Меню

Технология сварки трубопроводов из нержавеющей стали аргоном



Технология сварки нержавейки аргоном – важные особенности и тонкости

Сварка нержавейки, при которой пользуются аргоном как защитным газом, является одной из самых распространенных технологий получения качественных и надежных соединений деталей, изготовленных из такой стали.

Использование аргона при сварке нержавеющей стали позволяет получать сварные швы высокого качества

Прежде чем приступать к обучению этому процессу, следует познакомиться с характеристиками данного сплава, которые и делают его трудносвариваемым материалом.

Нержавеющая сталь является металлом, который успешно противостоит коррозионным процессам. Таким его делают легирующие добавки, основной из которых является хром (в отдельных марках нержавейки он может составлять до 20%). В различные виды такой стали могут также добавляться в качестве легирующих элементов титан, никель, молибден и др. Эти добавки, кроме антикоррозионных свойств, наделяют нержавейку и рядом других необходимых физико-механических характеристик.

Нержавеющая сталь, кроме исключительных антикоррозионных свойств, обладает поверхностью привлекательного внешнего вида. Именно поэтому ее часто даже не покрывают краской. Отсюда возникают дополнительные требования к качеству сварного шва: он должен быть не только надежным, но и аккуратным.

Выполнять сварочные работы с нержавейкой и получать соединения, удовлетворяющие самым строгим требованиям, может только специалист, обладающий не только необходимыми знаниями технологии, но и достаточным опытом работы в данной области. Это значит, что для обучения приемам сварки нержавеющей стали в среде аргона недостаточно просто посмотреть видео такого процесса – необходимо еще получить практические уроки.

В чем заключаются сложности сварки нержавеющей стали

Сложность сварки нержавейки объясняется свойствами данного металла, которые ему придают легирующие добавки. По сравнению с низкоуглеродистой сталью, нержавейка имеет более низкую теплопроводность (в два раза ниже), что является негативным фактором для сварочных работ. Высокая температура из-за низкой теплопроводности металла будет концентрироваться в месте выполнения соединения и недостаточно активно отводиться от него. Это может стать причиной перегрева области соединения и даже прожога металла. Именно поэтому технология сварки нержавейки предусматривает снижение сварочного тока: его значение выбирается на 20% ниже, чем при сварке обычных сталей.

Дисплей сварочного полуавтомата с цифровой индикацией рабочего тока и напряжения

Еще одной характеристикой нержавеющей стали, которую обязательно следует учитывать при сварке, является повышенный коэффициент линейного расширения и, как следствие, значительная линейная усадка. Именно это свойство нержавейки приводит к тому, что детали из нее при выполнении сварочных работ подвергаются значительным деформациям, нередко приводящим к появлению трещин на их поверхности. Учитывая это, между соединяемыми заготовками следует оставлять больший зазор, который будет компенсировать деформационные процессы.

Нержавейка отличается повышенным электрическим сопротивлением, что очень негативно сказывается на сварке, если она выполняется электродом из высоколегированной стали. Такой электрод, который также имеет большое электрическое сопротивление, начинает сильно нагреваться. Это приводит к ухудшению качества формируемого сварного шва. Если вы соберетесь варить нержавейку такими электродами, следует использовать изделия минимальной длины.

Трещина сварного шва – самый опасный дефект, приводящий к разрушению конструкции

Если при сварке нержавейки не соблюдать правильный термический режим, этот сплав может утратить свои антикоррозионные свойства.

Объясняется это следующим. При значительном нагреве (свыше 500 градусов) на границах кристаллических зерен металла начинают образовываться карбид хрома и железа. Так появляются очаги возникновения и дальнейшего распространения коррозии. Чтобы избежать этого негативного явления, которое носит название межкристаллитной коррозии, необходимо очень быстро охлаждать детали из нержавейки сразу после окончания сварочных работ. Однако указанный метод эффективен лишь в том случае, если вы варите нержавеющую сталь хромоникелевой группы.

