Зварювання нержавіючої сталі

На відміну від інших видів сталі нержавіюча має особливий склад, який забезпечує найвищу корозійну стійкість, міцність, широкий діапазон робочих температур. Ці переваги одночасно створюють певні складності, коли виконується зварювання нержавіючої сталі. Головним легуючим компонентом металу виступає хром, вміст якого коливається в межах 12-30% в залежності від типу, марки металу. Цей елемент, взаємодіючи з навколишнім середовищем, утворює нове з'єднання - оксид, який у вигляді тонкої плівки захищає поверхню виробу від іржавіння і руйнування.

Більш стійкими до негативного впливу і одночасно пластичними є марки, до складу яких додатково введений нікель. Завдяки йому лист або труба нержавійка стають більш стабільними, менш тепло- і електропровідними. Найбільш якісні види металів містять добавки з молібдену, титану, марганцю, ніобію, які дозволяють створити матеріал з неперевершеною міцністю. Однак через знижену провідність і високу щільність зварювання нержавіючої сталі стає проблематичним, вимагає додаткової підготовки, застосування спеціалізованого обладнання і подальшої обробки шва. Тільки точне дотримання технології та створення спеціальних умов для його виконання дозволить сформувати дійсно надійне, довговічне з'єднання.

Методи зварювання нержавійки

Найбільш популярними і часто вживаними є три способи зварювання: ручного дугового (MMA), напівавтоматичного (MIG MAG) і аргонодугового (TIG). Одна з основних умов їх успішної реалізації - правильний вибір електрода або дроту. Рекомендується, щоб вони були тієї ж марки, що і з'єднувані деталі. Тому перш ніж купити нержавійку, варто поцікавитися у виробника, продавця, що за матеріал послужив сировиною для виготовлення виробу.

Ручне дугове зварювання нержавійки MMA

Найбільш проста у виконанні технологія, яка повсюдно використовується для виконання робіт в «домашніх» умовах. Основним апаратом для її реалізації є інвертор, який, завдяки невисокій вартості, доступний більшості майстрів. Електроди для MMA можуть бути двох видів в залежності від типу покриття:

• основне. Виготовляється з карбонатів магнію або кальцію. Такі електроди працюють тільки із застосуванням постійного струму на полярності «+»;
• рутилове. Це покриття вважається більш якісним, адже забезпечує надійне зварювання нержавійки за рахунок рівного горіння дуги і мінімального розбризкування матеріалу. Воно є однаково ефективним при постійному і змінному струмі.

Важливо розуміти, що технологія MMA застосовна тільки для невеликих обсягів, в промислових масштабах вона не затребувана через досить посередню якість шва, а також низьку швидкість виконання операцій, що обмежена фізичними можливостями майстра. З іншого боку вона має ряд плюсів:

1. Універсальність. Підходить для з'єднання заготовок різної товщини, конфігурації, металів різних марок. За допомогою цього способу зручно зварювати відрізки труб, фітинги, фланці нержавіючі в системах автономного опалення, водопостачання.
2. Зручність. Роботи можна виконувати в будь-якому положенні, в умовах обмеженого простору.
3. Доступність. Правильно налаштувати інвертор зможе навіть майстер, що володіє мінімальними навичками електрозварювання нержавійки.
4. Широкий діапазон температур, в яких може протікати процес.

Напівавтоматична технологія MIG MAG

Особливість цього методу в тому, що весь процес відбувається в газовому захисному середовищі, що складається на 98% з аргону і на 2% з вуглекислоти. У деяких випадках вона замінюється киснем. Висока швидкість з'єднання елементів при застосуванні технології MIG MAG обумовлює її затребуваність для виробів значної товщини.

Цей більш сучасний, досконалий і продуктивний спосіб в порівнянні з MMA, часто застосовуваний на промислових підприємствах для виробництва автомобілів, виконання слюсарних робіт. В даному випадку зварювання нержавіючих сталей виконується із застосуванням спеціального дроту, що служить присадним матеріалом, який подається автоматично. Це дозволяє отримати максимально рівний, гладкий, щільний шов.

Залежно від налаштувань апарату в ході застосування методу MIG MAG можлива реалізація одного і трьох процесів:

• коротка дуга, яка використовується для тонких виробів;
• струменеве перенесення для більш товстих заготовок;
• імпульсна технологія зварювання нержавіючої сталі. Вважається найкращою, так як дозволяє звести до мінімуму розбризкування і гранично знизити тепловкладення. З одного боку це економить енергоспоживання, з іншого - не перегріває метал, що важливо для збереження його міцності.

Спосіб MIG MAG досить дорогий в реалізації за рахунок початкових вкладень в устаткування, тому не застосовується в кустарних умовах. Крім того, апарат відрізняється низькою мобільністю, тому в умовах обмеженого простору з ускладненим доступом до місця проведення маніпуляцій його використовувати проблематично.

Однак технологія має свої переваги:

1. Висока швидкість створення з'єднань, збільшена продуктивність.
2. Скорочення витрат часу за рахунок відсутності необхідності заміни електродів.
3. Відмінна якість шва, який практично не потребує додаткової обробки, шліфування.
4. Високий ступінь автоматизації процесу.

Аргонодугове газове зварювання нержавійки TIG

Найдосконаліша на даний час технологія з'єднання сталевих елементів, що дозволяє отримати максимально якісний шов. Найчастіше використовується для заготовок мінімальної товщини, акуратно поєднуючи їх в єдину конструкцію без деформації. Таким способом переважно зварюється нержавійка листова.

