Электроды по нержавейке: как варить нержавейку электросваркой

Нулевая коррозия, долговечность и великолепный внешний вид предметов из нержавеющей стали делает ее популярнейшим металлом в любых отраслях – от тяжелой промышленности до мелких бытовых нужд. Ее достоинства перекрывают огромную головную боль – сложность сварки.

От головной боли можно избавиться, но для этого нужно хорошенько поработать. Нержавейку варить можно, только нужно разобраться с технологией сварки нержавеющей стали электродами. Электроды по нержавейке – главное решение проблемы низких сварочных качеств нержавеющей стали.

Что такое нержавейка

Что такое сталь: это сплав железа с углеродом. Доля углерода может быть разной, чем она выше, тем сталь прочнее. В сталь добавляют легирующие элементы для корректировки свойств стали.

Что такое нержавеющая сталь: для устойчивости к коррозии добавляют хром. Его доля в нержавеющем сплаве составляет от 12 до 30%. Хрома и других компонентов типа молибдена, никеля и др. намного меньше, они отлично работают для антикоррозийной защиты, но совсем не облегчают процесс сварки. И это мягко сказано. Высоколегированная нержавеющая сталь – один из самых сложных металлов для сварочных работ.

Схема возникновения сварочной дуги.

Вот основные факторы, влияющие на сварочный процесс:

У нержавейки теплопроводность ниже, чем у других видов стали. Поэтому ее приходится прогревать намного дольше, а электричества тратить намного больше.
У нержавейки очень высокий коэффициент расширения, поэтому при соединении двух поверхностей толстых заготовок есть риск возникновения микротрещин в большом количестве. Чтобы минимизировать эту проблему, зазор между заготовками должен быть шире, чем в работе с другими видами стали.
Высокое сопротивление нержавейки процессам плавления ведет к значительному перегреву электродов. Поэтому пользоваться можно только специальными электродами для нержавеющей стали.
Внимание! Главный враг в сварке сталей — межкристаллитная коррозия или МКК – очень опасная деформация, которая может возникнуть при нагреве нержавейки свыше 500°С, поэтому определять режим сварки нужно самым тщательным образом, включая в него принудительное охлаждение стальных заготовок.

Можно ли варить нержавейку обычными электродами? Теоретически и даже технически можно. Но только в работе с мелкими металлическими деталями бытового пользования.

Если речь идет о промышленных конструкциях, то никаких простых расходников! О надежности и монолитности швов с их использованием говорить не приходится. Такой вариант может расцениваться лишь как экстренное решение в случаях срочной необходимости.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=Zngv3j_zH4g

Классификация электродов специального назначения

Критериев для классификации расходников много, и в данном обзоре нет задачи излагать все возможные виды и классы. Нас с вами интересуют электроды по нержавейке для высоколегированных специальных сплавов. Вот где их место:

Электроды по назначению

для низколегированных углеродистых сплавов, названия начинаются с буквы «У»;
для легированных сталей с начальной буквой «Л»;
для легированных теплоустойчивых сталей с буквой «Т»;
для высоколегированных стальных сплавов с особыми свойствами с буквой «В»;
для наплавки поверхностей с особыми свойствами, буква «Н».

Типы покрытия и стандарты маркировки.
Также для нас может быть интересна классификация электродов по типу покрытия (подробно о покрытиях см. ниже):

А – кислые покрытия;
Б – основные покрытия;
Ц – целлюлозные;
Р – рутиловые;
смешанные и прочие виды покрытий.

Принципы маркировки у электродов по нержавейке довольно громоздкая. В данном обзоре нет задачи перечислять их полностью.

Защита сварочного шва

Нержавеющая сталь отличается высокой чувствительностью к механической зачистке после завершения процесса сварки. Зачистка подразумевает под собой снятие верхнего окисленного слоя, который как раз предназначен для защиты сварочного шва от ржавления. Восстанавливается окисленный слой только спустя 5-6 часов. Важно, чтобы в это время ничего не попадало в зону зачистки, что чаще всего просто невозможно. Но есть один способ, помогающий справиться с этой проблемой. После того, как механическая зачистка будет завершена, надо покрыть сталь специальным спреем, который состоит из пассивирующих присадок и синтетических масел.

Подводя итог, можно прийти к выводу, что прочность и качество швов при сварке нержавеющей стали зависит только от человека, выполняющего работу. Если подойти к выполнению всех требований со всей ответственностью и соблюдать все рекомендации, то результат оправдает ваши ожидания. Поэтому важно детально выполнить технологию сварки, подобрать хороший инвертор и купить качественные электроды.

Способы сварки нержавейки

Варианты сварки стальных сплавов тоже можно классифицировать как угодно – по самым разным критериям.

