Сварка нержавейки

21.07.2021

В отличие от прочих видов стали нержавеющая имеет особый состав, который обеспечивает высочайшую коррозионную стойкость, прочность, широкий диапазон рабочих температур. Эти преимущества одновременно создают определённые сложности, когда выполняется сварка нержавейки. Главным легирующим компонентом металла выступает хром, содержание которого колеблется в пределах 12-30% в зависимости от типа, марки металла. Этот элемент, взаимодействуя с окружающей средой, образует новое соединение – оксид, который в виде тонкой плёнки защищает поверхность изделия от ржавления и разрушения.

Более устойчивыми к негативному воздействию и одновременно пластичными являются марки, в состав которых дополнительно введён никель. Благодаря ему лист или труба нержавейка становятся более стабильными, менее тепло- и электропроводными. Наиболее качественные виды металлов содержат добавки из молибдена, титана, марганца, ниобия, которые позволяют создать материал с непревзойдённой прочностью. Однако из-за пониженной проводимости и высокой плотности сварка нержавеющей стали становится проблематичной, требует дополнительной подготовки, применения специализированного оборудования и последующей обработки шва. Только точное соблюдение технологии и создание специальных условий для её выполнения позволит сформировать действительно надёжное, долговечное соединение.

Методы сварки нержавейки

Наиболее популярными и часто применяемыми являются три способа: ручной дуговой (MMA), полуавтоматический (MIG MAG) и аргонодуговой (TIG). Одно из основных условий их успешной реализации – правильный выбор электрода или проволоки. Рекомендуется, чтобы они были той же марки, что и соединяемые детали. Поэтому прежде чем купить нержавейку, стоит поинтересоваться у производителя, продавца, что за материал послужил сырьём для изготовления изделия.

Ручная дуговая сварка по нержавейке MMA

Наиболее простая в исполнении технология, которая повсеместно используется для выполнения работ в «домашних» условиях. Основным аппаратом для её реализации является инвертор, который, благодаря невысокой стоимости, доступен большинству мастеров. Электроды для MMA могут быть двух видов в зависимости от типа покрытия:

основное. Производится из карбонатов магния или кальция. Такие электроды работают только с применением постоянного тока на полярности «+»;
рутиловое. Это покрытие считается более качественным, так как обеспечивает надёжное сваривание нержавейки за счёт ровного горения дуги и минимального разбрызгивания материала. Оно одинаково эффективно при постоянном и переменном токе.

Важно понимать, что технология MMA применима только для небольших объёмов, в промышленных масштабах она не востребована из-за довольно среднего качества шва, а также низкой скорости выполнения операций, которая ограничена физическими возможностями мастера. С другой стороны она имеет ряд плюсов:

Универсальность. Подходит для соединения заготовок различной толщины, конфигурации, металлов различных марок. Посредством этого способа удобно сваривать отрезки труб, фитинги, фланцы нержавеющие в системах автономного отопления, водоснабжения.
Удобство. Работы можно выполнять в любом положении, в условиях ограниченного пространства.
Доступность. Правильно настроить инвертор сможет даже мастер, обладающий минимальными навыками электросварки нержавейки.
Широкий диапазон температур, в которых может протекать процесс.

Полуавтоматическая технология MIG MAG

Особенность этого метода в том, что весь процесс происходит в газовой защитной среде, состоящей на 98% из аргона и на 2% из углекислоты. В некоторых случаях она заменяется кислородом. Высокая скорость соединения элементов при применении технологии MIG MAG обуславливает её востребованность для изделий значительной толщины.

Этот более современный, совершенный и производительный способ по сравнению с MMA, часто применяемый на промышленных предприятиях для производства автомобилей, выполнения слесарных работ. В данном случае сварка нержавеющих сталей выполняется с применением специальной проволоки, служащей присадочным материалом, которая подаётся автоматически. Это позволяет получить максимально ровный, гладкий, плотный шов.

В зависимости от настроек аппарата в ходе применения метода MIG MAG возможна реализация одного и трёх процессов:

короткая дуга, используемая для тонких изделий;
струйный перенос для более толстых заготовок;
импульсная технология сварки нержавеющей стали. Считается наиболее предпочтительной, так как позволяет свести к минимуму разбрызгивание и предельно снизить тепловложение. С одной стороны это экономит энергопотребление, с другой – не перегревает металл, что важно для сохранения его прочностных характеристик.

Способ MIG MAG достаточно дорогостоящий в реализации за счёт первоначальных вложений в оборудование, потому не применим в кустарных условиях. Кроме того, аппарат отличается низкой мобильностью, поэтому в условиях ограниченного пространства с трудным доступом к месту проведения манипуляций его использовать проблематично. Однако технология имеет свои преимущества:

Высокая скорость создания соединений, увеличенная производительность.
Сокращение временных затрат за счёт отсутствия необходимости замены электродов.
Отличное качество шва, который практически не нуждается в дополнительной обработке, шлифовке.
Высокая степень автоматизации процесса.

Аргонодуговая газовая сварка нержавейки TIG

Самая совершенная на данный момент технология соединения стальных элементов, позволяющая получить максимально качественный шов. Чаще всего используется для заготовок минимальной толщины, аккуратно соединяя их в единую конструкцию без деформации. Таким способом преимущественно сваривается нержавейка листовая.

