Технология сварки нержавеющей стали электродом

Сварка нержавейки в домашних условиях: варианты, советы, видео

Выполняя такую технологическую операцию, как сварка нержавейки, важно учитывать как физические свойства материала, так и его химический состав. Только в таком случае можно рассчитывать на то, что соединение будет выполнено качественно и надежно.

Аргонная сварка нержавеющей стали

Факторы сложности для сварки деталей из нержавеющей стали

Сварку нержавеющей стали затрудняет то, что данный материал относится к категории высоколегированных сплавов, а значит, в его составе в достаточно большом количестве содержатся элементы, влияющие на его основные свойства. В нержавейке, в частности, таким элементом является хром. Его содержание в данном сплаве может составлять 12–30%. Хром наряду с такими элементами, как никель, титан, марганец и молибден, формирует антикоррозионные свойства нержавеющей стали, но в то же самое время наделяет ее и другими особенностями, влияющими на свариваемость.

Для тех, кто не любит читать длинные статьи и вникать в технические тонкости, предлагаем сразу посмотреть два видео с наиболее актуальными для домашнего мастера вариантами сварки нержавеющей стали — электродом с помощью инвертора и опять же инвертором, но уже в среде защитного газа (аргона).

По этой причине сварку нержавеющей стали всегда сопровождает значительная деформация соединяемых деталей. В отдельных случаях, когда свариваемые детали имеют значительную толщину и между ними не предусмотрен зазор, такие деформации могут привести даже к появлению крупных трещин.

Теплопроводность нержавеющей стали в 1,5–2 раза ниже, чем у низкоуглеродистых сплавов. Такая особенность материала приводит к тому, что соединяемые детали в зоне сварки проплавляются даже при меньших (на 15–20%), чем при сваривании изделий из низкоуглеродистой стали, силах тока.

При сильном нагреве (более 500 градусов Цельсия) в нержавеющих сталях возникает так называемая межкристаллитная коррозия. Происходит это потому, что по краям зерен структуры металла начинают формироваться прослойки, состоящие из карбида хрома и железа. Избежать этого явления можно не только тщательным подбором режима сварки, но и путем принудительного охлаждения свариваемых деталей из нержавейки, для чего можно использовать обычную воду. Однако следует иметь в виду, что охлаждать водой можно лишь детали, изготовленные из хромоникелевых сталей, которые имеют аустенитную внутреннюю структуру.

Перегрев электродов с хромоникелевыми стержнями

Из-за низкой теплопроводности соединяемых материалов и их повышенного электрического сопротивления сварка деталей из нержавейки сопровождается сильным нагревом электродов, стержни которых имеют хромоникелевый состав. Чтобы избежать этого нежелательного явления, используют электроды для сварки нержавейки длинной до 35 см.

Сварочные электроды Sabaros ME 101 3,2мм для сварки нержавеющих сталей

Наиболее распространенные способы сварки нержавеющей стали

Сварка изделий из нержавеющих сталей, характеризующихся повышенным содержанием хрома, может выполняться с использованием нескольких технологий. Сюда, в частности, относятся следующие виды сварки:

• аргонодуговую (с использованием вольфрамового электрода и режимов AC/DC TIG);
• выполняемую в режиме MMA покрытыми электродами;
• полуавтоматическая электродуговая сварка в среде аргона, проводимая в режиме MIG и с использованием проволоки из нержавеющей стали;
• так называемая холодная сварка для нержавеющей стали, выполняемая под большим давлением (название данной технологии обусловлено тем, что она не предусматривает плавления металла в процессе его соединения);
• шовную технологию и контактную точечную сварку.

Технология сварки деталей из нержавеющей стали предусматривает тщательное обезжиривание их поверхностей при помощи ацетона или авиационного бензина. Делается это для того, чтобы уменьшить пористость выполняемого шва, сделать сварочную дугу более устойчивой, тщательно зачистить кромки соединяемых деталей. Только после тщательной зачистки можно приступать к выполнению операции выбранным способом. Есть несколько основных способов сваривания деталей из нержавеющих сталей, а также технологии, которые применяются достаточно редко. В любом случае принимать решение о том, как варить нержавейку, следует исходя из конкретных условий и требований, предъявляемых к формируемому соединению.

Сварка покрытыми электродами (ММА)

Сварка деталей из нержавейки по технологии ММА, предусматривающая использование покрытых электродов, является самой распространенной технологией. Этот способ достаточно прост, его можно применять и дома, но он не позволяет получать шов самого высокого качества.

Что удобно, такую сварку нержавейки можно выполнять даже в домашних условиях, но для этого вам понадобится специальный сварочный аппарат, который называется инвертор. Чтобы сварка нержавейки инвертором позволила получить соединение, обладающее высокой надежностью, необходимо правильно подобрать электрод для определенной марки нержавейки. Все электроды, с помощью которых проводится сварка изделий из нержавеющих сталей, делятся на два основных типа:

• с рутиловым покрытием на основе двуокиси титана (сварка такими электродами, обеспечивающими небольшое разбрызгивание металла и стабильную дугу, выполняется на постоянном токе и обратной полярности);
• с покрытием на основе карбоната магния и кальция (такими электродами нержавейка сваривается на постоянном токе обратной полярности).