В этом обзоре рассматриваются виды, которые делятся или по способу сварки, или по виду заготовок:

ручная сварка электродом;
ручная и полуавтоматическая сварка с аргоном;
инверторная сварка;
сварка стали с разнородными металлами;
сварка нержавеющих труб;
сварка тонкой стали и т.д.

Свойства нержавейки

Нержавейка имеет низкий коэффициент проводимости тепла. Поэтому во время сварных работ требуется прогрев локальной области для формирования равномерного шва. Чтобы добиться требуемых технических характеристик, нужно на сварочном аппарате устанавливать токи большой величины.

Чтобы не допустить перегрева или окалин, требуется при стыковке деталей делать увеличенный зазор, чем в случае сваривания стальных заготовок. Шов воспринимает значительные деформационные нагрузки в процессе остывания, за счёт чего основные конструктивные элементы сохраняют геометрию.

Электрод для сварки со специально подобранным составом под конкретные сплавы позволяет избегать перегрева основного стержня. То есть сопротивление металлов примерно совпадает, за счёт чего процесс перегрева отсутствует.

Ручная сварка электродом

Типы соединений при сварке нержавейки.
Самая универсальная технология, которая используется практически в любой отрасли. Один их немногих способов работы с нержавейкой, доступных домашним самодеятельным мастерам. Ток нужно применять постоянный, полярность – обратную.

Достоинства ручного способа серьезные и весьма убеждающие:

высокое качество швов;
компактность и высокая мобильность аппарата;
доступность оборудования и расходников по цене;
высокая производительность труда;
доступность способа для самостоятельного изучения и исполнения.

Важнейшим условием для качественных швов в нержавейке является правильный выбор сварочных материалов.

Марки электродов для ручной сварки нержавеющей стали следующие:

ОЗЛ-8 предназначены для работ в агрессивной среде.
НЖ-13 очень хороши для надежных швов с предотвращением МКК (межкристаллитной коррозии). Особенность этого типа заключается в том, что шлак отпадает самостоятельно, после остывания. А это делает скорость процесса гораздо выше.
Внимание! Чемпионы по популярности! Сварочные электроды ЦЛ-11 характеризуются отличной изоляцией сварочной ванны от ненужного воздействия внешней среды. Соединение получается очень прочным и устойчивым к МКК.

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.

Ручная сварка в среде аргона

Самый чистый способ соединения поверхностей с великолепным внешним видом. Единственный метод, в котором используются электроды для нержавейки без покрытия. Применяется, когда шов должен соответствовать самым жестким требованиям, либо в сварке тонких листов стали.

Технология сварки вольфрамовыми наконечниками позволяет произвести очень качественные, надежные и эстетичные швы. Она возможна и в домашних условиях. Ток нужно применять постоянный или переменный с прямой полярностью.

Сварка нержавейки вольфрамовым электродом.
Особенности технологии следующие:

Важно, чтобы вольфрам не попал в расплавленную сталь, поэтому дугу нужно поджигать без прямого огня – бесконтактным способом.
Существует риск окисления шва. Для его минимизации сварку нужно производить очень ровно, без каких-либо колебательных движений.
После окончания сварки не нужно отключать подачу аргона в течение 15-ти секунд. В этом случае вольфрамовый наконечник будет защищен от окисления, а это значительная экономия расходных материалов.

Способы

Сварка нержавейки может выполняться несколькими способами. При этом используется разное оборудования, появляются определённые нюансы.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Распространённый способ соединения деталей из нержавеющей стали. Для выполнения работ используют инверторный сварочный аппарат, специальные электроды. Они могут быть двух типов:

Стержень покрыт рутиловым слоем, который состоит из двуокиси титана.
Стержни, покрытые смесью кальция, карбоната магния.

Применяется этот способ для создания соединений, которые не будут подвергаться критическим нагрузкам.

Вольфрамовыми электродами

Сварка нержавейки вольфрамовыми электродами применяется совместно с инертными газами, которые подаются в нагреваемое место, защищая шов от образования оксидной плёнки.

Этот метод подходит для сваривания тонкого металла, изготовления труб для разных жидкостей.

Полуавтоматическая в аргоне

Этим способом можно более качественно сваривать нержавейку. С помощью полуавтомата появляется возможность добиться высокой производительности. Чтобы создать прочное соединение используется несколько видов проволоки:

Порошковая.
Алюминиевая.
С медным покрытием.
Изготовленная из легированной стали.
С флюсом.

Проведение работ полуавтоматом представляет собой поэтапный процесс:

Мастер подготавливает детали. Зачищает их от ржавчины, налёта, грязи.
Выставляется режим сваривания на сварочном аппарате. Оптимальный показатель силы тока для нержавеющей стали толщиной до 3 мм не должен превышать 145 А.
В рабочую зону подаётся проволока, зажигается дуга.

Сопло горелки должно передвигаться только в одном направлении без поперечных движений.