Как подготовить детали из нержавейки к сварке

Для того чтобы в результате аргонодуговой сварки изделий из нержавейки получить качественное и надежное соединение, необходимо правильно подготовить их поверхности. Такая обработка не сильно отличается от подготовки к сварке в среде аргона деталей из других металлов и заключается в следующем.

Труба из нержавейки, подготовленная к сварке с помощью шлифовальной насадки

  • Кромки соединяемых заготовок необходимо зачистить до металлического блеска, для чего используется металлическая щетка или шлифовальная машинка.
  • После зачистки кромки деталей обезжириваются при помощи ацетона или авиационного бензина, что необходимо сделать для обеспечения устойчивости дуги и повышения качества сварного шва.
  • При подготовке соединяемых заготовок к сварке следует предусмотреть в них увеличенный зазор, который будет компенсировать деформационные процессы.

Очень важно при подготовке изделий из нержавейки к сварке, выполняемой в среде аргона, правильно подобрать присадочный материал.

Кроме диаметра присадочной проволоки, надо обращать внимание и на ее состав. Степень легирования такой проволоки должна превышать соответствующий показатель у металла, из которого изготовлены соединяемые заготовки.

Марки сварочной проволоки для нержавейки

Аргоновая сварка нержавейки при помощи электрода из вольфрама

Сварка нержавейки в защитной среде аргона используется преимущественно в тех случаях, когда соединить необходимо детали небольшой толщины. Данная технология позволяет получать качественные и надежные соединения с красивыми и аккуратными сварными швами.

В защитной среде аргона чаще всего выполняется сварка нержавеющих труб, используемых для транспортировки различных жидких и газообразных сред. Качество сварных швов, получаемых при использовании данной технологии, позволяет применять ее для соединения деталей трубопроводов, эксплуатируемых под высоким давлением.

Выполненное электросваркой в среде аргона соединение труб из нержавеющей стали

Аргонодуговая сварка, выполняемая неплавящимся вольфрамовым электродом, может производиться на переменном или постоянном токе прямой полярности. Основным рабочим органом при выполнении такой сварки является горелка, в которой закреплен электрод и из сопла которой подается струя аргона. Сварной шов формируется за счет присадочной проволоки, подаваемой вручную в зону горения сварочной дуги. Все движения, совершаемые горелкой, также выполняются вручную.

В отличие от обычной электродуговой технологии, при сварке, выполняемой в среде аргона, электродом и присадочной проволокой не совершают поперечных движений – их перемещают только вдоль оси формируемого шва.

Делается это для того, чтобы не вывести сварочную ванну из зоны действия аргоновой защиты (это негативно скажется на качестве соединения). Необходимо также позаботиться и о защите от окружающего воздуха обратной стороны шва, которая также обдувается аргоном. Конечно, расход газа от этого увеличивается, но качество всех участков сварного шва будет высоким.

Читайте также:  Дымовые трубы чем руководствоваться

Положение горелки при сварке ТИГ

Чтобы не загрязнить поверхности соединяемых заготовок и не оплавить конец вольфрамового электрода, им нельзя прикасаться к основному металлу даже в процессе розжига дуги. Именно поэтому технология сварки в среде аргона с применением вольфрамового электрода предполагает использование для розжига дуги специальной пластины, изготовленной из графита или угля. Только после зажигания на такой пластине сварочную дугу аккуратно переводят на нержавейку. Хорошо демонстрирует этот процесс, выполнению которого обязательно следует научиться начинающему специалисту, обучающее видео.

Чтобы исключить окисление нагретого электрода и только что сформированного шва, подачу аргона следует отключать не сразу после окончания сварки, а через 10–15 секунд. На расходе газа это скажется незначительно, но этим вы увеличите срок службы электрода и улучшите качество сварного шва.

Сварка с помощью полуавтомата

Сварка полуавтоматом, производимая в среде аргона, позволяет значительно увеличить производительность работ. Такую технологию можно использовать для соединения деталей из нержавейки даже значительной толщины. Наряду с высокой производительностью, технология сварки полуавтоматом в среде аргона позволяет получать соединения, отличающиеся высоким качеством, надежностью, привлекательным внешним видом.

