Электроды для сварки нержавейки: варим нержавеющую сталь правильно

Сварка деталей, изготовленных из нержавеющих сталей, представляет собой непростой процесс, требующий от его исполнителя наличия соответствующих знаний и навыков. Для выполнения такой процедуры, кроме всего прочего, необходимы специальные электроды по нержавейке, которые могут иметь диаметр 3,4 или 5 мм.

Электроды AS P-309L турецкого производства применяются при сварке нержавеющих и жаропрочных сталей

Почему важно использовать специальные электроды для сварки нержавейки

Нержавеющая сталь с момента ее появления на рынке активно используется для изготовления отдельных изделий и конструкций различного назначения. Высокая популярность стальных сплавов данной категории объясняется не только их исключительной коррозионной устойчивостью, но также целым перечнем других достоинств – твердостью, прочностью, долговечностью, привлекательным внешним видом изделий из нержавейки и др. Между тем одним из наиболее значимых недостатков нержавеющих сталей является плохая свариваемость, что несколько затрудняет выполнение монтажных работ с этим материалом.

Сварка этих листов из коррозионностойкой нержавеющей сталей была выполнена электродом ЦТ-15

Причины того, что нержавеющие стали обладают плохой свариваемостью (под которой понимают возможность создания надежных неразъемных соединений при помощи сварки), заключаются в следующем.

• Стали, относящиеся к категории нержавеющих, обладают меньшей (в два раза) теплопроводностью, чем обычные углеродистые стальные сплавы. Нержавейка в процессе выполнения сварки хуже отводит тепло и сильно перегревается, поэтому выполнять такой технологический процесс следует на меньших значениях сварочного тока (на 15–20%), чем при соединении деталей из обычных стальных сплавов.
• При сварке массивных изделий, изготовленных из нержавеющих сталей, между ними следует оставлять достаточно широкий зазор. Если пренебречь этим требованием, то в структуре основного металла, прилегающей к зоне сварного шва, могут образоваться микротрещины, значительно снижающие качество и надежность полученного соединения.
• Из-за сильного электрического сопротивления, создаваемого в зоне сварки, электроды, при помощи которых она выполняется, сильно нагреваются. Именно поэтому выполнять сварочные работы со сталями данной категории следует, используя специальные электроды для нержавейки. Выбрать такие электроды можно по маркировке.

Пример расшифровки маркировки электродов

Неправильный выбор электродов, режимов выполнения сварки изделий, изготовленных из нержавеющих сталей, а также непрофессиональное использование сварочного оборудования может привести к межкристаллитной коррозии. Это явление значительно ухудшает коррозионную устойчивость металла шва и основного металла в прилегающей к сварному соединению зоне и выражается в том, что в структуре металла при нагреве свыше 5000° формируются карбиды железа и хрома. Такие карбидные включения, появляясь на границах кристаллической решетки металла, делают его очень хрупким и уязвимым к коррозии, что и становится причиной значительного снижения надежности сварного соединения.

Для того чтобы избежать такого негативного явления, как межкристаллитная коррозия, следует правильно подбирать режимы сварки и электроды для ее выполнения, а также обеспечивать быстрое охлаждение зоны сформированного сварного соединения.

Основные технологии сварки

На качество сварки, используемой для соединения деталей из нержавеющих сталей, оказывает влияние множество факторов. К наиболее значимым из них следует отнести квалификацию сварщика, выполняющего работы, правильность выбора режима сварки и электродов для ее осуществления. Любому, кто соберется варить нержавейку, важно также знать, в чем заключаются отличия этого металла от обычных углеродистых сталей.

Варить нержавейку, в зависимости от особенностей соединяемых деталей, можно по различным технологиям. Одной из наиболее распространенных технологий, при помощи которых выполняют соединение изделий из нержавейки с толщиной от 1,5 мм, является сварка в среде защитных газов.

Сварка нержавеющей стали вольфрамовым электродом

Такая сварка, выполняемая неплавящимся вольфрамовым электродом, используется преимущественно для соединения:

• корпусных деталей оборудования и приборов различного назначения;
• других изделий, для изготовления которых используется листовая нержавейка;
• трубопроводов из нержавейки, предназначенных для транспортировки различных сред.

В зависимости от используемого сварочного оборудования и требуемой производительности процесса выполняться такая сварка может ручным, полуавтоматическим и автоматическим способами.

При сварке изделий, изготовленных из нержавейки, можно использовать и плавящиеся электроды – металлические стержни с нанесенным на них покрытием либо специальную проволоку, отличающуюся высоким уровнем легирования. К таким методам сварки относятся:

• импульсно-дуговая, используемая для соединения деталей толщиной до восьми десятых миллиметра;
• короткодуговая, выполняемая в среде инертных газов, – для нержавейки толщиной от восьми десятых до трех миллиметров;
• дуговая струйная, применяемая для соединения листового материала толщиной свыше трех миллиметров;
• дуговая, выполняемая под слоем флюса, – для изделий, толщина которых превышает десять миллиметров;
• плазменная, которая является универсальным способом соединения деталей из нержавейки любой толщины.

Технологию плазменной сварки используют для соединения любых металлов и сплавов

При использовании для выполнения сварочных работ такого оборудования, как инвертор, процесс можно выполнять и постоянным, и переменным током.