Полуавтоматическая сварка нержавеющей стали

Холодная под большим давлением

Процесс соединения заготовок из нержавеющей стали без плавления. Зависимо от того, какими характеристиками должна обладать цельная деталь, давление может воздействовать как на одну, так и на две заготовки. Соединение образуется благодаря взаимодействию кристаллических решёток металла.

Лазерная

Такой способ соединения нержавеющей стали выполняется на промышленных предприятиях. Для его выполнения необходимо использовать специальное оборудование. При работе с лазером выполняется два метода сварки заготовок — шовный, точечный.

Преимущества лазерного оборудования:

Не появляются трещины от сильного нагревания.
Прочность металла в зоне отпуска не снижается.
Не появляется оксидной плёнки, благодаря высокой скорости лазерной обработки.

Плазменная

Существует два способа плазменной сварки нержавеющей стали:

Ручная — подразумевает под собой обработку металла плазменной дугой, которая образуется между рабочей поверхностью, электродом.
Автоматическая — плазменный поток вырабатывается плазмотроном.

Применяется на промышленных предприятиях.

Инверторный способ в домашних условиях, этапы работы

Инверторы для сварки нержавейки — это сварочные аппараты, которые отличаются компактными габаритами и небольшим весом. А если добавить их невысокую стоимость, получится отличный вариант сварки нержавейки в домашних условиях. Ток использовать постоянный с обратной полярностью.

Этапы инверторного способа рассмотрим поподробнее:

Прежде всего хорошенько очистить металлической щеткой поверхность от всех загрязнений.
Толщина краев заготовок не должна превышать 4-х мм, поэтому кромки необходимо разделать напильником или болгаркой.
Если металл тонкий, края плотно прижать друг к другу – сделать прихватки.
Если толщина металла выше 7 мм, заготовки нужно разогреть до 150°С. Для разогрева можно использовать паяльную лампу.
Поджечь дугу, произвести шов с соединением на короткой дуге.
Для профилактики образования трещин или свищей конец шва закончить «замком».
Остывание должно быть самостоятельным, никаких принудительных действий!
Очистить шов от шлаковой корки, отшлифовать и отполировать.

Свойства электродов для сварки нержавеющей стали.
Для инверторного способа используются электроды для сварки нержавейки с коррозионностойкими и жароустойчивыми свойствами:

ОЗЛ-6 – жаростойкие расходники, которые отличаются отличными техническими свойствами. При их использовании риск образования трещин и пор намного снижается.
АНО-27 – специальные расходники для работ при сильном морозе и при значительных нагрузках на конструкцию.

Выбор самого оптимального способа сварки нержавейки нужно делать с учетом трех моментов, все они про толщину стали:

Если толщина заготовок меньше 1,5 мм, варить лучше в аргоне с вольфрамовыми неплавящимися электродами. Способ – хоть ручной, хоть полуавтоматический.
При толщине в диапазоне от 1,5 мм до 3,0 мм самый лучший способ – электродуговой.
С толщиной больше 3-х мм – только электродуговой способ со струйным переносом металла.

Методика с использованием инвертора

Работа требует опыта и не каждому новичку доступна.

Преимущества сварки нержавейки обычным электродом:

низкая стоимость оборудования;
малый вес и размеры аппарата;
способность заварить детали до 2 см толщиной;
возможность работы без защитных газов и флюсов.

Недостатки способа:

образование большого количества шлака;
разрушение покрытия с последующим перегревом электрода;
ограничение величины тока;
увеличенные временные затраты.

Работа ведется тремя способами:

С помощью ручных методов. Стык между деталями заполняется расплавленным материалом электрода. Для работы используется только инвертор.
Соединение заготовок вольфрамовым электродом, применяемым для тонких листов. Шов получается в результате плавления заготовки и присадочной проволоки. Место сварки защищается слоем газа.
Работа на полуавтомате с подачей проволоки. Скорость увеличивается вместе с производительностью. В аргон рекомендуется добавлять углекислоту (до 2%).

Перед тем как варить нержавейку инвертором в домашних условиях, необходимо правильно подготовить аппарат и материалы.

Рекомендуем к прочтению Как варить нержавейку полуавтоматом

Необходимые расходники

Используя инвертор, нужно подготовить все необходимое для работы:

агрегат соответствующего типа;
растворитель;
щетка со стальной щетиной;
защитные индивидуальные средства;
электроды;
крокодилы – зажимы для заземления;
кабели длиной от 2 до 6 м.

Соединить листы толщиной 3 или 4 мм и получить качественный шов становится сложной задачей, выполнить которую можно с помощью инвертора с осциллятором и с возможностью проведения аргонодуговой сварки (АДС).

Таким аппаратом может стать популярное устройство Aurora PRO INTER TIG 200 PULSE. АДС позволяет создавать красивые и прочные швы на тонких листах или трубах.