Режим сварки фланца с трубой: горелка на 11 часов, направление вращения по стрелке

Существует несколько нюансов сварки нержавейки полуавтоматом, которые обязательно следует учитывать в работе. Сварочная проволока для повышения качества формируемого соединения должна обязательно содержать в своем составе никель. Если необходимо варить детали большой толщины, то в состав защитного газа, кроме аргона, добавляют углекислый газ, который обеспечивает лучшую смачиваемость краев шва.

Сварка нержавейки полуавтоматом в защитной среде аргона может выполняться по нескольким технологиям – с использованием:

  • короткой дуги;
  • струйного переноса;
  • импульсного режима.

Наиболее контролируемой является технология с использованием импульсного режима. В данном случае сварочная проволока подается в зону действия дуги короткими импульсами. Это позволяет минимизировать разбрызгивание расплавленного металла, уменьшить зону термического воздействия на основной металл, снизить расход дорогостоящей сварочной проволоки. Обработка готового шва и прилегающей к нему поверхности при использовании данной технологии занимает минимальное количество времени, так как брызги металла на них практически отсутствуют.

При помощи струйного переноса можно варить детали большой толщины, а короткая дуга больше подходит для соединения тонких изделий. Лучше познакомиться с особенностями перечисленных технологий позволяют видео.

Источник

Сварка нержавеющих труб: аргонодуговая, орбитальная

Трубопроводы из нержавеющей стали, благодаря уникальным свойствам материала, широко применяются во многих отраслях промышленности и коммунальном хозяйстве. Для получения надежных соединений сварку труб из нержавеющей стали делают по специальным технологиям. Это усложняет монтаж, но в ряде случаев необходимо для выполнения требований нормативных документов. Например, в международных актах указывается, что орбитальную сварку нержавеющих труб нужно применять обязательно, если они контактируют с пищевыми продуктами.

Особенности сварки нержавейки

Чтобы без изъянов сварить трубы из нержавейки, особенно тонкостенные, нужно учитывать ее отличия от обычного металла. Теплопроводность нержавеющей стали на 70% меньше, поэтому металл на стыке перегревается. В результате повышается вероятность прожига. Для устранения этого недостатка значение сварочного тока устанавливают на 20% меньше чем для черного металла.

Из-за большого коэффициента температурного расширения зона стыка может деформироваться и потрескаться. Для устранения последствий этого явления оставляется зазор между свариваемыми трубами. Нагретому металлу есть куда расширяться, поэтому деформация сводится к нулю.

Если соединение выполняется высоколегированными электродами, они будут перегреваться, так как у нержавеющей стали высокое электрическое сопротивление. Поэтому скорость плавления электродов возрастет, а качество шва снизится. Если иной способ сварки невозможен, их нужно укоротить до минимума.

Подготовительные работы

Перед сваркой труб из нержавеющей стали проводится подготовка места стыка. Чтобы шов был качественный, необходимо:

  1. Зачистить кромки напильником, наждачной бумагой или абразивным инструментом.
  2. Участки нержавеющих труб возле стыка обезжирить ацетоном. Этот растворитель также помогает поддерживать электрическую дугу на стабильном уровне, что положительно сказывается на качестве соединения.
  3. Стыкуя трубы не забывать о зазоре между ними, чтобы не было деформации.
  4. Закрыть теплостойким материалом поверхности возле стыка, чтобы на них не попадали капли расплавленного металла.

