Нержавеющую сталь не обязательно сложно обрабатывать, но при сварке она требует особого внимания к деталям.Он не рассеивает тепло, как мягкая сталь или алюминий, и теряет часть своей коррозионной стойкости, если становится слишком горячим.Лучшие практики помогают поддерживать устойчивость к коррозии.Изображение: Миллер Электрик
Коррозионная стойкость нержавеющей стали делает ее привлекательным выбором для многих важных трубопроводов, включая продукты питания и напитки высокой чистоты, фармацевтику, сосуды под давлением и нефтехимическую промышленность.Однако этот материал не рассеивает тепло, как мягкая сталь или алюминий, а неправильные методы сварки могут снизить его коррозионную стойкость.Двумя виновниками являются применение слишком большого количества тепла и использование неправильного присадочного металла.
Соблюдение некоторых из лучших методов сварки нержавеющей стали может помочь улучшить результаты и обеспечить сохранение коррозионной стойкости металла.Кроме того, модернизация сварочных процессов может повысить производительность без ущерба для качества.
При сварке нержавеющей стали выбор присадочного металла имеет решающее значение для контроля содержания углерода.Присадочный металл, используемый для сварки труб из нержавеющей стали, должен улучшать характеристики сварки и соответствовать требованиям к производительности.
Ищите присадочные металлы с обозначением «L», такие как ER308L, поскольку они обеспечивают более низкое максимальное содержание углерода, что помогает поддерживать коррозионную стойкость в низкоуглеродистых сплавах нержавеющей стали.Сварка низкоуглеродистых материалов со стандартными присадочными металлами увеличивает содержание углерода в сварном шве и, следовательно, увеличивает риск коррозии.Избегайте присадочных металлов класса «H», поскольку они имеют более высокое содержание углерода и предназначены для применений, требующих более высокой прочности при повышенных температурах.
При сварке нержавеющей стали также важно выбирать присадочный металл с низким содержанием микроэлементов (также известный как мусор).Это остаточные элементы из сырья, используемого для изготовления присадочных металлов, и включают сурьму, мышьяк, фосфор и серу.Они могут существенно повлиять на коррозионную стойкость материала.
Поскольку нержавеющая сталь очень чувствительна к поступлению тепла, подготовка соединений и правильная сборка играют ключевую роль в управлении теплом для сохранения свойств материала.Зазоры между деталями или неравномерная посадка требуют, чтобы резак дольше оставался на одном месте, и для заполнения этих зазоров требуется больше присадочного металла.Это приводит к накоплению тепла в пораженной зоне, что приводит к перегреву компонента.Неправильный монтаж также может затруднить закрытие зазоров и достижение необходимого проплавления сварного шва.Мы позаботились о том, чтобы детали были максимально приближены к нержавеющей стали.
Чистота этого материала также очень важна.Даже малейшее количество загрязнений или загрязнений в сварном шве может привести к появлению дефектов, снижающих прочность и коррозионную стойкость конечного изделия.Для очистки основного металла перед сваркой используйте специальную щетку для нержавеющей стали, которая не использовалась для углеродистой стали или алюминия.
В нержавеющих сталях сенсибилизация является основной причиной потери коррозионной стойкости.Это происходит, когда температура сварки и скорость охлаждения слишком сильно колеблются, что приводит к изменению микроструктуры материала.
Этот внешний сварной шов на трубе из нержавеющей стали был сварен с помощью GMAW и контролируемого распыления металла (RMD), а корневой шов не подвергался обратной промывке и по внешнему виду и качеству был аналогичен сварке GTAW с обратной промывкой.
Ключевой частью коррозионной стойкости нержавеющей стали является оксид хрома.Но если содержание углерода в сварном шве слишком велико, образуются карбиды хрома.Они связывают хром и предотвращают образование необходимого оксида хрома, что делает нержавеющую сталь устойчивой к коррозии.Без достаточного количества оксида хрома материал не будет иметь желаемых свойств и произойдет коррозия.
Профилактика сенсибилизации сводится к выбору присадочного металла и контролю подвода тепла.Как упоминалось ранее, при сварке нержавеющей стали важно выбирать присадочный металл с низким содержанием углерода.Однако иногда углерод необходим для обеспечения прочности в определенных случаях.Контроль нагрева особенно важен, когда низкоуглеродистые присадочные металлы не подходят.
Минимизируйте время, в течение которого сварной шов и ЗТВ находятся при высоких температурах, обычно от 950 до 1500 градусов по Фаренгейту (от 500 до 800 градусов по Цельсию).Чем меньше времени вы потратите на пайку в этом диапазоне, тем меньше тепла вы выделите.Всегда проверяйте и соблюдайте температуру между проходами при используемой процедуре сварки.