Настройка инвертора

Перед сваркой аппарат правильно настраивают. Делается это переключателями на панели прибора. Нужные значения можно посмотреть в таблице:

Толщина заготовки	Величина тока (А)	Напряжение (В)	Диаметр электрода
1,5	40 – 60	13	2
3,0	75 – 85	15	3
4,0	90 – 100	16	3
6,0	140 – 150	18	4
8,0	150 – 180	20	4
12,0	180 – 220	22	5
15,0	220 – 260	26	6

При работе в режиме полуавтоматической или аргонодуговой сварки устанавливается расход инертного защитного газа. Делается все опытным путем. Оптимальные значения – 6-12 л/мин. Движение проволоки при автоматической подаче регулируется до максимальной скорости, дающей качественный шов.

Процесс пошагово

Перед работой мастер должен выполнить следующие действия:

с заготовки рядом с будущим швом счистить грязь стальной щеткой или наждачной шкуркой до натурального блеска;
место сварки обработать растворителем или ацетоном для удаления следов жира;
с заготовок, имеющих толщину от 4 мм, снять фаски для заполнения стыка расплавленным металлом;
остальную часть металла обработать раствором мела в воде, чтобы горячие капли не прилипали;
между деталями оставить компенсационный промежуток в 1-2 мм;
тонкие листы соединять без зазора;
под заготовки подкладывать пластины, отводящие тепло;
толстые детали сначала нагревать до достижения 150-170°С.

Рекомендуем к прочтению Как приварить нержавейку к чермету

При работе с постоянным током устанавливают обратную полярность.

Обработка после сварки

По окончании работы детали остужаются естественным образом. Нельзя ускорять процесс, обливая их водой. Это приведет к образованию микротрещин. Шов после очистки от шлака подвергают шлифовке с последующей полировкой.

Для облагораживания используют абразивные материалы с содержанием оксида алюминия или циркония. Корундовые изделия не годятся.

Чтобы место стыка оставалось прочным и эстетичным, его покрывают пастой с антикоррозийными свойствами. При несоблюдении этих рекомендаций качество изделия снижается из-за возникновения очагов ржавчины.

Вместо заключения: ручная сварка часто используется при небольших бытовых и производственных проблемах. Ее применяют для соединения труб, нержавеющих баков и других изделий на даче, в доме, в гараже. Отремонтированные вещи служат еще долгие годы.

Варим нержавейку с черным металлом

Сварка нержавейки и черного металла электродом или еще каким-нибудь способом – абсолютно неправильное сочетание с технической точки зрения, это совершенно разнородные материалы. Необходимость в такой работе нечасто, но возникает. Найти решение помогут специальные материалы расходников. Варить можно двумя способами:

электродами с покрытием;
вольфрамовыми электродами.

Если использовать ручную дуговую сварку с покрытыми наконечниками MMA — Manual Metal Arc, можно взять материалы для цветных металлов.

Маркировка сварочных электродов для нержавейки.
Оптимальными вариантами являются следующие:

АНЖР-1 и АНЖР-2. С этими специальными электродами работу можно проводить во всех положениях в пространстве, исключая вертикальное.
ЦТ-28, позволяющие выполнять жаростойкие и жаропрочные швы.
ESAB – Внимание! Очень популярна среди мастеров! Группа шведских наконечников для работы с разнородными сплавами.

Главный принцип – выбор более легированного расходника, чем сам металл.

Метод с использованием вольфрама в данной технологии встречается намного реже: вольфрамовые электроды дорогие по стоимости.

ОЗЛ-312 можно смело выбирать, если неизвестна марка стали.
НИИ-48Г хороши для переходных слоев.

Очевидные плюсы и минусы метода РДС для нержавейки

ПЛЮСЫ

МИНУСЫ

Сварочное оборудование стоит дешевле полуавтоматов и инверторов для аргонодуговой сварки;
Нет необходимости перевозить с собой газовый баллон при переезде на новое место сварки;
Можно сваривать нержавейку толщиной от 1 до 20 мм (если максимальная сила тока аппарата позволяет это);
Дешевые расходные материалы;
Не требуется регулярно возить баллон на заправку;
Сварочные инверторы РДС есть в очень маленьком исполнении с весом 3-4 кг, что облегчает сварку на высоте и в других труднодоступных местах;
ММА аппараты легко перенастраиваются для ручной дуговой сварки других металлов — достаточно сменить электрод и откорректировать силу тока.

После выполнения шва требуется отбивать шлак, чтобы оценить качество сварки;
Процесс медленный, по сравнению с МИГ;
Нержавеющий стержень электрода перегревается при сварке на токах 200-300 А и обмазка осыпается, поэтому нужно варить с перерывами;
Электрод укорачивается, из-за чего труднее контролировать длину дуги.

