Зварювання нержавіючої сталі

При зварюванні аустенітного нержавіючого прокату слід враховувати відмінності фізичних властивостей від властивостей вуглецевого прокату:

• його електричний опір майже в шість разів більше,
• точка плавлення приблизно на 100С нижче,
• теплопровідність становить близько однієї третини від відповідного показника вуглецевого прокату,
• коефіцієнт теплового розширення по довжині приблизно на 50% більше.

Зварювання нержавійки можна виконувати за допомогою будь-яких методів зварювання:

• Ручна дугова /сваркаобычно при товщині матеріалу більше 1,5 мм/
• Дугове зварювання вольфрамовим електродом в інертному газі (TIG) зварювання тонких листів та труб
• Дугове зварювання плавким електродом в інертному газі / Зварювання в середовищі активних газів (MIG/MAG)відрізняється високою продуктивністю імпульсна дугове зварювання плавким електродом в інертному газі, для аркушів товщиною 0,8 мм зварювання короткою дугою плавким електродом в інертному газі, для аркушів товщиною 0,8-3,0 мм зварювання дугою зі струменевим перенесенням металу, плавким електродом в інертному газі, для аркушів товщиною не більше 3,0 мм
• Плазмове зварювання застосовується для широкого діапазону товщини нержавійки
• Дугове зварювання під флюсом для матеріалів завтовшки понад 10 мм
• Зварювання опору точкова і роликовий зварювання тонких листів
• Лазерне зварювання, високочастотна зварювання і т. д.

Подальша обробка зварних швів нержавійки.

На поверхні зварного з'єднання утворюється пористий оксидний шар, що містить в основному хром. Цей шар послаблює стійкість з'єднання до корозії. Хром оксидного шару в основному матеріалі виникає із сталі, внаслідок чого під оксидним шаром утворюється так званий шар зі зниженим вмістом хрому. При необхідності, для підвищення стійкості зварного з'єднання до корозії, як і в основного матеріалу, оксидний шар і зону зі зниженим вмістом хрому видаляють, тобто зварне з'єднання проходить подальшу обробку.

Термообробка нержавійки

Під термообробкою розуміється розчинення усередині сталевої конструкції (більше 1000 С), за допомогою якого згладжуються відмінності присадних матеріалів.
Механічні методи подальшої обробки нержавійки

При механічних методах обробки дозволяється використовувати тільки ті робочі засоби, які призначені для обробки нержавіючого прокату:

шліфувальні стрічки та кола, призначені для обробки нержавіючого прокату,
щітки з нержавіючої сталі дробу з нержавіючої сталі при дробеструйної обробці.

Травлення нержавійки

Травлення-це найбільш ефективний метод обробки зварних. При правильному виконанні травлення дозволяє усунути шкідливий оксидний шар, а так само зону зі зниженим вмістом хрому. Травлення виконується занурення, поверхневого нанесення або покриття пастою в залежності від умов. Частіше при травленні використовується смешащая кислота: азотна кислота/фтористоводнева кислота (плавикова кислота) у таких пропорціях:

8 – 20 % HNO3 (азотна кислота) 0,5 – 5 % HF (фтористоводнева кислота) інші компоненти Н2О (вода)

Час травлення аустенітного нержавіючого прокату залежить:

• від температури, концентрації кислот,
• товщини окалини і сорти прокату (т. зв. кислототривкий прокат вимагає більш тривалого
• часу обробки порівняно з нержавіючим прокатом).

Доведення ступеня шорсткості зварного шва до показника основного аркуша шляхом шліфування або полірування після травлення ще більше збільшує стійкість конструкції до корозії.

Зварювання нержавійки - це комплекс одночасно протікаючих процесів , основними з яких є:

• тепловий вплив на метал в зоні термічного впливу ,
• термодеформационные плавлення,
• металургійної обробки
• кристалізації металу в обсязі зварювальної ванни в зоні сплавлення .

Фізична зварюваність характеризує можливість отримання монолітних зварних з'єднань нержавійки.

У процесі зварювання має місце безперервне охолодження. Характер структурних перетворень при цьому відрізняється від випадку розпаду аустеніту при ізотермічній витримці . При безперервному охолодженні значення інкубаційного періоду в 1.5 рази більше , ніж при ізотермічному . Зі збільшенням швидкості охолодження одержувана структура в зоні ізотермічного впливу подрібнюється , твердість її підвищується . Якщо швидкість охолодження перевищує критичну швидкість , освіта структур гартування неминуче .

Загартовані структури в апаратобудуванні є вкрай небажаними : відрізняються високою твердістю , крихкістю , погано обробляються , схильні до утворення тріщин .

Якщо швидкість охолодження нижче критичної швидкості , утворення гартівних структур виключається . В зоні термічного впливу найбільш бажаними є пластичні , добре оброблювані структури типу перліту або сорбіту . Тому отримання якісних з'єднань неодмінно пов'язане з досягненням бажаних структур в основному регулюванням швидкості охолодження .