Чтобы понять, какими электродами варить нержавейку, достаточно заглянуть в ГОСТ 10052-75, в котором представлены все типы таких расходных материалов, а также оговаривается, какой из них следует использовать для работы с металлом конкретного химического состава. Для того чтобы выбрать электроды по нержавейке, соответствующие требованиям данного ГОСТа, достаточно знать марку металла, детали из которого необходимо соединить.

Со всеми требованиями к электродам для сварки нержавейки можно ознакомиться, бесплатно скачав ГОСТ 10052-75 в формате pdf по ссылке ниже.

Ручная и полуавтоматическая сварка нержавейки в среде аргона (AC/DC TIG, MIG)

Для выполнения ручной сварки нержавейки в среде аргона применяются электроды из вольфрама. Эта технология даже в условиях дома позволяет получать качественные и надежные соединения изделий, отличающихся небольшой толщиной. Сварку такими электродами по нержавейке используют преимущественно для монтажа коммуникаций из труб, по которым под давлением будут транспортироваться газы или различные жидкости.

Аустенитную нержавеющую сталь следует сваривать особенно тщательно и с осторожностью

У данной технологии есть определенные особенности.

• Для того чтобы вольфрам, из которого изготовлены электроды по нержавейке, не попал в расплавленный металл в зоне сварки, дугу поджигают бесконтактным способом. Если выполнить это непосредственно на детали не представляется возможным, то дугу зажигают на специальной угольной плите и аккуратно перемещают ее на соединяемые заготовки.
• Сварку нержавеющей стали данным способом можно выполнять как на постоянном, так и на переменном токе.
• Режимы подбираются в зависимости от толщины соединяемых деталей. К таким режимам, в частности, относятся параметры сечения вольфрамового электрода, диаметр проволоки, используемой в качестве присадки, параметры тока (сила и полярность), расход защитного газа, скорость выполнения сварки.
• Очень важно, чтобы уровень легирования присадочной проволоки был выше, чем у соединяемых деталей.
• В процессе выполнения сварки электроды по нержавейке не должны совершать колебательных движений. Если пренебречь этим требованием, это может привести к нарушению сварочной зоны и окислению металла в ее области.

При использовании данной технологии можно сократить расход вольфрамового электрода. Для этого нужно некоторое время (10–15 секунд) не отключать подачу аргона после окончания сварочного процесса. Подобная процедура способствует защите раскаленного вольфрамового электрода от активного окисления.

У полуавтоматической сварки нержавейки в среде аргона, по сути, мало отличий от обычного ручного способа. Основное ее отличие заключается в том, что подача проволоки в зону сварки осуществляется при помощи специального оборудования. Благодаря механизации процесс протекает значительно точнее и с большей скоростью.

Благодаря использованию полуавтоматического оборудования могут быть реализованы следующие техники сварки деталей из нержавеющей стали:

1. метод струйного переноса, который позволяет эффективно сваривать детали большой толщины;
2. сварка короткой дугой – для выполнения соединения деталей небольшой толщины;
3. импульсная сварка – универсальная технология, которая позволяет получать качественные и надежные соединения и является самым выгодным вариантом в финансовом плане.

Аргонодуговая сварка нержавеющей стали

Другие технологии сварки нержавеющей стали

Существует еще несколько способов сварки нержавейки, которые лучше демонстрируют себя в определенных ситуациях, то есть не отличаются универсальностью. Сюда относятся следующие способы, предполагающие использование специального оборудования.

Сварка нержавеющей стали с использованием лазерного луча

Такой способ сварки, который даже на видео выглядит очень впечатляюще, обладает целым рядом весомых преимуществ: металл в зоне сварки не теряет свою прочность из-за чрезмерного температурного воздействия, быстро остывает, на нем не появляются трещины, а в его структуре формируются зерна минимального размера. Оборудование для лазерной сварки и сама технология находят широкое применение в различных отраслях промышленности (автомобиле- и тракторостроение, монтаж коммуникаций из труб и др.).

Холодная сварка под большим давлением

Данная технология не предусматривает плавления материала в зоне сварки, а металлические детали соединяются на уровне их кристаллических решеток. В зависимости от получаемого соединения и конфигурации деталей давление может оказываться на одну или сразу на обе металлические заготовки. Очень интересно посмотреть на видео такого процесса: две детали, находясь в холодном состоянии, как будто вдавливаются друг в друга.

Контактная сварка изделий из нержавейки

Такая сварка может выполняться по точечной или роликовой технологии. В результате могут быть соединены тонкие листы нержавейки с толщиной не более 2 мм. При этом используется то же самое оборудование, что и для других металлов.