Варим тонкую сталь

Это один из самых сложных способов, требующих знаний и навыков в равной степени. Кроме точного выбора подходящих расходников необходимо установить правильное напряжение с силой тока, уменьшенной примерно на 20%. Работать можно только с короткими стержнями – не длиннее 35 мм. Не допускать высоких температур нагрева, верхний предел 500°С, ни в коем случае не выше.

Принцип работы MMA сварки.

Бытовая сварка тонких листов нержавейки производится инверторным аппаратом со строгими производственными правилами:

Ни в коем случае не превышать уровень температуры в 150°С в участке соединения и общем нагревании поверхностей.
Использовать только низкие величины тока, но с высокой скоростью.
Для предотвращения образования дыр и перегрева рабочей зоны подкладывать прокладки в виде пластин под заготовки: таким образом излишнее тепло будет рассеиваться.
Если листы металла тоньше 3-х мм, разделку краев делать не нужно. Зазор между поверхностями в этом случае должен составлять не больше 2 мм.

Для работы с тонкой нержавейкой предназначены следующие электроды:

ЦЛ-11, любимец публики, дает очень стойкий к коррозии шов даже в неблагоприятных условиях внешней среды.
ОК 63.20 отлично работает в жидких агрессивных средах при высокой температуре.

Рейтинг производителей и марок по популярности

Наибольшим спросом пользуются те электроды, которые произведены компаниями, специализирующимися на выпуске и продаже сварочного оборудования. Это именитые бренды, известные на российском и европейском рынке. Качество продукции всегда остается под контролем, вплоть до момента ее реализации. Кроме этого, официальные представители всегда готовы предоставить выгодные условия для постоянных клиентов.

Шведская компания Esab поставляет на российский рынок большое количество марок электродов, среди которых встречаются электроды для сварки нержавейки. Компания представляет целую серию данного типа расходных материалов. Электроды ОК 61.35 обычно используются при сварке трубопроводов и прочих конструкций, где нужна герметичность. Для сварки деталей из нержавейки с деталями из другого материала подходит марка ОК 67.72. В перечне продукции есть и универсальные электроды – ОК 67.45.

Описанные выше электроды ЦЛ-11 выпускаются российской . Для них характерны такие качества, как стабильность дуги, шлаковая корка, которая впоследствии сама отделяется, малое разбрызгивание.

Замыкает тройку лидеров бренд «Уони». Электроды УОНИ-13/НЖ, УОНИ-13/НЖ-2 и УОНИ-13/ЭП-56 расфасованы в пачки от 3,5 до 6 кг. К сведению потенциальных покупателей, бренд «Уонии», несмотря на видимую схожесть, принадлежит компании Esab.

Варим нержавеющие трубы

Очень распространенный вид работ, также имеющий свои специфические особенности. Здесь применяются наконечники с основной или рутиловой обмазкой, об обмазках или покрытиях см. ниже. Ток следует использовать постоянный с обратной полярностью.

Постоянный ток особенно хорош при сварке тонкостенных труб: металл не разбрызгивается, процесс довольной простой, шов получается очень качественным.

Вольфрамовые наконечники можно применять и при в работе со стальными трубами. В отличие от других, они требуют постоянного тока прямой полярности. Несмотря на их высокую цену, они дают серьезные рабочие преимущества:
высокая устойчивость швов к окислению;
устойчивость дуги;
высокая коррозийная стойкость швов.
ОК 63.20 – уже упомянутый расходник для жидких агрессивных сред.

Поворотные стыки для сварки труб.
Вне зависимости от выбранных электродов сварка нержавеющих труб состоит из трех технологических этапов:

Обработка поверхностей металлической щеткой для очистки от загрязнений. Особое внимание уделить стыкам и участкам возле них.
Сам процесс сварки с зажиганием электрода и дуги.
Контроль качества соединения с предварительной отбивкой шлака.

Основные технологии и разновидности

Помимо основных требований к электродам, существует несколько способов, которые чаще всего используют для сваривания листового или нержавейки другого типа. На качество сварки влияет множество факторов, которые влияют на дальнейшую эксплуатацию материала и возможность обработки различными методами. Поэтому, каждый, кто планирует использовать нержавейку должен знать основные особенности стали и её главные отличия от углеродистой.

Варить нержавейку можно различными методами, но самым популярным и используемым для материала средней плотности, остается сваривание в среде газов. Для такого метода используется вольфрамовый электрод, с минимальной способностью к плавлению. Таким методом можно варить нержавеющую сталь для разных задач. Например, создание трубопровода из стали или различных деталей, где применима нержавейка.

В зависимости от технического оснащения и требований, сварка электродом может выполняться ручным, автоматическим и полуавтоматическим методами.