Підігрів сприяє перлитному перетворення і є дієвим засобом виключення гартівних структур . Тому він служить в якості попередньої термічної обробки зварних з'єднань (нагрів до зварювання і в процесі її ) . Змінюючи швидкість охолодження , можна отримати бажану твердість у зоні термічного впливу .

У деяких випадках з'являється необхідність збільшення швидкості охолодження . Шляхом прискореного охолодження вдається подрібнити зерно , підвищити міцнісні властивості і ударну в'язкість в зоні термічного впливу . З цією метою знаходить застосування метод супутнього охолодження . Зварне з'єднання в процесі зварювання із зворотного боку дуги охолоджується водою або повітряною сумішшю , що сприяє отриманню крутий гілки швидкості охолодження.
Технологічна міцність зварного шва нержавійки

"Технологічна міцність" цей термін застосовується для характеристики міцності конструкції у процесі її виготовлення . В зварних конструкціях технологічна міцність лімітується в основному міцністю зварних швів . Це один з важливих показників зварюваності сталі .

Технологічна міцність оцінюється утворенням гарячих і холодних тріщин .

1. Гарячі тріщини. Це тендітні межкристаллические руйнування металу шва і зони термічного впливу . Виникають в твердо-рідкому стані на завершальній стадії первинної кристалізації , а так само в твердому стані при високих температурах на етапі переважного розвитку межзернистой деформації .
Наявність температурно-тимчасового інтервалу крихкості є першою причиною утворення гарячих тріщин . Температурно-часовий інтервал обумовлюється утворенням рідких і напіврідких прошарків , що порушують металеву суцільність зварного шва . Ці прошарки утворюються при наявності легкоплавких , сірчистих сполук (сульфідів ) FeS з температурою плавлення 1189 З та NiS з температурою плавлення 810 С . В піковий момент розвитку зварювальних напруг за цим рідким прошаркам відбувається зсув металу , переростає в тендітні тріщини .
Друга причина утворення гарячих тріщин - високотемпературні деформації . Вони розвиваються внаслідок утрудненою усадки металу шва , формозміни зварюваних заготовок , а так само при релаксації зварювальних напружень в нерівноважних умовах зварювання і при послесварочной термообробці , структурної та механічної концентрації деформації.

2. Холодні тріщини.
Холодними вважають такі тріщини , які утворюються в процесі охолодження після зварювання при температурі 150 С або протягом декількох наступних діб . Мають блискучий кристалічний злам без слідів високотемпературного окислення .
Основні фактори , що обумовлюють появу холодних тріщин наступні: а) Утворення структур гартування ( мартенсіту і бейніта ) призводить до появи додаткових напружень , обумовлених об'ємним ефектом .
б) Вплив зварювальних розтягуючих напружень .
в) Концентрація дифузійного водню . Водень легко переміщується у незагартованих структурах .У мартенсите дифузійна здатність водню знижується: він накопичується в мікропорожнечі мартенситу, переходить в молекулярну форму і поступово розвиває високий тиск, що сприяє утворенню холодних тріщин. крім того, водень, адсорбований на поверхні металу і в мікропорожнечі, викликає охрупчивание металу.

Вуглецеві сталі: зварювання і супутні їй процеси
Сплави Fe і С, де процентний вміст вуглецю не перевищує 2,14%, називають вуглецевими сталями. Вуглець впливає на властивості сталей. Наявність інших елементів обумовлено:

1. Технологічними особливостями виробництва - Mn, Si - для усунення шкідливих включень закису заліза, FeO і FeS. Навколо облямівки сірчистого заліза, починаючи з 985 С, відбувається оплавлення, що веде до зниження технологічної міцності зварного шва. Температура плавлення MnS становить 1620 С, крім того, він пластичний.
2. Неможливістю повного видалення з металу (S, P, N, H)
3. Випадковими причинами (Cr, Ni, Cu та інші рідкоземельні метали) Вуглецеві сталі складають основну масу сплаву Fe-C, до 95% апаратури і обладнання виготовляють з цих сталей.
У вітчизняній промисловості найбільш широко застосовують сталі з вмістом вуглецю до 0,22%, рідко від 0,22 до 0,3%.
Структурно -фазовие перетворення вуглецевих сталей визначаються діаграмою стану Fe-C. У нормалізованому стані мають феррито перлитную структуру. З точки зору кінетики розпаду аустеніту, у вуглецевих сталей відбувається перетворення аустеніту в перліт (друге основне перетворення).
Залежно від температури охолодження, ступеня переохолодження, швидкості охолодження феррито цементитной суміші виходить різного ступеня дисперсійний перліт, сорбіт, Бейн, троостіт.

Низьколегованісталі підвищеної міцності

До низьколегованих відносять сталі, що містять в своєму складі до 2% легуючих елементів кожного окремо і до 5% сумарно (Mn, Si, Cr, Ni). Зміст вуглецю, як і у вуглецевих сталей не перевищує 0,22%. содерж