На видео ниже подробно объясняются и наглядно демонстрируются нюансы подачи присадочного прутка при сварке нержавейки неплавким электродом в среде аргона и прочие нюансы работы.

Сварка нержавеющей стали в домашних условиях с помощью инверторного источника сварочного тока

Нержавейка, или нержавеющая сталь – металл, который обладает низкой теплопроводностью, а также имеет высокую активность, с химической точки зрения, в зоне расплавления металла. Кроме того, для нержавейки характерны также очень высокие значения коэффициента расширения под воздействием высоких температур (термическое расширение), а также низкая по сравнению с углеродистыми и низколегированными сталями температура плавления. Все это накладывает особенности на выбор инверторного источника сварочного тока.

Какой инвертор лучше выбрать

Ключевыми особенностями, на которые следует обратить внимание при выборе инвертора для сварочных работ с нержавеющей сталью, являются:

• возможность работы с пониженным сварочным током (чтобы избежать прогорания металла и нарушения его структуры);
• возможность работы в прямой и обратной полярности;
• возможность переключения на переменный ток и ведения работ в импульсном режиме (перечисленные выше параметры также позволяют избежать прогорания металла и его разрушения в сварочном шве).

Чаще всего такие параметры встречаются в профессиональных инверторных источниках тока, однако, число доступных для приобретения моделей невелико, что говорит о сложности подбора наиболее оптимального аппарата для сварки именно нержавеющей стали.

Подбор электродов

Электроды, использующиеся для сварки нержавеющей стали, имеют достаточно большое количество марок в зависимости от тех классов металла, который предстоит варить с их использованием:

• если речь идет о сварке металла, из которого изготовлены предметы и оборудование, используемое в пищевой промышленности, то использовать следует электроды марок ОЗЛ-8 и ЦЛ-11;
• для жаропрочных сплавов, которые должны отвечать задачам длительного и качественного использования, необходимо подбирать электроды марки ОЗЛ-6;
• для нержавейки, которая используется для изготовления различных инструментов, подойдут электроды марок КТИ-7А, ЦТ-28;
• если вести речь о сталях, относимых к нержавеющим, для которых характерны повышенные коррозионноустойчивые параметры, то для их сварки потребуются электроды марок ЭА400/10У, НЖ-13, ЦТ-15;
• в случае бытовой сварки нержавеющей стали можно использовать также электроды марок АНЖР-1, АНЖР-2, а также электроды марки ЭА395/9;
• в зависимости от того, какой вид и класс нержавеющей стали подлежит свариванию, можно подобрать также электроды и из иностранных аналогов, которые не уступают по качеству отечественным.

Примерная стоимость электродов для сварки нержавеющей стали на Яндекс.маркет

Особенности технологии

В связи с физико-химическими особенностями нержавеющей стали как металла, подвергающегося сварке, наиболее оптимальным способом является сварка с использованием неплавящегося электрода в среде защитного газа (в качестве такого газа может использоваться аргон либо его смесь). На производстве для достижения более высокого качества сварных соединений используются комбинированные способы сварки, при которых корневой слой шва выполняется посредством использования аргонодуговой сварки, а последующие слои – ручной дуговой.

Подбор параметров работы сварочного инвертора (силы сварочного тока и параметров сварочного напряжения) происходит на основании следующих данных:

• толщина свариваемых деталей;
• тип и класс стали;
• данные о режиме эксплуатации изделия или соединения;
• очень высокий коэффициент теплового расширения деталей из нержавеющей стали – при нагревании происходит существенное «растягивание» деталей, а при остывании – сжатие, что может вызвать образование микротрещин в сварном шве, а также в самом изделии в той его части, которая относится к сварочной зоне и подвергается нагреву;
• сварка должна проводиться с минимальным повышением температуры металла, чтобы избежать перегрева околошовной зоны. Если произойдет перегрев выше 500 градусов по Цельсию, внутри металла начнется процесс межкристаллической коррозии, что вызовет разрушение сварного шва и всей детали в целом, самым негативным образом сказавшись на качестве шва.

В каждом конкретном случае подбирать режимы необходимо индивидуально, проводя обязательную пробу на деталях, аналогичных свариваемым. Главным условием сварки деталей из нержавеющей стали является уменьшение сварочного тока по сравнению с другими видами стали не менее, чем на 20%.

К особенностям технологии сварки следует также отнести и обязательный подбор всех инструментов таким образом, чтобы они соответствовали правилам работы с нержавеющей сталью: круги для болгарки, щетки, используемые для зачистки металла должны соответствовать работе именно с нержавеющей сталью, так как в случае использования обычных инструментов могут образоваться металлические включения в шве, что негативным образом влияет на его качество.

