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 после сварки необходимо использовать защитный газ или травление и пассивацию.

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 при сварке тонких соединений из 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 последующая термообработка.
Для толстостенной нержавеющей стали или высокоуглеродистой нержавеющей стали предварительный нагрев перед сваркой и термообработка после сварки могут снизить термические напряжения и трещины. 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.