С быстрым развитием промышленных технологий нержавеющая сталь широко используется как коррозионно-стойкий, высокопрочный и эстетически привлекательный материал в различных областях применения, таких как строительство, автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и пищевая промышленность. Однако из-за ее уникальных физических и химических свойств процесс сварки нержавеющей стали сталкивается с рядом проблем. В этой статье мы подробно обсудим проблемы сварки нержавеющей стали, общие методы сварки и передовой опыт, чтобы помочь тем, кто работает в этой отрасли, улучшить качество и эффективность сварки.

Проблемы сварки нержавеющей стали

1.Высокотемпературное окисление и изменение цвета

Нержавеющая сталь в процессе высокотемпературной сварки склонна к окислению поверхности, образованию оксидной пленки, что приводит к изменению цвета в зоне сварки и термического влияния. Это не только ухудшает эстетику, но и ослабляет коррозионную стойкость материала. Чтобы этого не произошло, обычно необходимо использовать защитный газ или травление и пассивацию после сварки.

2.Чувствительность к термическим трещинам

Особенно аустенитная нержавеющая сталь подвержена термическому растрескиванию в процессе охлаждения сварки из-за ее высокого коэффициента термического расширения и низкой теплопроводности. Термическое растрескивание обычно происходит в металле сварного шва или зоне термического влияния, что может привести к разрушению сварной конструкции в тяжелых случаях. Чтобы минимизировать риск термического растрескивания, необходимо строго контролировать параметры процесса сварки и выбирать подходящие сварочные материалы.

3.Сварочная деформация

Так как нержавеющая сталь имеет высокий коэффициент теплового расширения, процесс сварки будет создавать большие термические напряжения, приводящие к деформации сварного соединения. Это особенно очевидно для крупных конструкций или тонкостенных деталей, что может повлиять на точность размеров и качество внешнего вида изделия. Для контроля сварочной деформации необходимо применять разумные меры зажима и противодеформационные меры.

4. Осаждение нитридов и карбидов
В процессе высокотемпературной сварки азот и углерод в нержавеющей стали могут реагировать с хромом, образуя нитриды и карбиды, эти осадки снижают коррозионную стойкость и ударную вязкость материала. Контроль подводимого тепла при сварке, выбор подходящих сварочных материалов и последующая термическая обработка являются ключом к предотвращению этого явления.

5.Сварочные брызги и загрязнения

Брызги и загрязнения, образующиеся в процессе сварки, могут прилипать к поверхности сварного шва и основного материала, влияя на качество и внешний вид сварного шва. Это требует использования подходящих сварочных процессов и защитных мер, таких как использование сварочного тока с низким разбрызгиванием и сварочного защитного газа.

Методы сварки нержавеющей стали

1. Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом (TIG)
сварка TIGэто метод сварки с использованием неплавящегося вольфрамового электрода и инертного газа (например, аргона) и особенно подходит для сварки тонкостенных нержавеющих сталей. Сварка TIG обеспечивает высококачественный, гладкий сварной шов и обычно используется в областях, где требуется высокоточная сварка, таких как аэрокосмическое и медицинское оборудование. Для повышения эффективности сварки можно использовать технологию импульсной сварки TIG для дальнейшего снижения тепловложения и деформации.

2. Сварка расплавленным электродом в среде защитного газа (MIG)
Сварка MIG использует расплавленный электрод и защиту инертным газом, подходит для сварки нержавеющей стали средней толщины с высокой производительностью. Регулируя ток, напряжение и скорость сварки, вы можете эффективно контролировать разбрызгивание сварки и форму расплавленной ванны. Для улучшения качества сварки вы можете использовать смешанную защиту газом, например смесью аргона и углекислого газа.

3. Плазменно-дуговая сварка (PAW)
Плазменно-дуговая сварка(PAW) — это высокоточная технология сварки, которая использует плазменную дугу в качестве источника тепла для обеспечения концентрированного и стабильного сварочного тепла.PAW подходит для сварки, требующейвысокое качество и низкий уровень искажений, например, производство точных приборов и высококлассного оборудования. По сравнению со сваркой TIG, PAW обеспечивает более высокую скорость сварки и меньшую зону термического влияния.

4. Лазерная сварка
Лазерная сваркаВ качестве источника тепла используется лазерный луч высокой плотности, который обладает такими преимуществами, как высокая скорость сварки, низкая деформация и небольшая зона термического воздействия, и особенно подходит для высокоточной и высокоэффективной сварки.Лазерная сваркаподходит для сварки тонкостенных и сложных конструкционных деталей, таких как электронные компоненты и производство автомобильных деталей.

5. Контактная точечная сварка
Контактная точечная сварка использует тепло, вырабатываемое электрическим током через контактную точку для сварки, обычно используется в тонком соединении нержавеющей стали, например, при производстве автомобильных кузовов и корпусов приборов. Метод быстрый, сварные швы небольшие, подходит для массового производства.

Лучшие практики сварки нержавеющей стали

Для обеспечения высококачественной сварки нержавеющей стали в отрасли широко применяются следующие передовые методы:

1. Очистка поверхности
Перед сваркой поверхности из нержавеющей стали должны быть тщательно очищены от жира, окислов и других загрязнений, чтобы предотвратить дефекты сварки. Очистку можно производить химическими очистителями или механическими шлифовальными инструментами.

2. Контроль подвода тепла
Контролируйте подачу тепла, регулируя сварочный ток, напряжение и скорость сварки, чтобы избежать чрезмерного подвода тепла, приводящего к перегреву металла шва, что в свою очередь снижает риск образования термических трещин и сварочных деформаций.

3. Использование защитного газа
Во время сварки следует использовать подходящий защитный газ (например, чистый аргон или гелий), чтобы предотвратить контакт зоны сварки с воздухом и избежать окисления и азотирования. Для толстостенных материалов можно использовать двойной слой защитного газа, чтобы улучшить защитный эффект.

4. Предварительный нагрев и последующая термическая обработка
Для толстостенной нержавеющей стали или высокоуглеродистой нержавеющей стали предварительный нагрев перед сваркой и послесварочная термообработка могут снизить термическое напряжение и трещины. Температура предварительного нагрева и термообработки должна выбираться в зависимости от типа материала и процесса сварки.

5. Выбор подходящего сварочного материала
Используйте сварочные материалы, соответствующие основному материалу, чтобы гарантировать, что металл шва и основной материал имеют схожий химический состав и механические свойства, что гарантирует прочность и коррозионную стойкость сварного соединения.

6. Проверка качества сварки
После завершения сварки необходимо провести контроль качества сварки, например, рентгеновский контроль, ультразвуковой контроль и цветную дефектоскопию, чтобы убедиться в отсутствии в сварных соединениях дефектов, таких как трещины, пористость и шлаковые включения.

Перспективы на будущее

С развитием науки и техники технология сварки нержавеющей стали будет продолжать развиваться в направлении высокой эффективности, интеллекта и экологичности. В будущем автоматизированные сварочные роботы и интеллектуальные системы управления сваркой еще больше повысят эффективность и качество сварки. В то же время исследования и разработки экологически чистых технологий сварки также станут важным направлением для снижения выбросов вредных газов и отходов материалов в процессе сварки.