Также можно использовать и плавящиеся электроды. Они дополнительно покрываются специальными веществами или же применить проволоку с высокой степенью легирования. Для такой разновидности, подбираются отдельные методы сваривания:

Импульсно-дуговая;
Короткодуговая;
Струйная дуговая;
Плазменная

Все они отличаются определенными свойствами. Например, первый вариант используется для тонких поверхностей — расчет идет на десятые миллиметра. Дуговая, напротив, используется для средних листов, толщиной до трех миллиметров. Плазменная, в свою очередь, является универсальным способом сваривания нержавейки.

Электроды по нержавейкам специального назначения

Если общее свойство нержавеющей стали заключается в устойчивости в коррозии, то дополнительные свойства специального назначения будут различаться в зависимости от легирующих добавок в сплав. Все виды нержавеющих сталей относятся к высоколегированным сплавам с разной направленностью свойств. Это означает высокую процентную долю тех или иных добавок. С учетом этого электроды также строго делятся по своим рабочим характеристикам.

Для высокопрочных коррозионностойких сплавов

Такие сплавы не окисляются даже при температуре в 600°С. Широко применяются в авиационной промышленности, что говорит само за себя. Из этих сплавов делаются стальные тросы для мостов, самые важные детали в электрических машинах, сердечники трансформаторов, болты, шатуны, все системы, требующие высокой стойкости к ударам и другим силовым воздействиям.

Критерии выбора электродов для сварки нержавейки.

Даже в этом, казалось бы, очень специальном сегменте высокопрочные нержавеющие стали подразделяются на марки со своими особенностями.

Таким же образом рассматриваются и электроды: для каждой марки металла – свои расходники:

Для стальных марок 12Х21Н5Т и 08Х21Н6М2Т идут электроды нескольких типов: Э-08Х20Н9Г2Б, Э-09Х19Н10Г2М2Б и др.
Для марок особых высоколегированных сплавов 12Х25Н5ТМФЛ, 10Х25Н6АТМФ, 12Х21Н5Т и 08Х21Н6М2Т используется только один тип Э-08Х24Н6ТАФМ, который дает особый шов с прочностью, равной основному металлу.
Для марок стали 08Х226Т и 08Х21Н6М2Т подходят типы ОЗЛ-40/08Х22Н7Г2Б и ОЗЛ-41/10Х20Н7М2Г2Б. Швы в данном случае отличаются чрезвычайно высокой коррозионной стойкостью к щелочным средам.

Для кислотостойких коррозионностойких сплавов

Эта группа сплавов не поддается воздействию в кислотной среде, то есть обладают коррозийной стойкостью в агрессивной среде. Они нужны во многих отраслях промышленного производства: авиационной, машиностроительной, горнодобывающей, химической и др. Главные функциональные слова в данном случае – агрессивная среда.

Именно из таких сплавов сделаны узлы и главные детали оборудования, предназначенного, например, для шахт с кислотными водами, канализационных труб, промышленных дымоходов и так далее. К расходникам для таких сплавов требования не менее жесткие: швы должны обладать такими же качествами, что и свариваемые стали.

Марки электродов и область их применения.

К ним относятся:

при «мягких» режимах — температурах, не превышающих 360°С, можно использовать обширную группу электродов типов ЭА-400/10Т, ЭА-400/10У, ОЗЛ-8, ОЗЛ-12, Л-39 и ЭА-606/10. Полученные швы не предполагают дальнейшего теплового воздействия, остается только кислотная устойчивость «в чистом виде».
для стальных деталей с необходимым отпуском в конце сварки, нужны электроды типа ЭА-989/21, которые дают возможности выполнить швы, стойки к МКК до и после рабочего процесса.
Для работы в азотной кислоте применяются наконечники типа Э-08Х19Н10Г2Б, из них — марок ЦТ-15 и ЗИО-3.
Существуют специальные низкоуглеродистые кислотостойкие стали с низкой до 0,03% долей углерода с высокой пластичностью сплава, для них предназначены расходники типов Э-04Х20Н9 и Э-02Х20Н14Г2М2.

Общие принципы выбора электродов

Если просто перечислить марки электродов, пригодных для сварки нержавейки, то такая информация будет полезной лишь разово. Специалист должен разбираться в особенностях выбора, впрочем, как и начинающий мастер. Ранее было определено, что обычные электроды не подходят для работ с нержавеющей сталью. Сразу после остывания шва можно услышать характерные щелчки. Это образуются трещины.

Специальные электроды должны состоять из такого материала, который имеет показатели теплового расширения, близкие к показателям для выбранного материала. В этом случае основной и присадочный материал будут хорошо взаимодействовать, не вызывая дефектов шва.

По причине доступности устройств ММА многие предпочитают работать плавящимися штучными электродами. Для них можно определить ряд основных требований.

Металл электрода должен обладать устойчивостью к температурным деформациям (ползучести).
Температурное расширение соответствует показателям для нержавейки.
Стержни электродов должны быть упругими.
Они обладают высокой теплопроводностью, а также устойчивы к механическим воздействиям.

