Сварка нержавеющей стали отличается от сварки углеродистой: низкая теплопроводность, склонность к короблению, чувствительность к перегреву и углероду. Разберём выбор материала и режима, защиту шва и обратной стороны, дефекты и контроль.
Особенности материала
Аустенитные стали плохо отводят тепло, поэтому зона нагрева шире, а деформации больше. При перегреве в зоне термического влияния выпадают карбиды хрома, и металл теряет стойкость к коррозии. Отсюда главное правило: минимальное тепловложение.
Классы и выбор присадки
Присадка должна соответствовать основному металлу или быть легирована чуть выше. Для распространённых марок применяют присадку с повышенным содержанием хрома и никеля. Смешивать присадки разных классов в одном шве нельзя.
Защита обратной стороны
Корень шва при перегреве окисляется, и коррозионная стойкость падает. Защиту выполняют поддувом аргона или применяют флюсовую подкладку. Если поддув невозможен, корень зачищают и, при необходимости, переваривают.
Цвет шва как индикатор
Соломенный цвет — приемлемый нагрев.
Синий и серый — перегрев.
Тёмный налёт — сильное окисление.
По цвету можно быстро оценить, соблюдается ли режим. Для ответственных изделий цвет нормируют.
Режимы ручной дуговой сварки
Малый ток, короткие швы, паузы. Электроды соответствующего класса, часто с основным покрытием. Шлак удаляют полностью перед следующим проходом и обязательно перед контролем.
Режимы TIG
TIG даёт лучший контроль тепловложения. Используют небольшие токи, педаль, частые паузы. Присадку подают в ванну, а не в дугу. Продувка газом после сварки обязательна.
Режимы MIG/MAG
Применяют смеси с малым содержанием активных газов и специальные проволоки. Импульсный режим снижает средний ток. Разбрызгивание на нержавейке требует частой зачистки.
Порядок швов
Обратноступенчатая сварка и симметричный порядок снижают деформации. Для тонких листов используют прерывистые швы с паузами. Деталь закрепляют так, чтобы она могла свободно усаживаться.
Зачистка
Используют отдельный инструмент, не контактировавший с углеродистой сталью. Частицы обычной стали на поверхности нержавейки вызывают точечную коррозию. Щётки, круги и струбцины должны быть выделены.
Травление и пассивация
После сварки шов и зону нагрева обрабатывают пастой для травления, затем промывают. Пассивация восстанавливает оксидный слой. Это особенно важно для пищевого и химического оборудования.
Дефекты
Поры от влаги и грязи.
Трещины от жёсткого закрепления и перегрева.
Окисление корня.
Подрезы.
Коррозионные пятна из-за стального инструмента.
Сварка тонкой нержавейки
Лист до полутора миллиметров требует малого тока и приёмов против прожога. Помогают медные подкладки и прижимы. Часто применяют TIG или импульсный MIG.
Сварка толстой нержавейки
Многопроходная сварка с зачисткой между слоями. Контроль температуры между проходами обязателен: перегрев ухудшает свойства. Разделку кромок выполняют с учётом усадки.
Подогрев
Для аустенитных сталей подогрев обычно не требуется и даже вреден. Для некоторых ферритных и мартенситных марок режим подогрева указывает производитель. Не применяйте «общее правило» без документации.
Сварка с углеродистой сталью
Разнородные соединения требуют присадки, стойкой к образованию хрупких структур. Часто применяют никелевые или высоколегированные присадки. Температурный режим подбирают по более чувствительному металлу.
Контроль
Внешний осмотр с оценкой цвета.
Капиллярный контроль.
Проверка на межкристаллитную коррозию для ответственных сред.
Гидро- или пневмоиспытания по документации.
Безопасность
Сварочный аэрозоль нержавейки содержит соединения хрома и никеля, поэтому вытяжка обязательна. Не работайте в замкнутом пространстве без вентиляции. Защита глаз и кожи — стандартная.
FAQ
Почему шов ржавеет? Перегрев, отсутствие защиты корня или загрязнение стальным инструментом.
Нужен ли поддув? Для ответственных швов — да.
Можно ли варить нержавейку электродом? Да, специальными электродами и на малом токе.
Как организовать участок
Для нержавейки выделите отдельный инструмент: щётки, круги, струбцины и молоток для шлака. Храните их так, чтобы никто не взял «на минутку» для обычной стали. Промаркируйте ящик и проинструктируйте смену. Загрязнение частицами углеродистой стали — одна из самых частых причин ржавых точек на новом изделии, и обычно её ищут в металле, а не в инструменте.
Почему важна чистота кромок
Масло, краска и окалина при нагреве разлагаются и дают поры и чёрные включения. Обезжиривание выполняют растворителем, а не «протиранием ветошью». Кромки после резки зачищают от грата: грат удерживает влагу и грязь, а при сварке не проплавляется и остаётся дефектом. На тонком листе зачистка также снимает наклёп, который способствует образованию трещин.
Контроль температуры между проходами
При многопроходной сварке деталь не должна разогреваться выше допустимого. Между проходами дают остыть, при необходимости применяют охлаждение сжатым воздухом, но не водой: резкое охлаждение вызывает напряжения. Температуру оценивают контактным термометром или термокраской. Для ответственных изделий режим контроля записывают в карту сварки.
Особенности пищевого и химического оборудования
Здесь важны не только прочность, но и отсутствие зон, где задерживаются остатки продукта, и коррозионная стойкость. Швы делают гладкими, без подрезов и наплывов, стыки — с проваром корня. После сварки выполняют травление и пассивацию, а поверхность промывают. Любая раковина или окалина становится местом развития коррозии и бактерий, поэтому внешний вид шва здесь так же важен, как прочность.
Практика наладки режима
Начните с таблицы производителя присадки, затем сварите три образца с шагом тока в десять ампер. Сравните цвет шва и проплавление. Выберите режим с соломенным цветом и полным проваром, и запишите его в журнал вместе с толщиной и положением. Повторное использование записанного режима экономит время и снижает разброс качества между сварщиками.
Записанный режим — это и скорость, и стабильность качества.
Взаимодействие с конструктором
Если чертёж требует сплошного шва там, где достаточно прерывистого, тепловложение растёт без пользы. Обсудите с конструктором категорию шва и допуски. Часто удаётся заменить сплошной шов на прерывистый или уменьшить катет, и деформации снижаются без потери прочности.
Требования к шву должны быть обоснованы, а не «на всякий случай».
Проверяйте цвет шва сразу после сварки: это бесплатный индикатор режима, доступный каждому сварщику.
Итог
Нержавеющая сталь требует минимального тепловложения, чистого инструмента и защиты корня. Цвет шва и состояние поверхности подскажут, соблюдена ли технология.
Полезные материалы
- Сварка TIG: основы
- Контроль качества сварного шва
- Защита при сварке: вытяжка и СИЗ