Необходимое оборудование

Для качественного осуществления процесса сварки нержавеющей стали следует подготовить оборудование, в перечень которого включаются:

• инверторный источник сварочного тока, соответствующий требованиям, предъявляемым к аппаратам, с помощью которых происходит сварка нержавеющей стали;
• сварочные кабели для подачи сварочного тока в зону сварки (кабель электродержателя и кабель «массы») достаточной длины, чтобы избежать перекручиваний и перекрещиваний с целью исключения нарушения изоляции кабеля;
• кабель подключения инвертора в электрическую сеть в зависимости от используемого напряжения;
• присадочные материалы (электроды той марки, которые соответствуют сварке конкретного класса нержавеющей стали, при необходимости баллон с защитным газом и шланги для подачи газа в сварочную зону, а также газовая горелка);
• болгарка и круги к ней для работы именно с нержавеющей сталью;
• щетка по металлу, также предназначенная для работы с нержавеющей сталью;
• приспособления для соединения деталей при осуществлении сварки и качественного их закрепления;
• сварочный стол.

Кроме того, требуется также и защитное оборудование, к которому относятся:

• защитный костюм либо иная одежда, которая сможет защитить сварщика от воздействия высоких температур и попадания на кожу расплавленных капелек металла;
• краги или перчатки, защищающие руки от воздействия высоких температур на кожные покровы и снижающие риск поражения электрическим током;
• маска с темным стеклом или самозатемняющаяся маска для защиты органов зрения от получения электротравмы.

Сварочный процесс

Сварочный процесс при осуществлении изготовления изделий из нержавейки, как и в случаях со сваркой других металлов, делятся на три этапа – подготовительный, этап собственно сварки и завершающий.

Этап подготовки

На подготовительном этапе следует разметить детали, которые планируется сваривать, зачистить их, обезжирить с помощью специального химического состава. В случае если это продиктовано толщиной соединяемых деталей, потребуется также разделать кромки для лучшего формирования сварочного шва.

Основные работы

Основной этап сварки состоит из следующих шагов:

• подключение инвертора путем создания обратной полярности (кабель с электродержателем электрода подключается на разъем «+», а кабель массы – на разъем «-»). Такое подключение позволит обеспечить большее плавление электрода по сравнению с подключением в прямом режиме, а также избежать прожога материала за счет снижения проплавления деталей;
• после того как детали закреплены в тех положениях, в которых они будут свариваться, следует выполнить первичные прихваточные швы. Длина таких швов и их расположение по контуру планируемого сварного шва определяется в зависимости от того, каков размер шва, а также в зависимости от толщины свариваемых деталей;
• в том случае, если речь идет о создании сварочного шва большой протяженности, следует выполнять ступенчатый способ, в ходе которого сварка осуществляется с противоположных сторон короткими швами;
• если необходимо выполнить несколько слоев в одном шве, то после каждого нового слоя следует подождать некоторое время, чтобы предыдущий слой успел остыть перед наложением нового;
• в случае большого шва (протяженного по расстоянию) либо если у него сложная конфигурация, потребуется сделать большее количество прихваток по сравнению с простыми или короткими швами, каждая из которых будет отличаться небольшой длиной, расположенными вдоль кромок шва. Данное действие позволит сократить риск деформации деталей возле шва.

Завершающий этап

После того как сварочные работы завершены, следует переходить к завершающему этапу. На этом этапе происходит зачистка шва от образовавшегося шлака с целью определения визуальным способом его качества. Кроме того, на этом этапе происходит определение мест, где есть непровары. Если такие места обнаружены, следует выполнить ремонт или полностью вырезать стык и выполнить сварку, повторив весь алгоритм.

Сварка нержавейки электродом

В промышленности и быту часто используется нержавеющая сталь. Благодаря своим антикоррозийным свойствам она хорошо подходит для долговечных водяных фильтров, емкостей под химическую промышленность, и в качестве бытовой тары. Некоторые монтирует из этого металла отопление или водопровод, чем увеличивают срок службы системы. Незаменимым элементом из этого материала являются полотенцесушители. Но что делать если изделие дало течь, а профессионального аппарата нет под рукой? Как варить нержавейку электродом? Какие режимы выставлять на сварочном агрегате и как вести шов?

Особенности нержавеющей стали

Как правильно варить нержавейку электродами знают опытные сварщики, чьи рекомендации есть на видео. Работа с этим материалом отличается от сваривания обычной стали. Поскольку данный металл ценят за его устойчивость к коррозии, то большинство изделий из него предназначены для работы с водой и под давлением. А проблемой начинающих сварщиков становится течь, появляющаяся после остывания шва. Как заварить проблемное место в домашних условиях можно понять, если разобраться в физических свойствах металла.

Нержавеющая сталь обладает высоким коэффициентом расширения. Это означает то, что при нагреве расстояние между молекулами увеличивается больше, чем у других видов металлов. При остывании происходит обратный процесс, «стягивающий» изделие до первоначальных пропорций. Инородный металл, входящий в состав шва, и обладающий меньшим коэффициентом расширения, будет при этом «рваться», оставляя за собой микротрещины, дающие течь в работе начинающего сварщика. Это обязывает подбирать качественный присадочный материал (стержень электрода), способствующий взаимодействию основного и наплавляемого металла.