Все перечисленные параметры имеют вполне определенное измерение и указываются при маркировке изделий. Нельзя забывать, что процессы сварки постоянным током и переменным током отличаются друг от друга, поэтому данное условие влияет на выбор электродов. При выполнении работ постоянным током существенно сказывается экономия расходных материалов, которая достигается, благодаря практическому отсутствию разбрызгивания.

Мнение эксперта

Багров Виктор Сергеевич

Сварщик высшего 6-го разряда. Считается мастером своего дела, знает тонкости и нюансы профессии.

Начинающие мастера отмечают легкость и комфортность наложения шва, причем последний обладает достаточно высоким качеством. К сожалению, оборудование для сварки постоянным током доступно не для всех, в связи с его высокой стоимостью.

Недостатки одного метода подчеркивают достоинства другого. Сварочное оборудование переменного тока доступно по цене. Здесь также можно получить качественный шов, однако стабильность дуги хуже, нежели в первом случае. В процессе сварки образуются брызги расплавленного металла. При подобном способе ведения сварки электроды расходуются значительно быстрее.

В зависимости от сварочного инвертора различают два способа сварки коррозионностойкой стали.

Первый заключается в ведении сварки штучными электродами. Это ручная дуговая сварка, в которой применяются электроды со специальным покрытием.
Второй способ связан с применением защитного газа. Там основным элементом служит вольфрамовый электрод.

Покрытие электродов

Все электроды делятся на покрытые и непокрытые. Последние применяются только в работе с аргоном. Основная же часть расходников имеет покрытия, которые подразделяются в зависимости от назначения. В них нужно разбираться, потому что знание главных свойств основных покрытий поможет решить главный вопрос — какими электродами варить нержавейку.

Вот самые распространенные покрытия электродов по нержавейке:

рутиловые;
основные;
с высоким уровнем наплавки;
специальные для гравитационной сварки и сварки на спуск.

Распространенные покрытия электродов.
Марки популярных и качественных электродов с основным и рутиловым покрытиями по нержавейке:

ОК 63.30. Отличные свойства и характеристики: мало брызг, дуга постоянная, металл переносится капельным способом, дает очень качественный шов. Положения могут быть любыми, но лучше – нижнее из-за высокой текучести шлака.
ОК 63.41. Расходник с высокой наплавкой и металлическим порошком в обмазке, очень высокая производительность работ. Покрытие не перегревается, получаются швы большей длины — не тратится время на смену материала. Лучше работают с диаметром больше 3-х мм, они удобнее для опоры на покрытие.
ОК 61.35. Расходник с основным покрытием, применяется во всех положениях, на постоянном токе.
ОК 67.72. Это электроды из нержавеющей стали, работают на сварке разнородных сталей, гравитационной сварке. В составе покрытия – легирующие элементы.
ОК 63.34. Работает для сварки на спуск. Имеет улучшенное шлакоотделение.
ОК 63.20. Специальное покрытие для сварки точками, прекрасно работают в сварке труб и тонкой стали.

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.

Советы бывалых, экспертное ассорти

Важные советы по сварке нержавеющей стали:

Пресловутая МКК – межкристаллитная коррозия, которую все опасаются и о которой много говорят, появляется только при температурном режиме выше 500°С. Контролировать и принимать профилактические меры против МКК нецелесообразно, если температура не достигает этого уровня.
За температурой нужно следить всегда и очень внимательно: в диапазоне от 350°С до 500°С пластичность нержавеющих сплавов значительно снижается, а это ведет к повышенной хрупкости металла. Поменьше махать молотком, руками и любыми другими предметами при такой температуре!
Не лениться предварительно нагревать заготовки до самых высоких температур до 1200°С с последующим самостоятельным охлаждением не менее трех часов. Так вы повысите качество стали.
Спешить никогда не нужно, но сварку нержавейки электродами следует проводить по возможности быстро: нержавейка не любит длительного нагрева. Лучше уж варить слоями с охлаждением каждого слоя до 100°С перед каждым следующим.
Идеальные прихватки всегда длинные. По крайней мере, стараться делать расстояние между прихватками заготовок минимальным, до нанесения основного слоя.
Выбор правильного электрода ничуть не менее важен, чем выбор аппарата или режима сварки. Стало быть, уделять электродам внимания тоже не меньше.

Особенности сварки нержавеющей стали

При сварке нержавейки электродами есть определенные сложности, которые приводят к дефектам шва, если не выполнить процесс с нужными расходными материалами и на правильном режиме. Одна из проблем — повышенное линейное расширение легированной стали при нагреве. После остывания в шве возможны трещины. Чтобы это предотвратить, важно использовать электроды, в состав которых входят эластичные добавки, повышающие пластичность соединения и выносливость перед динамическими нагрузками.