Способы сварки труб из нержавеющей стали

В заводских условиях заготовки из нержавеющей стали соединяют лазерной, плазменной и высокочастотной сваркой. Домашним мастерам доступны следующие методы:

  1. Ручную дуговую сварку выполняют короткой дугой, не двигая электрод поперек шва. Чтобы повысить коррозионную стойкость шва и избежать горячего растрескивания в составе его обмазки должен содержаться феррит. Работа с такими электродами проводится постоянным током обратной полярности. Иначе дуга будет неустойчива. При наложении швов по вертикали и на потолке величина тока снижается на 30%. Электроды перед работой прокаливают, чтобы исключить образование пор водородом.
  2. Сваркой под флюсом соединяют трубы из нержавеющей стали со стенками толщиной 3 — 50 мм. За счет плавного перехода между основным металлом и швом достигается высокая коррозионная стойкость. Этот способ менее трудоемкий, чем предыдущий, так как кромки обрабатываются при толщине стенок больше 12мм, а не от 4 как при ручном дуговом способе. Работа производится электродом с вылетом в 2 раза меньшим стандартного значения. Флюс предварительно прокаливается.
  3. При сварке в среде углекислого газа образуется много брызг и оксидная пленка поверх шва. Поэтому коррозийная стойкость соединения невысока. Для ее повышения применяются специальные эмульсии.
  4. Для сварки в среде инертного газа характерна стабильность дуги и меньшее выгорание легирующих добавок. Работа выполняется постоянным током прямой полярности плавящимися и вольфрамовыми электродами.
Читайте также:  В дыхательных путях отверстия труб находятся

Технология аргонодуговой сварки труб из нержавеющей стали

Соединение заготовок из нержавеющей стали этим способом ведут неплавящимся электродом из вольфрама, закрепленного в центре сопла горелки. Через него аргон поступает к стыку, создавая защищенную зону. Шов создается в результате плавления присадочной проволоки, подаваемой вручную или автоматически.

При наложении шва нельзя делать поперечных движений горелкой с электродом и присадочной проволокой. При их выходе за пределы защищенной зоны качество соединения снизится. Сварку рекомендуется проводить с поддувом аргона на обе стороны. Нельзя касаться поверхности заготовок электродом даже для розжига дуги. Опытные сварщики используют для этого пластины из графита или угля, перенося затем дугу на стык. После завершения работы зона стыка в течение 10 — 15 секунд должно находиться в аргоновой среде. Это ускорит остывание шва, и предотвратит окисление электрода.

При сварке труб из нержавейки необходимо обдувать место соединения аргоном как снаружи, так и изнутри. Проблема решается просто:

  • в торец одной из труб забивают пробку из любого подручного материала;
  • на стык наматывают скотч или изоляционную ленту;
  • через торец другой трубы с помощью горелки закачивается аргон;
  • после заполнения газом всего объема забивают вторую пробку;
  • снимают скотч или изоляционную ленту, начинают сваривание.

Орбитальная сварка нержавеющих труб

В основу этого способа заложен аргонодуговой метод, но сварочная головка движется по окружности трубы, вдоль стыка, создавая непрерывный шов. Отсюда и название. Процесс полностью автоматизирован и контролируется процессором. Длину дуги выставляют путем крепления головки на направляющих в нужном положении.

Программа, заложенная в процессор, изменяет параметры процесса в зависимости от положения головки во время ее движения по орбите. Для этого стык по длине делится на горизонтальные, вертикальные и участки под углом. При прохождении головки по любому из них автоматически изменяются значения параметров:

  • скорость движения головки;
  • величина сварочного тока;
  • скорость подачи присадочной проволоки;
  • расход аргона.

Поскольку на всех участках орбиты условия сварки оптимальны, формируется однородный шов высокого качества. Для соединения труб диаметром 8 — 275 мм используется головка открытого типа. На трубопроводах большего сечения, предварительно заполненных инертным газом, применяется закрытая конструкция. Стыковка труб из нержавеющей стали с толстыми стенками проводится в несколько проходов с изменением угла наклона головки. Длительность процесса увеличивается, поэтому в комплект оборудования включается блок ее принудительного охлаждения.

Не важно, каким способом свариваются трубы из нержавеющей стали. Главное качество шва, от которого зависит надежность и срок эксплуатации трубопроводов. Можно и вручную добиться хороших результатов, но лучше обзавестись полуавтоматом для аргонодуговой сварки (TIG). Он универсален и позволяет качественно сваривать различные металлы толщиной от 1 мм.