Второй проблемой в работе с нержавеющей сталью является ее низкая температура плавления. Сильный нагрев от электродуги приводит к тому, что сварочный участок перегревается, и легирующие элементы, отвечающие за антикоррозийные свойства, выгорают. В результате, получив герметичное соединение, можно обнаружить скорое появление следов ржавчины в месте проведения сварки. Эта особенность требует подбора правильных режимов сварки и ведения шва в шахматном порядке, чтобы предотвратить местный перегрев.

Третьей проблемой служит реакция углерода на попадание кислорода в сварочную ванну. Это приводит к выделению газа на поверхности кристаллизующегося шва, и образованию крупных пор. Сваривать металл становится практически невозможно. Чтобы предотвратить это явление, сварочная ванна должна хорошо защищаться от внешней среды. Для этого используют защитный газ или обмазку электродов, создающую газовое облако в зоне сварки.

Применяемые электроды

Чтобы хорошо понимать, какими электродами варить нержавейку, стоит помнить о тепловом коэффициенте металла. Для этого подбираются стержни электродов, имеющие тот же состав, что и свариваемый элемент. Это обеспечивает взаимодействие основного и присадочного материалов, предупреждая появление дефектов.

Возможный вариант используемых электродов:

• «ЦЛ-11». Это довольно дорогие расходные материалы, покрытые специальной обмазкой, и хорошо изолирующие сварочную ванну от внешних факторов воздействия. Металл стержня хорошо вплавляется в основной материал и создает прочное соединение.
• «НЖ-13» являются еще одним подходящим расходным материалом. Они создают надежный шов с ударной вязкостью в 120 Дж/см, и предотвращают явление межкристаллитной коррозии. Отличие электродов состоит в образовании тонкого слоя шлака, который после остывания поверхности и сжатия материала до первоначального размера, отпадает самопроизвольно. Это ускоряет процесс обработки сварного соединения, когда требуется выполнить много швов.

Неплавящиеся электроды

Сварка нержавеющей стали электродами может выполняться и неплавящимся стержнем. Часто применяют вольфрам и его смеси. Электрическая дуга расплавляет кромки металла, используя их для формирования шва. Если между пластинами имеется зазор, или требуется соединение повышенной прочности, то дополнительно использую присадочную проволоку из материала, того же состава, что и основной.

Работа ведется в среде инертного газа, что требует дорогостоящего оборудования и повышенных расходов на сварку. Метод применяется там, где необходимо качественное соединение, способное работать под давлением.

Технология сварки

Работа с нержавейкой ведется по технологии, отличающейся от сварки обычной стали. Процесс включает в себя:

• Зачистку поверхности от масла и иного мусора, краски. Попадание этих веществ будет излишне пенить сварочную ванну.
• Разделка кромок выполняется при работе с металлом толще 4 мм. Делается скос в 45 градусов и выставляется зазор в 1 мм. При соединении деталей меньшей толщины, кромки не разделываются и зазор не предусматривается. Плотно сведенные пластины будут залогом красивого шва и предупредят потеки на обратной стороне.
• При ответственных соединениях рекомендуется прокалить электроды при температуре 170 градусов.
• Когда нержавеющая сталь толще 7 мм, стоит выполнить предварительный подогрев свариваемых частей до 150 градусов. Это позволит избежать резкого перепада температур.
• После наложения прихваток, шов ведется электродом под наклоном в 45-60 градусов на себя или в сторону. Сварочная ванна характеризуется густотой, чем сильно отличается от сварки низкоуглеродистой стали. Формирование шва напоминает лепку из хорошо разогретого пластилина. К этому необходимо привыкнуть. Дуга должна быть короткой, и без колебательных движений.
• Вести шов следует немного быстрее, чем при обычной сварке. Это поможет избежать перегрева поверхности и сохранить свойства нержавеющей стали.
• После окончания работ нельзя поливать изделие водой, ввиду его коэффициента расширения. Металл должен остыть самостоятельно.

Можно ли варить нержавейку обычным электродом?

Сварка нержавейки обычным электродом возможна, но чревата последствиями. Из-за разности материалов, совмещенных в зоне сварки (нержавеющая сталь основного металла и стержень электрода их низкоуглеродистой нелегированной стали) происходит внутреннее натяжение в околошовной зоне. По мере остывания поверхности будут слышны щелчки, свидетельствующие о появлении микротрещин. Поэтому такой шов будет давать течь и не подойдет для системы отопления, расширительных баков и емкостей под давлением. Еще это соединение быстро покроется ржавчиной.

Но заварить нержавейку обычным электродом для крепежа в фонтане, или иных не герметичных стыков, вполне возможно. Только применять это стоит в экстренном случае, как меру безысходности. Когда предстоит плановая работа необходимо подготовиться и приобрести соответствующие электроды по нержавейке.