Повышенное линейное расширение влечет деформации от нагрева, поэтому длинные швы лучше выполнять в шахматном порядке. Если это сплошные швы на большой емкости, то их накладывают последовательно, начиная с конца линии соединения. Сварку ведут сегментами по 10 см длиной. Каждый новый шов заканчивается на начале предыдущего. Тогда плоскость меньше поведет.

Другая сложность — выгорание легированных элементов. При воздействии сварочной дугой хром и никель выгорают из основного металла, поэтому швы на нержавейке начинают покрываться коричневыми точками, протекать. Для борьбы с этим в присадочном металле должно быть еще больше легирующих элементов, компенсирующих выгоревшие. Тогда швы получатся с таким же составом, что и основной металл.

Сложность представляет и взаимодействие углерода из стали с кислородом, проникшим в сварочную ванну. Их реакция вызывает бурление, трудно контролировать дугу, а в шве возможны застывшие открытые и закрытые поры. Такой стык будет не герметичным. Чтобы предотвратить реакцию между углеродом и кислородом, сварочная ванна должна быть хорошо защищена газами от плавящейся обмазки электродов или защитными газами из горелки.

Выводы

Чтобы решить неслабую техническую задачу – качественно сварить металл, который по определению плохо варится, нужно выбрать правильную технологию, а если точнее – правильные электроды. У нас их огромный выбор – на любой вкус и цвет. Но мы точно знаем, что варим и зачем варим, поэтому будем выбирать с умом и грамотным расчетом.

Даже дома можно варить высококачественные стали – это всего лишь сварка нержавейки инвертором. Главное – помнить общие принципы, контролировать температурный режим и иметь твердую руку.

Желаем интересных задач, качественного металла и правильных людей рядом.

P.S. А в паспорт любого электрода все-таки заглядываем… И читаем. На всякий случай.

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).

Сварка нержавейки должна выполняться с учетом следующих специфических характеристик этого материала.

Достаточно высокий коэффициент линейного расширения
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.

Низкая теплопроводность

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.

Межкристаллитная коррозия

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

Проверка качества сварки тонкой нержавейки

Непосредственно перед проверкой всего металлоизделия на соответствие действующим стандартам обязательно проверяется качество сварных швов для выявления возможных их недостатков как снаружи, так и изнутри. По возможности обнаруженные недостатки устраняются.

Перед вводом в эксплуатацию каждого изделия из тонкой нержавейки, обработанного сваркой, проводится его тщательный и многоуровневый контроль. Первый уровень проверки качества представляет собой визуальный осмотр изделия, позволяющий выявить наиболее заметные и грубые дефекты швов — непровары, крупные трещины и т. п.

Большая часть видимых деформаций в швах сваренного изделия из тонкой нержавейки выявляется именно на стадии визуального осмотра невооруженным взглядом. Но иногда применяются и специальные приспособления. Контрольные мероприятия по выявлению недостатков делятся на два вида: разрушающие и неразрушающие. К первому типу относят только визуальный осмотр, более сложные методы проверок причисляют ко второй категории.

В свою очередь, неразрушающий тип контроля бывает капиллярным, магнитным, ультразвуковым, радиационным и проверяющим на проницаемость.

Неразрушающий контроль отличается от разрушающего также сохранением внешнего вида изделия из тонкой нержавейки без его деформирования. Поэтому данный вид проверки является более востребованным.

Разрушающий контроль выполняется лишь после процесса сваривания изделия в постоянных условиях с применением одного типа сварки.

Подготовка тонкой нержавейки к сварке

Перед сваркой тонкой нержавейки для получения качественных соединений поверхности изделий необходимо грамотно подготовить. Предварительная обработка тонких листов металла ненамного отличается от обработки других форм металлических заготовок.

Для начала производится зачистка кромок соединяемых деталей до блеска с использованием шлифовального устройства или щетки с металлической щетиной. Затем кромки нужно обезжирить ацетоном либо авиационным бензином. Это обеспечит устойчивую дугу и повысит качество шва.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Марки сталей: классификация и расшифровка
Марки алюминия и области их применения
Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Подготавливаемые к сварочному соединению заготовки должны иметь зазор, необходимый для компенсации возможных деформаций.

Также в процессе подготовки тонкой нержавейки к сварке особо важен правильный подбор присадки. Нужно оценивать как диаметр присадочной проволоки, так и ее состав. В частности, степень легирования присадочного материала должна быть выше, чем у металла соединяемых заготовок.

Важно! При обработке тонкой нержавейки щеткой не следует снимать избыточный слой металла.

На подготовленную поверхность выкладывается флюс, улучшающий качество сварочных работ. После этого заготовка подогревается примерно до 250 градусов Цельсия, когда начнется характерное изменение цвета заготовки. Такая операция облегчит процесс сварки и защитит металл от возникновения напряженных состояний. После этого сварочные работы можно начинать.