Источник

Аргоновая сварка нержавейки

Нержавеющая сталь называется так потому, что она под действием различных факторов не покрывается коррозией. То есть, срок ее эксплуатации практически вечен. Поэтому изделия из нее так востребованы в промышленности и быту. Находящая в нем легированная добавка в виде хрома (12%) делает такой металл не только нержавеющим, но и хорошо поддающемся обработке и сварке. Практически все сварочные технологии можно использовать для соединения нержавеющих заготовок. Но когда разговор заходит о стыковке тонких деталей, то сварка нержавейки аргоном – оптимальное решение данной проблемы.

Есть у нержавейки определенные свойства, которые негативно влияют на конечный результат сварочного процесса.

  • Низкая ее теплопроводность, что при высокой силе сварочного тока приводит к прожигу металла на участке сварки. Решить данную проблему можно просто – снизить ток.
  • Большой усадочный процент при остывании нагретого металла. Поэтому очень важно правильно выставить зазор между свариваемыми деталями.
  • При высоких и долгих температурах хром начинает испаряться, при этом сама сталь теряет антикоррозийные свойства. Поэтому приваренные заготовки надо быстро охлаждать.

Оборудование и расходные материалы

Что касается оборудования, то для ручной сварки тонкой нержавейки аргоном ( TIG ) подойдет стандартный набор с инвертором, осциллятором и баллоном с аргоном. Конечно, нужна будет горелка и комплект проводов и шлангов.

К расходным материалам относится присадочная проволока и сам газ аргон. Необходимо отметить, что присадка должна быть одного состава, что и свариваемый материал. Так как чаще всего для изготовления различных изделий используется нержавейка марки 304, то для сварки лучше всего использовать присадочный пруток марки Y 308. Что касается аргона, то он не является единственным защитным газом, который используется в сварочной технологии данного типа. Но он является основным, именно поэтому сам процесс называется аргонодуговой сваркой.

Читайте также:  Что такое джет труба

Немаловажным показателем в плане себестоимости проводимых сварочных работ является расход аргона. Все будет зависеть от того, какой металл технологией ТИГ сваривается. К примеру, для соединения алюминия расходуется до 20 литров газа в минуту, для стыковки титана – до 50 литров, для сварки нержавейки всего лишь 8 литров. При этом можно уменьшить объем расходуемого газа, если на горелку установить так называемую газовую линзу, в состав которой входит сеточка. Кстати, это приспособление также улучшает защиту сварочной ванны.

К каждому соплу горелки подходит свой размер линзы, который варьируется от 4 по 10 номера. При этом чем больше номер линзы, тем лучше защитные ее качества. Но небольшие линзы позволяют проводить сварку аргоном в труднодоступных местах. Также необходимо отметить, что установка на горелку газовой линзы позволяет выдвигать неплавящийся вольфрамовый электрод на 10 мм дальше. Что касается вольфрамовых электродов, то аргоновая сварка нержавейки может проводиться универсальным их видом. Диаметр неплавящегося стержня выбирается в зависимости от толщины свариваемых нержавеющих заготовок.

  • Толщина деталей из нержавейки – до 1,6 мм. Используется вольфрамовый стержень диаметром 1 мм и сила сварного тока 50 ампер.
  • Толщина большего значения требует силы тока больше 50 ампер и вольфрамового электрода диаметром 1,6 мм.

TIG сварка нержавейки

Ручная аргонная сварка начинается, как и все сварочные процессы, с подготовки заготовок. Необходимо зачистить соединяемые торцы до металлического блеска, чтобы не осталось грязи, налетов других материалов (к примеру, краски), а также надо провести обезжиривание примыкающих плоскостей. Если свариваются заготовки из нержавейки толщиною более 4 мм, то необходимо сформировать кромки. Тонкостенные детали варятся без кромок.