Особливість технології полягає в тому, що в якості матеріалу для виготовлення електрода застосовується вольфрам, який практично не плавиться, тому не служить витратним матеріалом. Як присадка для створення шва може використовуватися метал тієї ж марки, що і заготовка. Процес виконується з ручною або автоматичною подачею електрода. Для захисту від впливу зовнішнього середовища використовується 100-відсотковий аргон або його суміш з гелієм.

Переваги TIG:

1. Можливість з'єднання максимально тонких елементів.
2. Висока щільність, надійність, герметичність отриманого з'єднання, завдяки чому зварювання нержавіючої труби аргонодуговая застосовується в інженерних системах високого тиску.
3. Відмінні естетичні властивості швів.
4. Мінімальна кількість бризок в процесі зварювання.

Серед недоліків методики варто виділити високу вартість обладнання для її здійснення. Виконувати настільки тонкі, точні дії можуть тільки фахівці високого класу, новачкам краще потренуватися на ручних инверторах MMA. Реалізація технології передбачає проведення ретельної поетапної підготовки.

Обробка сталі перед зварюванням

Незалежно від застосовуваного способу зварювання листової нержавіючої сталі, труб або інших виробів вимагає попередньої підготовки. Від того наскільки відповідально і якісно вона буде виконана залежить надійність, довговічність майбутнього з'єднання. Обробка поверхонь проходить в кілька етапів:

1. Механічне очищення, видалення забруднень. Для цього використовується металева жорстка щітка.
2. Знежирення. З цією метою місця майбутньої стиковки протираються ацетоном, уайт-спіритом, спиртом або іншим спеціалізованим складом. Відсутність жиру дозволить краще проводити електрострум, гарантує стабільність дуги.
3. Обробка спеціальним засобом, що перешкоджає налипання бризок. Частинки розплавленого металу неминуче розбризкуються в ході процесу. Тому після закінчення електрозварювання нержавіючої сталі їх набагато легше видалити, якщо вони не застигли і не стали частиною поверхні.
4. Правильне розташування заготовок. Цей етап дуже важливий для забезпечення безперешкодної усадки матеріалу. Для цього між крайками деталей, що з'єднуються залишають невеликий зазор.

Обробка нержавіючої сталі після зварювання

Отриманий шов потребує додаткового обслуговування після охолодження. Грамотна подальша обробка дозволить істотно продовжити термін його служби, мінімізувати корозійні явища, зберегти показники міцності на високому рівні. Цей процес передбачає два етапи:

• Механічний. Спрямований перш за все на поліпшення естетичних властивостей виробу, досягнення максимальної гладкості місця стикування. Зазвичай передбачає три стадії. Спочатку виконується груба механічна зачистка шва сталевою щіткою для видалення великих частинок, потім піскоструминне абразивне очищення поверхонь від нагару, окалини. Фінальна обробка нержавійки після зварювання - шліфування.
• Хімічний. Основна мета цього етапу - забезпечення надійного захисту місця з'єднання від корозії. Для цього шов піддається процесам травлення і пасивації. Перший передбачає змащення хімічно активними речовинами, наприклад, кислотами, які ефективно роз'їдають окалину. Її вилучення гарантує відсутність іржі тривалий період часу. Пассивація виконується за допомогою нанесення на шов іншого хімічного складу, який активує процес окислення хрому. В результаті на обробленій поверхні утворюється захисна плівка.

Особливості зварювання нержавійки та техніка безпеки

Складність її реалізації полягає в технічних характеристиках металу:

• низька теплопровідність. У зв'язку з цим важливо стежити за силою струму в апараті. Вона повинна бути приблизно на 15-20% менше, ніж при роботі з іншими металами;
• високий вміст хрому. В ході впливу високої температури він вступає в реакцію з вуглекислим газом, утворюючи карбід. Це елемент негативно впливає на міцність з'єднання, тому реакцію перетворення хрому необхідно зупинити шляхом швидкого охолодження місця стикування. Для цього підходить навіть звичайна вода;
• значний електричний опір, що також негативно впливає на зварюваність нержавіючої сталі. Щоб домогтися гранично можливої ефективності процесу, застосовуються електроди зі стрижнями невеликої довжини (до 35 см);
• збільшений коефіцієнт лінійного розширення сталі. Це важливо враховувати на стадії підготовки, розташовуючи зварювані деталі на деякій відстані, створюючи між ними зазор.

Не меншу увагу варто приділити питанням забезпечення і суворого дотримання техніки безпеки на кожній стадії. Перший і головний спосіб захисту - особиста екіпіровка. Приступати до роботи можна тільки в спецодязі, який передбачає відсутність відкритих ділянок шкіри. Виконувати операції, що здаються безпечними  з засуканими рукавами і розхристаний коміром заборонено. Робочі рукавиці повинні стати невід'ємним елементом спецодягу. Небезпечна для зору технологія зварювання нержавійки вимагає особливого захисту для очей. Сучасні окуляри і маски не тільки високоефективні, але і комфортні в експлуатації. При контакті з токсичними речовинами обов'язковим є носіння респіратора.

Особливий акцент варто зробити на забезпеченні електричної безпеки. Основні заходи в цьому напрямку:

• регулярна перевірка ізоляції всіх проводів, кабелів, місць підключень;
• відмова від виконання робіт в дощ і сніг;
• відключення електрообладнання на період навіть короткочасного простою (обід, перерва), а також для проведення ремонтних робіт будь-якого ступеня складності.

За умови дотримання цих простих правил зварювання нержавіючої сталі буде повністю безпечним для життя і здоров'я не тільки самого майстра, а й інших працівників виробництва.