Аппараты и режимы

Сварка нержавеющей стали производится на различных аппаратах, но наилучшие устройства — это те, которые выдают постоянный ток. Благодаря этому присадочный материал хорошо вплавляется в поверхность, а шов выглядит более ровно.

При отсутствии постоянного тока, можно воспользоваться инвертором, выдающим переменный ток с высокой частотой. Применяя соответствующие электроды и быстро ведя дугу, получится ровная поверхность с наплавленным слоем металла. Сварка на трансформаторном токе возможна, но отличается наплывами, поэтому использовать ее стоит на не ответственных стыках.

При настройке аппарата стоит учитывать следующие параметры:

Сварка нержавеющей стали – какую технологию выбрать?

Сварка нержавеющей стали должна производиться с учетом ее физических свойств и химического состава. В противном случае процесс не принесет ожидаемого результата.

1 Особенности нержавеющей стали, затрудняющие ее сварку

В соответствии с современной классификацией, нержавеющая сталь, отличающаяся повышенной стойкостью к коррозии, причисляется к группе высоколегированных сталей. Содержание в нержавейке хрома – главного легирующего компонента – варьируется в пределах 12–30 процентов. Также в состав такой стали зачастую вводят специальные добавки с целью повышения ее антикоррозионных и сугубо механических параметров.

К таковым относят, в частности, титан, марганец, никель, молибден. Кроме того, сейчас осуществляется закалка стали с высоким содержанием хрома, повышающая многие ее физические характеристики. Прежде чем разобраться с тем, какие способы сварки нержавеющей стали применяются в настоящее время, имеет смысл ознакомиться с некоторыми ее характеристиками, влияющими на свариваемость подобных изделий. К таким причисляют:

1. Относительно высокий показатель коэффициента расширения (линейного), обуславливающего существенную литейную усадку металла. Из-за этого при сварке отмечается повышенная деформация стали, которая может наблюдаться и после проведения сварочных работ. В тех случаях, когда между соединяемыми конструкциями значительной толщины не оставляют зазора, высока вероятность образования крупных трещин.
2. Меньшую в 1,5–2 раза теплопроводность нержавейки (если сравнивать ее с низкоуглеродистым металлом). Становится причиной увеличения теплоты, что ведет к проплавлению свариваемых поверхностей в месте их соединения. В связи с этим технология сварки нержавеющей стали предполагает снижение на 15–20 процентов силы тока по сравнению с его величиной, необходимой для сварки обычных сталей.
3. Явление снижения антикоррозионных свойств нержавеющих сталей при несоблюдении рекомендованного режима термической обработки. Обусловлено оно формированием карбида хрома и железа по краям зерен, когда температура становится более 500 °С, и носит название межкристаллитной коррозии. Существует несколько способов решения означенной проблемы. Один из них заключается в поливке холодной водой свариваемых поверхностей (подходит для аустенитных хромоникелевых сталей).
4. Сильный нагрев (из-за повышенного электрического сопротивления) электродов с хромоникелевыми стержнями. Чтобы избежать перегрева, используют электроды длиной до 35 сантиметров.

2 Сварка нержавеющей стали – основные способы

На данный момент существуют следующие технологии сварки сталей с большим содержанием хрома:

• аргонодуговая в режиме DC/AC TIG с использованием вольфрамового электрода;
• сварка покрытыми электродами (режим ММА);
• аргоновая полуавтоматическая в режиме MIG с применением нержавеющей проволоки;
• холодная (без плавления поверхностей, осуществляется под давлением);
• шовная и точечная контактная.

Непосредственно перед проведением процесса сварки нержавейку следует обезжирить (ацетон, авиационный бензин), чтобы обеспечить устойчивость дуги и сделать пористость шва более низкой, а также зачистить до блеска кромки поверхностей, которые планируется соединить. После этого можно приступать к сварке по выбранной технологии. Далее мы подробно опишем самые популярные способы сварки и очень кратко те, которые редко используются.

3 Технология ММА – электроды для сварки нержавеющей стали

Самой распространенной считается сварка покрытыми электродами (ММА). Такой метод очень часто применяется домашними мастерами. Он подходит для тех случаев, когда к качеству сварки не предъявляется очень жестких требований. Важно только грамотно подобрать электроды для нержавеющей стали, которые делятся на два типа:

• из двуокиси титана с рутиловым покрытием: ими можно осуществлять сварку на постоянном (полярность – обратная) и переменном токе, подобные электроды характеризуются малым разбрызгиванием при использовании и стабильной дугой, обеспечивающей постоянное горение;
• с основным покрытием (как правило, оно создается карбонатами магния и кальция): годятся для применения на постоянном токе (полярность – обратная).

Выбирать электроды для сварки нержавеющей стали лучше всего по ГОСТ 10052, в котором четко указаны их типы и соответствие каждого из них нержавейке конкретного состава. Если вы знаете марку стали, которую требуется сваривать, Госстандарт подскажет, какой вам выбрать электрод. Причем нужно помнить, что выбранное изделие обязано обеспечить сварным поверхностям заданные характеристики (механические параметры и требуемую коррозионную стойкость).

