
Зона термического влияния в нержавеющей стали обычно больше, чем в других металлах. Причина кроется в низкой теплопроводности, о которой я говорил выше. Во время сварки тепло не распространяется быстро и остается в одной точке. Это конкретное место или пятно подвергается тепловому воздействию.
Если бы распространение тепла происходило быстрее, то в одном месте скапливалось бы меньше тепла, что привело бы к уменьшению длины зоны термического влияния. В чем недостаток большей зоны термического влияния? Зона термического влияния менее устойчива к коррозии. В результате металлическая деталь будет быстро корродировать в соленых или влажных условиях. Это снизит долговечность и эксплуатационные характеристики нержавеющей стали.
6- Точная подача тепла и параметры сварки
Большинство новичков считают сварку нержавеющей стали очень сложной. Это связано с тем, что нержавеющая сталь требует точных усилий для получения прочных сварных швов. Небольшие ошибки могут привести к деформации или искривлению шва. Каждый параметр, такой как нагрев, сила тока, напряжение и скорость перемещения, должен быть тщательно отрегулирован. Предположим, вы свариваете нержавеющую сталь при более высокой температуре.
Это приведет к прогоранию материала и образованию поверхностных отверстий из-за его низкой теплопроводности. Аналогично, низкая скорость перемещения горелки также может негативно сказаться на качестве сварки. Однако опытные сварщики понимают эти параметры и используют их должным образом. В результате они могут выполнять сварку из этой нержавеющей стали с высокой точностью.
7- Контроль сварного бассейна и обратная продувка
Во время сварки нержавеющая сталь плавится под воздействием очень высоких температур. Расплавленная нержавеющая сталь соединяется с присадочным металлом, образуя сварной шов. Однако, когда нержавеющая сталь расплавлена, она движется быстрее. Этот расплавленный материал, называемый сварочной ванной, трудно удержать в одном месте. Чтобы держать сварочную ванну под контролем, присадочный материал следует подавать медленно.
Если расплавленная нержавеющая сталь течет быстро, вы увидите, как сварной шов растекается, придавая ему некрасивый вид. Иногда обратная сторона сварного шва из нержавеющей стали окисляется. В результате окисление может привести к появлению тепловых оттенков. Для этого сварщики используют технику обратной продувки. При этом методе они заполняют обратную сторону сварного шва аргоном, чтобы предотвратить возникновение проблем.
8 - Более высокая стоимость сварки
Сварка нержавеющей стали требует предельной осторожности и точности. Небольшая ошибка может привести к некачественному сварному шву с низкой или нулевой прочностью. Установка правильных параметров имеет решающее значение. Любой из этих параметров, немного выше или ниже обычного, может повлиять на качество сварки. Кроме того, вам понадобятся присадочный материал, защитный газ, продувочный газ и так далее.
Все это еще больше увеличивает стоимость сварки нержавеющей стали. Сварщик также должен иметь определенный опыт сварки, прежде чем создавать сварной шов на нержавеющей стали. Опытные сварщики могут брать больше, если вам требуется сварка нержавеющего материала. Все эти факторы приводят к тому, что сварка нержавеющей стали становится менее выгодной. Это больше связано со стоимостью, чем с технической сложностью сварки.
Часто задаваемые вопросы
В чем заключаются сложности сварки нержавеющей стали?
При сварке нержавеющей стали вы можете столкнуться с такими проблемами, как:
- Деформация и искажение
- Интенсивное нагревание в одной точке
- Проблемы с тепловым оттенком и обесцвечиванием
- Увеличение зоны термического воздействия влияет на коррозионную стойкость
Можно ли легко сварить нержавеющую сталь?
Да, нержавеющую сталь можно сваривать. Однако ее не так просто сварить, как, например, алюминий. Сварщики должны обладать опытом и навыками, чтобы получить прочный и надежный шов.
Что сложнее сваривать, нержавейку или алюминий?
Я считаю нержавеющую сталь сложным материалом для сварки. Ее низкая теплопроводность и высокое тепловое расширение создают серьезные проблемы. Сварка алюминия относительно проще, чем сварка нержавеющей стали.
Заключение
Можно ли создать надежный сварной шов на нержавеющей стали? Можно ли сваривать изделия из нержавеющей стали? Ответ - да. Вы можете сварить нержавеющую сталь, но вам придется быть осторожными. Этот материал не относится к числу самых простых для сварки. Наоборот, сварщики могут столкнуться с серьезными проблемами во время сварки.
Незначительные ошибки могут сделать сварной шов слабее и даже вызвать прожог нержавеющей стали. В этой статье я рассмотрел основные причины, по которым трудно сваривать эти типы стали. Вы должны тщательно изучить каждый тип и предотвратить возникновение конкретной проблемы. Если у вас есть соответствующие знания и опыт, вы сможете эффективно справиться с этим процессом сварки.