Чтобы варить изделия из нержавейки и получать при этом качественные и надежные соединения, важно учитывать несколько важных нюансов.

• При использовании электрода из вольфрама им не следует совершать резких колебательных движений, как это делается при формировании сварного шва на обычных сталях. Такие движения могут привести к тому, что электрическая дуга, сформированная электродом, разрушит защитную пленку на основном металле, а это станет причиной значительного ухудшения его антикоррозионных свойств.
• Чтобы избежать попадания в область формируемого сварного шва вольфрама, из которого изготовлен неплавящийся электрод, зажигать сварочную дугу следует не на самих соединяемых изделиях, а на специальной графитовой пластине (или использовать для этого опцию бесконтактного розжига дуги).
• На обратную сторону сварного шва также желательно подавать струю аргона, который защитит сильно разогретый основной металл и формируемый сварной шов от окисления.

Популярные марки электродов для сварки нержавейки

Достаточно часто сварку нержавейки выполняют при помощи плавящихся штучных электродов, поэтому вопрос правильного выбора таких расходных материалов является очень актуальным. Металл, из которого изготовлены стержни таких электродов, должен:

• обладать высокой устойчивостью к такому явлению, как термическая ползучесть;
• отличаться небольшим показателем теплового расширения;
• иметь повышенную упругость;
• отличаться высокой износоустойчивостью и теплопроводностью.

Области применения электродов

На выбор электрода, при помощи которого можно варить изделие из нержавейки, решающее влияние оказывает марка свариваемой стали. Так, в зависимости от данного параметра современные специалисты применяют электроды следующих популярных марок:

• ОЗЛ-8 и ЦЛ-11 – для нержавейки, используемой в пищевой промышленности;
• ЭА400/10У, НЖ-13, ЦТ-15 (редко) – для нержавеющих сталей, отличающихся повышенной устойчивостью к коррозии;
• ОЗЛ-6 – для жаропрочных сплавов, в химический состав которых входит нержавеющая сталь;
• КТИ-7А, ЦТ-28 – для нержавейки, из которой изготавливаются различные инструменты;
• АНЖР-1, АНЖР-2, ЭА395/9 – для нержавейки другого назначения.

Электроды АНЖР-1 и АНЖР-2 применяются для сварки без предварительного подогрева и без последующей термообработки

При использовании штучных электродов, специально предназначенных для сварки нержавейки, следует соблюдать осторожность, так как слой остывающего шлака, сформированный в процессе выполнения сварки, отскакивает с поверхности шва самопроизвольно. Еще не до конца остывшие кусочки такого шлака, если не соблюдать осторожность, могут послужить причиной ожога.

К наиболее популярным электродам, используемым для соединения изделий из нержавейки, относятся изделия с маркировкой ЦЛ-11. На поверхность таких электродов нанесено покрытие, выполненное на основе карбонатов и соединений фтора. Они применяются при сварке сталей хромоникелевой группы (12Х118Н10Т и 9Т, 08Х18Н12Б и Т). Использование электродов данной марки позволяет минимизировать риск развития межкристаллитной коррозии у данных сплавов. За счет особенностей химического состава своего покрытия электроды ЦЛ-11 хорошо демонстрируют себя при температурах, не превышающих 450°.

Технические параметры электродов ЦЛ-11

К наиболее значимым достоинствам электродов данной марки следует отнести:

• минимальное разбрызгивание расплавленного металла;
• хорошую ударную вязкость формируемого сварного шва;
• возможность выполнять качественный сварной шов в любых пространственных положениях;
• хорошую пластичность готового соединения;
• минимальный риск образования трещин в сварном шве, что обеспечивает высокое качество и надежность формируемого соединения.

Высокой популярностью у отечественных специалистов пользуются также электроды ОЗЛ-6 и НЖ-13. Электроды с маркировкой НЖ-13 отлично демонстрируют себя при использовании для сварки пищевой нержавейки, а также сплавов, относящихся к хромоникелевой и хромоникелемолибденовой категориям. Изделия марки ОЗЛ-6 лучше применять в тех случаях, когда сварка будет выполняться в окислительной среде или при высоких температурах (до 1000°). При использовании электродов данной марки можно получить сварное соединение более высокого качества, если выполнять его не на переменном, а на постоянном токе.

Технические характеристики электродов ОЗЛ-6

Среди достоинств электродов марки ОЗЛ-6 следует выделить:

• минимальное разбрызгивание расплавленного металла;
• высокую жаростойкость сформированного соединения;
• высокую устойчивость металла сварного шва к образованию межкристаллитной коррозии.

В отличие от изделий марки ЦЛ-11, электроды ОЗЛ-6 нельзя применять для формирования сварных швов, расположенных вертикально.

Кроме электродов известных отечественных марок, у специалистов-сварщиков большой популярностью пользуются изделия для сварки нержавейки, выпускаемые под брендом ESAB.

Электроды ESAB выпускаются и на российских предприятиях в том числе, соответствуют требованиям ГОСТа и международных стандартов

Наиболее популярными марками электродов от данного производителя являются:

• ОК 61.30;
• ОК 61.35;
• ОК 63.30;
• ОК 67.45.

Так же, как и изделия других производителей, электроды ESAB в зависимости от их марки могут быть использованы для выполнения качественной сварки нержавейки различных категорий.