Другой вариант — использовать присадочные металлы с легирующими компонентами, такими как титан и ниобий, чтобы предотвратить образование карбидов хрома.Поскольку эти компоненты также влияют на прочность и ударную вязкость, эти присадочные металлы не могут использоваться во всех случаях.
Сварка корневого прохода газовой вольфрамовой дуговой сваркой (GTAW) — традиционный метод сварки труб из нержавеющей стали.Обычно для этого требуется обратная промывка аргоном, чтобы предотвратить окисление нижней стороны сварного шва.Однако для труб и трубок из нержавеющей стали использование процессов сварки проволокой становится все более распространенным.В этих случаях важно понимать, как различные защитные газы влияют на коррозионную стойкость материала.
Для газовой дуговой сварки (GMAW) нержавеющей стали традиционно используется аргон и углекислый газ, смесь аргона и кислорода или смесь трех газов (гелий, аргон и углекислый газ).Обычно эти смеси состоят в основном из аргона или гелия с содержанием диоксида углерода менее 5%, поскольку диоксид углерода может привносить углерод в ванну расплава и повышать риск сенсибилизации.Чистый аргон не рекомендуется использовать для нержавеющей стали GMAW.
Порошковая проволока для нержавеющей стали предназначена для использования с традиционной смесью 75 % аргона и 25 % углекислого газа.Флюсы содержат ингредиенты, предназначенные для предотвращения загрязнения сварного шва углеродом из защитного газа.
По мере развития процессов GMAW стало проще сваривать трубы и трубы из нержавеющей стали.Хотя в некоторых случаях все еще может потребоваться процесс GTAW, передовая обработка проволоки может обеспечить аналогичное качество и более высокую производительность во многих областях применения нержавеющей стали.
Сварные швы из нержавеющей стали по внутреннему диаметру, выполненные с помощью GMAW RMD, по качеству и внешнему виду аналогичны соответствующим сварным швам по наружному диаметру.
Корневой проход с использованием модифицированного процесса GMAW с коротким замыканием, такого как контролируемое осаждение металла Миллера (RMD), исключает обратную промывку в некоторых случаях применения аустенитной нержавеющей стали.За корневым проходом RMD можно выполнить импульсную сварку GMAW или дуговую сварку порошковой проволокой для заполнения и закрытия прохода — вариант, который экономит время и деньги по сравнению с GTAW с обратной промывкой, особенно на трубах большего размера.
RMD использует точно контролируемый перенос металла при коротком замыкании для создания тихой, стабильной дуги и сварочной ванны.Это снижает вероятность холодных прихотов или несваривания, уменьшает разбрызгивание и улучшает качество корня трубы.Точно контролируемый перенос металла также обеспечивает равномерное осаждение капель и облегчает контроль сварочной ванны, тем самым контролируя погонную энергию и скорость сварки.
Нетрадиционные процессы могут повысить производительность сварки.При использовании RMD скорость сварки можно варьировать от 6 до 12 дюймов в минуту.Поскольку этот процесс повышает производительность без дополнительного нагрева детали, он помогает сохранить эксплуатационные характеристики и коррозионную стойкость нержавеющей стали.Снижение тепловложения в процессе также помогает контролировать деформацию подложки.
Этот импульсный процесс GMAW обеспечивает меньшую длину дуги, более узкие конусы дуги и меньшее количество тепла, чем обычная импульсная струйная сварка.Поскольку процесс замкнутый, дрейф дуги и колебания расстояния от жала до рабочего места практически исключены.Это упрощает контроль сварочной ванны как при сварке на месте, так и при сварке вне рабочего места.Наконец, сочетание импульсной GMAW для заполнения и закрытия проходов с RMD для корневого прохода позволяет выполнять сварочные процедуры с использованием одной проволоки и одного газа, сокращая время переналадки процесса.
Tube & Pipe Journal был выпущен в 1990 году как первый журнал, посвященный индустрии металлических труб.Сегодня он остается единственным отраслевым изданием в Северной Америке и стал самым надежным источником информации для профессионалов в области трубного оборудования.
Теперь доступен полный цифровой доступ к The FABRICATOR, обеспечивающий легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Теперь доступен полный цифровой доступ к The Tube & Pipe Journal, обеспечивающий легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный цифровой доступ к журналу STAMPING Journal, журналу о рынке штамповки металлов, где публикуются последние технологические достижения, передовой опыт и новости отрасли.
Теперь доступен полный доступ к цифровому изданию The Fabricator en Español, обеспечивающему легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Инструктор по сварке и художник Шон Флоттманн присоединился к подкасту The Fabricator на выставке FABTECH 2022 в Атланте, чтобы пообщаться в прямом эфире…
Время публикации: 12 января 2023 г.