С быстрым развитием промышленных технологий нержавеющая сталь широко используется в качестве коррозионно-стойкого, высокопрочного и эстетичного материала в различных областях, таких как строительство, автомобилестроение, авиакосмическая промышленность и пищевая промышленность. Однако из-за своих уникальных физических и химических свойств процесс сварки нержавеющей стали сталкивается с рядом проблем. В этой статье мы подробно обсудим проблемы сварки нержавеющей стали, распространенные методы сварки и передовой опыт, который поможет специалистам отрасли улучшить качество и эффективность сварки.

Проблемы сварки нержавеющей стали

1. Высокотемпературное окисление и обесцвечивание.

Нержавеющая сталь в процессе высокотемпературной сварки склонна к окислению, образованию оксидной пленки, что приводит к изменению цвета сварного шва и зоны 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 при сварке из-за высокого коэффициента теплового расширения и низкой теплопроводности. Термическое растрескивание обычно возникает в металле шва или в зоне термического влияния, что в тяжелых случаях может привести к разрушению сварной конструкции. Чтобы свести к минимуму риск термического растрескивания, необходимо строго контролировать параметры сварочного процесса и выбирать подходящие сварочные материалы.

3. Сварочная деформация

Поскольку нержавеющая сталь имеет высокий коэффициент теплового расширения, в процессе сварки возникают большие термические напряжения, приводящие к деформации сварного соединения. Особенно это очевидно для крупных конструкций или тонкостенных деталей, что может повлиять на точность размеров и качество внешнего вида изделия. Для контроля сварочной деформации необходимо использовать разумные меры по зажиму и предотвращению деформации.

4. Выделение нитридов и карбидов
В процессе высокотемпературной сварки азот и углерод нержавеющей стали могут вступать в реакцию с хромом с образованием нитридов и карбидов, эти выделения снижают коррозионную стойкость и ударную вязкость материала. Контроль погонной энергии при сварке, выбор подходящих сварочных материалов и последующая термообработка 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 основному материалу, влияя на качество и внешний вид сварного шва. Это требует использования подходящих сварочных процессов и защитных мер, таких как использование сварочного тока с малым разбрызгиванием и сварочного защитного газа.

Методы сварки нержавеющей стали

1. Аргонодуговая сварка вольфрамом (TIG).
TIG-сваркаЭто метод сварки с использованием неплавящегося вольфрамового электрода и защиты инертным газом (например, аргоном), который особенно подходит для сварки тонкостенных нержавеющих сталей. Сварка TIG обеспечивает высококачественный, гладкий сварной шов и обычно используется в области, где требуется высокоточная сварка, например, аэрокосмическое и медицинское оборудование. Чтобы повысить эффективность сварки, можно использовать технологию импульсной сварки TIG для дальнейшего снижения тепловложения и искажений.

2. Сварка расплавленным электродом в среде защитного газа (MIG)
При сварке MIG используется расплавленный электрод и защита инертным газом, подходящие для сварки листов нержавеющей стали средней толщины с высокой производительностью. Регулируя ток, напряжение и скорость сварки, вы можете эффективно контролировать сварочные брызги и форму сварочной ванны. Чтобы улучшить качество сварки, можно использовать смешанную газовую защиту, например, смесь аргона и углекислого газа.

3. Плазменная дуговая сварка (PAW).
Плазменная дуговая сварка(PAW) — это технология высокоточной сварки, в которой плазменная дуга используется в качестве источника тепла для обеспечения концентрированного и стабильного сварочного тепла. PAW подходит для сварочных работ, требующихвысокое качество и низкий уровень искажений, таких как производство прецизионных инструментов и высококачественного оборудования. По сравнению со сваркой TIG, PAW обеспечивает более высокую скорость сварки и меньшую зону термического влияния.

4. Лазерная сварка
Лазерная сваркаиспользует лазерный луч с высокой плотностью энергии в качестве источника тепла, который обладает преимуществами высокой скорости сварки, низкого искажения и небольшой зоны термического воздействия и особенно подходит для высокоточной и высокоэффективной сварки.Лазерная сваркаподходит для сварки тонкостенных и сложных конструктивных деталей, таких как производство электронных компонентов и автомобильных деталей.

5. Контактная точечная сварка
Точечная сварка сопротивлением использует тепло, выделяемое электрическим током через точку контакта для сварки, обычно используемое в соединениях из тонкой нержавеющей стали, например, при производстве кузовов автомобилей и корпусов приборов. Этот метод быстрый, имеет небольшие сварные швы и подходит для массового производства.

Лучшие практики сварки нержавеющей стали

Чтобы обеспечить высокое качество сварного шва из нержавеющей стали, следует использовать следующие широко признанные передовые методы в отрасли:

1. Очистка поверхности
Перед сваркой поверхности из нержавеющей стали следует тщательно очистить от жира, оксидов и других загрязнений во избежание дефектов сварки. Очистку можно производить химическими чистящими средствами или механическими шлифовальными инструментами.

2. Контроль тепловложения
Контролируйте погонное тепло, регулируя сварочный ток, напряжение и скорость сварки, чтобы избежать чрезмерного тепловложения, ведущего к перегреву металла сварного шва, что, в свою очередь, снижает риск термического растрескивания и сварочной деформации.

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

4. Предварительный нагрев и посттермическая обработка.
Для толстостенной нержавеющей стали или высокоуглеродистой нержавеющей стали предварительный нагрев перед сваркой и термообработка после сварки могут уменьшить термическое напряжение и образование трещин. Температуру предварительного нагрева и температуру термообработки следует выбирать в зависимости от типа материала и процесса сварки.

5. Выбор подходящего сварочного материала.
Используйте сварочные материалы, соответствующие основному материалу, чтобы металл сварного шва и основной материал имели одинаковый химический состав и механические свойства, чтобы обеспечить прочность и коррозионную стойкость сварного соединения.

6. Проверка качества сварки.
После завершения сварки следует провести проверку качества сварки, такую ​​как рентгеновский контроль, ультразвуковой контроль и контроль проникновения красителя, чтобы убедиться, что сварные соединения не имеют дефектов, таких как трещины, пористость и шлак.

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. При этом важным направлением по снижению вредных газовых выбросов и отходов материалов в процессе сварки станут также исследования и разработки экологически чистых технологий сварки.