Сварка труб из нержавейки: технология и этапы

Содержание:

• Особенности сварки труб из нержавейки
• Технологии сварки труб из нержавейки
• Ручная дуговая (MMA)
• Полуавтоматическая (MIG/MAG)
• Аргонодуговая (TIG)

Трубы из нержавеющей стали широко используют как в жилищно-коммунальном хозяйстве, так и практически во всех отраслях промышленности – от пищеперерабатывающей, до машиностроительной и нефтехимической. При этом сварка труб из нержавейки имеет ряд усложняющих факторов из-за особенностей высоколегированных коррозиестойких стальных сплавов, среди которых плохая теплопроводность, выгорание легирующих компонентов, сильные деформации заготовки и т.п.

Особенности сварки труб из нержавейки

Главная проблема при сварке высоколегированных коррозиестойких стальных сплавов в их крайне низкой теплопроводности, которая на 70% ниже, чем у углеродистых марок. Эта особенность нержавейки приводит к тому, что труба или любая иная заготовка в процессе нагрева в зоне расплава перегревается, а тепло не распространяется по металлу. В результате образуется сильный температурный контраст, который приводит к деформациям и растрескиванию.

Деформационные изменения в геометрии сечения трубы приводят к нарушению герметичности сварного шва и невозможность точного сопряжения двух свариваемых труб. Кроме того, это резко повышает риск прожига стенок и непоправимой порчи трубы.

Для предотвращения такого негативного эффекта при сварке труб из нержавейки необходимо снизить силу сварного тока на 20% в сравнении с аналогичными параметрами сваривания заготовок из углеродистых стальных сплавов.

Нержавеющая сталь имеет высокое электрическое сопротивление, что приводит к ускоренному плавлению электрода. Чтобы избежать подобных деструктивных явлений, необходимо тщательно подбирать все режимы сварки и марку электрода, а выполнять сварочные работы должен сварщик только с высоким разрядом и большим опытом.

Нержавейка – это высоколегированный стальной сплав. Именно наличие легирующих компонентов, таких как хром, никель, марганец, титан и др., снижает окислительный потенциал металла и предотвращает его коррозию. В процессе сварки при крайне высоких температурах и при наличии кислорода все легирующие компоненты выгорают, что делает сварной шов уязвимым для коррозии.

Для решения проблемы выгорания легирующих компонентов нержавейки используют специальную технологию сварки в защитной газовой среде с использованием вольфрамового электрода. Одним из самых распространенных газов стал аргон, поскольку он самый дешевый и максимально доступный из всех остальных допустимых для таких целей.

Подача аргона или иного инертного газа в рабочую зону сварки ограждает ванну расплава от кислорода, предотвращая тем самым окисление легирующих компонентов. Кроме того, использование никелевой присадочной проволоки дает возможность компенсировать вероятные потери никеля от его выгорания из нержавейки.

Технологии сварки труб из нержавейки

В современной промышленности широко используют три основных способа сварки труб из коррозиестойких высоколегированных стальных сплавов:

• ручная дуговая (MMA);
• полуавтоматическая (MIG/MAG);
• аргонодуговая (TIG).

Существуют и другие менее распространенные из-за своей сложности и дороговизны методы, такие как плазменная, высокоточная, лазерная и электронно-лучевая сварка.

Ручная дуговая (MMA)

Ручная дуговая сварка (MMA – manual metal arc) – один из самых простых и доступных даже для непрофессионалов способов сваривания труб из нержавейки. Для этого необходим сравнительно недорогой инвертор и один из двух видов электродов:

• основные – карбонаты кальция и магния;
• рутиловые – диоксид титана, ферромарганец, полевой шпат, магнезит.

Рутиловые электроды лучше всего подходят для сварки труб из нержавейки, поскольку позволяют создавать прочный сварной шов без брызг и наплавов с компенсацией выгоревших легирующих компонентов.

Ручная дуговая сварка допустима только для небольших объемов работ и в большинстве случаев используется только в домашних условиях в частных гаражах и мастерских.

Полуавтоматическая (MIG/MAG)

Использование сварочных полуавтоматов с автоматической подачей присадочной проволоки и защитной газовой смеси (аргон 98% и углекислый газ 2%) позволяет не только существенно ускорить процесс, но и повысить качество сварки нержавеющих труб за счет устранения из рабочей зоны кислорода и автоматизации подачи присадки.

Сварка MIG/MAG (metal inert/active gas) – один из самых современных методов, позволяющий соединять коррозиестойкие трубы со значительной толщиной стенок. Полуавтоматы (MIG/MAG) широко используют на промышленных машино-, станко-, судо- и авиастроительных предприятиях, а также на станциях техобслуживания и в сфере ЖКХ.

В результате полуавтоматической сварки труб из нержавейки в защитной газовой среде с автоматической подачей проволоки удается добиться ровного красивого и прочного шва, который обладает такими же антикоррозионными свойствами, как и основной материал.

При этом есть и ряд недостатков, связанных с высокой стоимостью и малой мобильностью полуавтомата. Поэтому используют их в большинстве случаев в стационарных цеховых условиях.

Аргонодуговая (TIG)

Один из самых лучших и совершенных методов неразрывного соединения нержавейки – аргонодуговая сварка (TIG – tungsten inert gas). Используют ее для тонкостенных труб, когда важно избежать прожога и критических деформаций. При этом шов получается идеальным на вид и по прочности без выгорания легирующих компонентов сплава.

В основе технологии TIG лежит использование тугоплавкого вольфрамового электрода и присадки из той же марки стали, что и свариваемая труба. В некоторых случаях используют никелевую присадочную проволоку. Сам процесс может быть ручным, полуавтоматическим или полностью автоматизированным. В качестве защитной газовой среды использую исключительно аргон без примесей углекислоты.

При всех своих явных преимуществах аргонодуговой сварки труб из нержавейки ее главный недостаток в сложности процесса и необходимости привлечения сварщиков только высшего разряда, обладающего большим опытом в подобных сварочных работах.