Особенность технологии заключается в том, что в качестве материала для изготовления электрода применяется вольфрам, который практически не плавится, поэтому не служит расходным материалом. В качестве присадки для создания шва может использоваться металл той же марки, что и заготовки. Процесс выполняется с ручной или автоматической подачей электрода. Для защиты от воздействия внешней среды используется 100-процентный аргон или его смесь с гелием.

Преимущества TIG:

Возможность соединения максимально тонких элементов.
Высокая плотность, надёжность, герметичность полученного соединения, благодаря чему сварка нержавеющей трубы аргонодуговая применяется в инженерных системах высокого давления.
Отличные эстетические свойства швов.
Минимальное количество брызг в процессе сваривания.

Среди недостатков методики стоит выделить высокую стоимость оборудования для её осуществления. Выполнять столь тонкие, точные действия могут только специалисты высокого класса, новичкам лучше потренироваться на ручных инверторах MMA. Реализация технологии предполагает проведение тщательной поэтапной подготовки.

Обработка стали перед сваркой

Независимо от применяемого способа сварка листовой нержавейки, труб или иных изделий требует предварительной подготовки. От того насколько ответственно и качественно она будет выполнена во многом зависит надёжность, долговечность будущего соединения. Обработка поверхностей проходит в несколько этапов:

Механическая очистка, удаление загрязнений. Для этого используется металлическая жёсткая щётка.
Обезжиривание. С этой целью места будущей стыковки протираются ацетоном, уайт-спиритом, спиртом или иным специализированным составом. Отсутствие жира позволит лучше проводить электроток, гарантирует стабильность дуги.
Обработка специальным средством, препятствующим налипанию брызг. Частицы расплавленного металла неизбежно разбрызгиваются в ходе процесса. Поэтому по окончании электросварки нержавеющей стали их гораздо легче удалить, если они не застыли и не стали частью поверхности.
Правильное расположение заготовок. Этот этап очень важен для обеспечения беспрепятственной усадки материала. Для этого между кромками соединяемых деталей оставляют небольшой зазор.

Обработка нержавеющей стали после сварки

Полученный шов нуждается в дополнительном обслуживании после остывания. Грамотная последующая обработка позволит существенно продлить срок его службы, минимизировать коррозионные явления, сохранить прочностные показатели на высоком уровне. Этот процесс предполагает два этапа:

Механический. Направлен прежде всего на улучшение эстетических свойств изделия, достижение максимальной гладкости места стыковки. Обычно предполагает три стадии. Сначала выполняется грубая механическая зачистка шва стальной щёткой для удаления крупных частиц, затем пескоструйная абразивная очистка поверхностей от нагара, окалины. Финальная обработка нержавейки после сварки – шлифование.
Химический. Основная цель этого этапа – обеспечение надёжной защиты места соединения от коррозии. Для этого шов подвергается процессам травления и пассивации. Первый предполагает смазку химически активными веществами, например, кислотами, которые эффективно разъедают окалину. Её удаление гарантирует отсутствие ржавчины длительный период времени. Пассивация выполняется посредством нанесения на шов другого химического состава, который активирует процесс окисления хрома. В результате на обработанной поверхности образуется защитная плёнка.

Особенности сварки нержавейки и техника безопасности

Сложность её реализации заключается в технических характеристиках металла:

низкая теплопроводность. В связи с этим важно следить за силой тока в аппарате. Она должна быть примерно на 15-20% меньше, чем при работе с другими металлами;
высокое содержание хрома. В ходе воздействия высокой температуры он вступает в реакцию с углекислым газом, образуя карбид. Это элемент отрицательно воздействует на прочность соединения, поэтому реакцию преобразования хрома необходимо остановить путём быстрого охлаждения места стыковки. Для этого подходит даже обычная вода;
значительное электрическое сопротивление, которое также отрицательно влияет на свариваемость нержавеющей стали. Чтобы добиться предельно возможной эффективности процесса, применяются электроды со стержнями небольшой длины (до 35 см);
увеличенный коэффициент линейного расширения стали. Это важно учитывать на стадии подготовки, располагая свариваемые детали на некотором расстоянии, создавая между ними зазор.

Не меньшее внимание стоит уделить вопросам обеспечения и строгого соблюдения техники безопасности на каждой стадии. Первый и главный способ защиты – личная экипировка. Приступать к работе можно только в спецодежде, которая предполагает отсутствие открытых участков кожи. Выполнять даже кажущиеся безопасными операции с закатанными рукавами и расстёгнутым воротом запрещено. Рабочие рукавицы должны стать неотъемлемым элементом спецодежды. Опасная для зрения технология сварки нержавейки требует особой защиты для глаз. Современные очки и маски не только высокоэффективны, но и комфортны в эксплуатации. При контакте с токсичными веществами обязательно ношение респиратора.

Особый акцент стоит сделать на обеспечении электрической безопасности. Основные мероприятия в этом направлении:

регулярная проверка изоляции всех проводов, кабелей, мест подключений;
отказ от выполнения работ в дождь и снег;
отключение электрооборудования на период даже кратковременного простоя (обед, перерыв), а также для проведения ремонтных работ любой степени сложности.

При условии соблюдения этих простых правил сварка нержавеющей стали будет полностью безопасной для жизни и здоровья не только самого мастера, но и остальных работников производства.