4 Аргоновая сварка в режиме AC/DC TIG и полуавтоматическая MIG

Технология с применением вольфрамовых электродов (аргоновая сварка) оптимальна для сваривания изделий, к которым выдвигаются особые требования по качественным показателям, при необходимости соединения конструкций из тонкого металла. Чаще всего она используется для сваривания трубопроводов из нержавейки, которые служат для перемещения под давлением газов либо жидкостей, дымовых нержавеющих труб.

Особенности данной технологии следующие:

• во избежание попадания вольфрама в сварочную ванну используется бесконтактный поджог дуги (при невозможности выполнить это требование зажигание допускается выполнять на угольной плите и только потом переносить дугу на металл);
• осуществлять сварку можно и на переменном, и на постоянном токе;
• конкретный сварочный режим подбирается по толщине деталей, которые соединяются (устанавливается сечение электрода для сварки нержавеющей стали и присадочной проволоки, сила и полярность тока, расход аргона, скорость проведения процедуры);
• уровень легирования присадочной проволоки должен быть выше, чем у основной стали;
• чтобы металл не окислялся, а сварочная зона не нарушалась, желательно не производить электродом колебательных движений.

Сократить расход вольфрамового электрода при выполнении сварочных работ можно очень просто. Для этого не нужно в течение 10–15 секунд отключать подачу аргона после окончания сварочной процедуры.

Суть в том, что подобный обдув электрода существенно уменьшает его окисление. Полуавтоматическая сварка по своей технологии почти не отличается от рассмотренного выше варианта соединения поверхностей. Просто при такой методике нержавеющая проволока подается не вручную, а механизировано. Понятно, что обработка, которой подвергается нержавеющая сталь (сварка изделий), проходит в режиме MIG проще, точнее и быстрее.

Данная полуавтоматическая технология позволяет применять несколько различных техник для сварки разных по толщине материалов:

• для поверхностей с большой толщиной – струйный перенос;
• для тонколистового металла – сварка короткой дугой;
• универсальная техника – импульсная сварка (признается самым экономически выгодных способом соединения деталей из нержавейки).

5 Менее распространенные технологии сварки

К таковым относится:

Лазерная сварка нержавеющей стали: обеспечивает отсутствие эффекта разупрочнения в зоне отпуска термически упрочненной стали, появления холодных и горячих трещин, большую скорость остывания шва, наименьшие параметры зерна. Методика востребована на предприятиях тракторной и автомобильной промышленности, а также в некоторых отраслях машиностроения.

Сварка давлением (иначе называется холодной): базируется на соединении деталей на уровне их кристаллических решеток под давлением без плавления заготовок. Поверхности свариваются в тавр либо внахлест по двухсторонней (обе детали подвергаются пластической деформации) или односторонней (давление воздействует лишь на один лист) схеме.

Роликовая и точечная (контактная) сварка: подходит для металлических листов толщиной не более 2 миллиметров. В этом случае используется оборудование для сварки нержавеющей стали, на котором выполняется сварка и других металлов.

Технология сварки нержавеющей стали электродом

Как правильно варить нержавейку электродом

Иногда в домашних условиях необходимо срочно заварить емкость или трубу из нержавейки. Начинающие сварщики, имеющие в хозяйстве бытовой инвертор, могут устранить проблему самостоятельно. Хотя в промышленных условиях ручную сварку нержавейки электродом не практикуют, дома можно устранить дефект обычной электросваркой. Специалисты поделятся опытом, как варить нержавейку электродом. Какие особенности легированных металлов нужно учитывать, какого режима придерживаться при работе.

Особенности сварки нержавеющей стали

Главная проблема, возникающая у неопытных сварщиков – некачественный шов. В трубе может появиться течь даже при небольшом давлении. На металле в районе шва возникают трещины.

При сварке нержавейки электродом нужно учитывать ряд особенностей легированной стали, ее физические свойства:

• У металла большой коэффициент расширения, он после соединения электросваркой в процессе охлаждения стягивается. Если варить нержавейку обычной присадкой для углеродистой стали, имеющей небольшой коэффициент расширения, на шве могут появиться трещины – его будет разрывать от внутренних напряжений в нержавейке.
• При окислении ванны расплава на поверхности образуется пористость за счет кристаллизации. Если нет возможности создать над рабочей зоной защитную атмосферу, нужно подбирать стержни со специальной обмазкой, содержащей компоненты, препятствующие поступлению кислорода в шов.
• Легированная сталь, используемая в быту, плавится при невысоких температурах. Под воздействием электродуги из нержавейки способны выгорать легирующие добавки. Без них металл будет ржаветь. Чтобы не допускать перегрева, шов ведут в шахматном порядке.
• Присадку для сварки нержавейки подбирают с учетом особенных свойств легированного металла. Желательно точно знать марку свариваемых заготовок.