Кстати, при сварке тонкой нержавейки надо устанавливать под нее медную пластину, с помощью которой будет отводиться тепло. Но этот кусок меди будет выполнять и другие функции: удерживать с обратной стороны расплавленный от присадочной проволоки металл, и жестко будет фиксировать две соединяемые заготовки. В том случае если обе детали точно подогнаны друг под друга и хорошо зафиксированы, то сварку можно проводить и без присадочного прутка. Это касается в основном заготовок с максимальной толщиной до 1 мм. При этом рекомендуется сварку проводить током 35-37 ампер, заварку кратера в течение 3 секунд, а подачу газа после окончания сварочного процесса 4 секунды.

Технология сварки

Технология сварки нержавеющей стали производится точно так же, как и обычной. Но есть и некоторые нюансы.

  • Перемещение неплавящегося электрода и присадочной проволоки производится только вдоль сварного шва. Никаких поперечных отклонений. Нельзя допустить, чтобы присадка вышла из защитной зоны аргона.
  • Чтобы увеличить качество сваренного участка, рекомендуется обдувать аргоном стыкуемые заготовки и с обратной стороны. Это, конечно, увеличит расход защитного газа.
  • Нельзя прикасаться вольфрамовым электродом к поверхности свариваемых заготовок из нержавеющей стали, даже при розжиге дуги. Иногда розжиг производят на графитовой или угольной пластине с последующим переносом на основной металл, как показано на обучающем видео. Или можно воспользоваться бесконтактным методом, используя для этого осциллятор.

Как и при всех видах сварки аргоном, необходимо после окончания сварочного процесса подачу газа сразу не прекращать. Таким образом, остынет сам вольфрамовый электрод, он не будет окисляться, а также начнет быстрее остывать сварочный шов. Период времени отключения газа равен 10-15 секундам после окончания сварочного процесса.

Сварка труб из нержавеющей стали

Трубы из нержавейки сегодня все чаще используются в быту, хотя в промышленности они используются в больших объемах и во многих областях. Их стыковка, особенно тонкостенных трубопроводов, производится при помощи аргонодуговой сварки. Технология соединения практически точно такая же, как и сваривание листовых или объемных заготовок. То есть, подготовительный процесс производится идентично, режимы выставляются такие же, но есть и один небольшой нюанс.

Необходимо, чтобы сварочный шов в процессе соединения обдувался с двух сторон аргоном. Понятно, что с внешней стороны это сделать не проблема. А как это сделать изнутри трубы. Все достаточно просто.

  • Отверстие одной трубы закрывается пробкой, сделанной из ткани, бумаги или любого другого материала.
  • Стык двух труб по периметру закрывается клеящей пленкой: скотчем или изолентой.
  • В открытое отверстие второй трубы подается из горелки аргон под небольшим давлением, чтобы не выбило пробку.
  • Как только трубы заполняться газом, отверстие, через которое он подавался, также закрывается пробкой.
  • Теперь снимается скотч или изолента со стыка и производится сварка двух труб из нержавеющей стали.

И в конце таблица, в которой показано соотношение режима сварки нержавейки аргоном, его параметров и размеров расходных материалов.

Толщина соединяемых заготовок, мм Вид тока Сила тока, А Диаметр вольфрамового электрода, мм Диаметр присадочной проволоки, мм Скорость сварочного процесса, см/мин
1 Постоянный – полярность прямая 30-60 1 2 12-28
1 Переменный 35-75 1 2 15-33
1,5 Постоянный – полярность прямая 40-75 1,6 2 9-19
1,5 Переменный 45-85 1,6 2 14-22
4 Постоянный – полярность прямая 85-130 2,5 4

Обязательно ознакомьтесь с обучающим видео, расположенным на этой странице сайта. Оно поможет разобраться во всех тонкостях сварочного ручного процесса в защитном аргоном газе. Как показывает практика, эта технология является лучшей, когда стоит задача сварить тонкостенные детали из нержавеющей стали.

Источник