Какие электроды выбрать для нержавейки

Риск образования трещин снизится, если выбирать присадку со стержнем, по химическому составу схожим с заготовками. Для сварки нержавеющей стали выпускают несколько видов стержней:

• ЦЛ-11 создан для сварки хромоникелевого сплава, у них фтористо-карбонатная обмазка, сварку можно производить при температуре до +450°С. Работать электродом можно в любом положении.
• ОЗЛ-6 предназначен для жаропрочных сталей, если варить им другие заготовки, электрод будет расправляться медленнее, шов получится непрочный;
• НЖ-13 – для пищевой нержавейки. Можно использовать для хромоникелевой стали, легированной молибденом. Обмазка образует небольшой слой шлака, защищающего ванну расплава от окисления.
• ЗИО-8 – для жаростойких сплавов, с ним возникнут проблемы при сварке бытовой нержавейки.
• НИИ-48Г – универсальная присадка с основным видом покрытия.
• ЭФ400/10У, ОЛЗ-17У – профессиональные электроды, предназначенные для аустенитных сплавов. В быту такие стержни использовать нежелательно, обмазка содержит вредные компоненты.

Марки ЭА, ESAB выбирают для ответственных соединений. Для самостоятельной работы лучше выбрать что-то попроще. Перед работой стержни прокаливают, в зависимости от марки, нагревают до +160–220°С. Заранее их не греют, обмазка после охлаждения станет хрупкой, будет обсыпаться.

Можно варить легированный металл неплавящимися электродами, содержащими вольфрам. В стык, расплавленный тугоплавким стержнем, вводят присадочную проволоку. Работу проводят полуавтоматом, создающим защитную атмосферу. Новичкам за такую работу лучше не браться. Проволока применяется для соединения емкостей, труб, испытывающих высокое давление. Присадка качественно заполняет стык, образует прочный шов, не подверженный образованию трещин.

Можно ли варить нержавейку обычным электродом?

Использовать углеродистые стержни можно только в крайних случаях. Ожидать особой прочности от шва в этом случае не стоит. При остывании соединения можно будет услышать потрескивание – черный металл порвет сокращающаяся в размерах нержавейка. Со временем в рабочей зоне обязательно образуется ржавчина, даже под небольшим давлением образуется течь.

Простым электродом НЕ варят:

• нихромовые трубы системы отопления;
• полотенцесушители;
• нержавеющие емкости.

Новичкам, имеющим дома инвертор, желательно иметь в запасе пачку универсальных электродов для нержавейки.

Технология сварки нержавеющей стали электродом

Ход работы немного отличается от электросварки черных металлов. Есть тонкости образования шва, поэтому должна соблюдаться технология сварки. Подготовительный этап стандартный:

1. Заготовки зачищают, снимают с них грязь, масляные пятна, следы краски. Все эти компоненты вспенивают ванну расплава.
2. У деталей, толще 4 мм, разделывают кромки под углом 45°.
3. Детали укладывают встык с зазором не меньше 1 мм, это связано с большим коэффициентом расширения нержавейки в процессе сварки.
4. Прочность швов повышается, если детали предварительно прогревают до +150°С, затем приступают сваркой.

Как правильно варить нержавейку электродами:

1. Сначала будущий шов прихватывают в нескольких местах.
2. Стержень необходимо держать под углом от 45 до 60°, наклоняют его к себе или в сторону.
3. Нужно быть готовым к густой ванне расплава, жидкий металл вязкий, как пластилин.
4. Шов накладывают мелкими стежками, быстро.
5. Необходимо поддерживать короткую дугу, колебательные движения недопустимы.
6. При остывании стыка металл дополнительно не охлаждают, шов должен кристаллизоваться постепенно, чтобы не возникали внутренние напряжения в заготовках. Тогда качество соединения будет нормальным.
7. Сварку тонкой нержавейки электродом проводят током обратной полярности, при таком подключении клемм самая высокая температура будет сконцентрирована на кончике присадочного стержня.

Какой сварочный аппарат выбрать

Сварочные аппараты некоторые умельцы берут напрокат. Для работы с легированным металлом надо выбирать современное оборудование для сварки, генерирующее постоянный ток, с таким аппаратом легче поддерживать короткую дугу, получаются ровные стежки шва. Можно сварить металл трансформатором, но в этом случае возможно образование наплывов, снижающих прочность реставрированного элемента. Лучше выбирать сварочники с дополнительными функциями. Риск залипания электрода, прожога заготовки снизится. Хороший вариант – универсальный генератор, вырабатывающий постоянный и переменный ток. Допустимо использование инвертора, выдающего переменный импульсный ток высокой частоты.

Настройка сварочного аппарата

Для сварки нержавеющей стали электродами придерживаются определенного режима работы. Чтобы сварить 4 мм заготовки, нужен аппарат, выдающий 100 А с напряжением 16 В. Диапазон сварки более тонких деталей: