Сварка нержавейки аргоном

Для соединения деталей из нержавеющей стали, аргоновая сварка является приоритетным методом. Дело в том, что аргон тяжелее кислорода, азота и углекислого газа. Благодаря этому подача аргона в область соединения деталей удаляет посторонние примеси, защищая шов от их воздействия.

Для расплавленной нержавеющей стали наличие кислорода критично, так как заметно снижает ее антикоррозионные свойства после остывания. Кроме вытеснения кислорода, подача аргона под давлением способствует охлаждению поверхности заготовок в среде инертного газа. Это снижает окисление шва и продлевает срок службы детали.

Особенности TIG-сварки нержавейки аргоном

Метод сварки аргоном называется TIG-сваркой. Особенность данной технологии – соединение заготовок в среде инертного газа (аргона). В отличие от обыкновенной сварки, в TIG электрод является неплавящимся. Образование шва происходит при нагреве и смешивании металла заготовок. Если толщина деталей составляет более 3-4 мм, дополнительно применяется присадочная проволока. Ее подбирают из аналогичного свариваемым заготовкам металла и подают под дугу в процессе работы.

Нержавеющая сталь – «капризный» металл. К нему нужен особенный подход в части подготовки, в процессе сварки, а также после ее завершения.

Характеристики нержавейки:

• высокий коэффициент теплового расширения от 10 до 17 КТР – деталь значительно увеличивается в размерах при нагреве, а при охлаждении сжимается, что может спровоцировать трещины и напряжения;
• низкий коэффициент теплопроводности 15-25 Вт/м*К – наличие в химическом составе хрома сильно снижает теплопроводность, что при сварке приводит к локальному перегреву шва;
• снижение легирующих присадок при нагреве – под действием дуги на поверхности заготовок образуются карбиды (связи хрома и углерода), которые не обладают антикоррозионными свойствами;
• при наличии на поверхности стали небольших загрязнений (в том числе жир, масло, влага), после сварки структура шва получает пористость (микропустоты).

Для нивелирования «капризов» нержавейки, применяют аргоновую TIG-сварку. Разные модификации инверторов (трансформаторов) позволяют использовать бесконтактный розжиг дуги, импульсные режимы сварки, контроль теплообразования и снижение силы тока.

Оборудование и расходные материалы для TIG-сварки

Аргоновая сварка – это комплекс оборудования, который состоит из нескольких элементов. Для ее выполнения нужны:

• сварочный аппарат – инверторная установка, обеспечивающая работу при постоянном, переменном токе, а также в импульсном режиме (важно для нержавейки);
• горелка – в нее крепиться электрод, а через сопло подается аргон;
• клемма массы – выполняется в виде магнита или зажима (крокодил), обеспечивает прохождение тока от электрода к заготовкам;
• газовое оборудование – включает баллон с аргоном, соединительный шланг и редуктор для снижения давления;
• механизм автоматической подачи проволоки;
• электроды – используют вольфрамовый сплав с разными присадками, для нержавейки нужен с маркировкой WT (красный) с добавлением тория;
• проволока – используются разные марки (ER308L, ER316L) в зависимости от типа сплава деталей;
• инструмент для заточки электродов;
• средства индивидуальной защиты;
• сварочный стол.

Присадка может использоваться и при сварке тонких деталей. Необходимость ее применения зависит от типа соединения, зазора между кромками и требований к прочности шва, а не только от толщины металла.

Подготовка нержавейки к сварке аргоном

Качество сварки нержавеющей стали зависит от подготовительного этапа. Заготовки необходимо обработать. Для этого выполняют:

• механическая зачистка – поверхность металла нужно очистить от следов ржавчины, песка, грязи, а также убрать оксидную пленку только при помощи абразивов и щетки из нержавейки;
• химическая очистка – поверхность обрабатывают специальным составом для обезжиривания (бензин, ацетон);
• разделка соединения – выполняется для полного проплавления и компенсации теплового расширения.

Режимы сварки нержавейки аргоном

Для свариваемых заготовок подбирают присадочную проволоку из стали, соответствующей материалу деталей. Чтобы обеспечить полный провар кромок, диаметр электрода должен соответствовать толщине нержавейки. Таким же образом выбирают и силу тока.

Примерные параметры сварки при толщине заготовок:

• 0,8–1,5 мм – электрод 1 мм, сила тока 15–50 А
• 1,5–3 мм – электрод 2 мм, сила тока 50–70 А
• 3–6 мм – электрод 2,4 мм, сила тока 70–180 А
• 6–15 мм – электрод 3,2–4 мм, сила тока 180–300 А

Как правильно варить нержавейку аргоном

1. Настроить оборудование. Выбрать режим TIG DC, установить прямую полярность и начальное значение сварочного тока.
2. Подготовить электрод. Вольфрам затачивают вдоль его оси и устанавливают в горелку с подходящим вылетом.
3. Настроить подачу аргона. Проверяют герметичность соединений, состояние сопла и расход защитного газа.
4. Зафиксировать заготовки. Детали выставляют с необходимым зазором, закрепляют и соединяют прихватками.
5. Защитить корень. При полном проплавлении трубы или емкости организуют обратную продувку аргоном.
6. Зажечь дугу. Для нержавейки предпочтителен бесконтактный розжиг, исключающий загрязнение вольфрамом.
7. Сформировать сварочную ванну. Горелку перемещают с короткой дугой и без продолжительных задержек на одном месте.
8. Подать присадку. Пруток вводят в переднюю часть сварочной ванны, не выводя его из зоны газовой защиты.
9. Завершить шов. В конце прохода плавно уменьшают силу тока и заполняют кратер.
10. Продолжить подачу газа. Горелку удерживают над окончанием шва до завершения постпродувки.

Как варить тонкую нержавейку аргоном

Для соединения тонких листов из нержавейки, важно выполнить подготовку. Отличие от работы с толстостенными деталями:

• использование импульсного режима сварочного аппарата;
• применение высокочастотного осциллятора для зажигания дуги;
• предварительный нагрев деталей до 250 градусов;
• автоматическое снижение силы тока в конце шва для предотвращения кратеров.

Применение осциллятора исключает загрязнение поверхности металла, а также случайный прожиг листа. По тем же соображениям необходим режим снижение силы тока в конце работы.

Обработка сварного шва на нержавейке

После завершения работы, шов нужно обработать. Для этого выполняют:

• механическую зачистку с помощью щетки из нержавеющей щетины, кругов скотч-брайт или муслиновых кругов;
• химическую очистку от побежалости (изменение цвета при нагреве) с помощью кислот;
• обработку сварного шва кислотными пастами для получения на поверхности защитной пленки (пассивация).

О чем говорит цвет сварного шва

Допустимый цвет и состояние поверхности зависят от назначения изделия. Для пищевого, химического и другого ответственного оборудования требования к сварному соединению устанавливают проектом или технологической документацией.

Ошибки при сварке нержавейки аргоном

Сварочные работы должны выполнять только профессионалы. В большей степени это касается TIG-сварки и работы с нержавеющей сталью. Из этого сплава изготавливают герметичные емкости, работающие под давлением, оборудование для пищевой промышленности, газо-нефтепроводы и другие ответственные объекты. Поэтому важно полностью проварить детали и исключить выгорание хрома (потеря коррозионной стойкости).

Типичные ошибки:

• Перегрев деталей и выгорание хрома – причиной может быть сильный ток или неправильный режим сварки (скорость), решение проблемы заключается в снижении тока и применении импульсного режима.
• Пористость – недостаточное давление аргона, грязная поверхность металла, или попадание воздуха на шов, для решения нужно увеличить расход газа, проверить целостность шланга и баллона.
• Окислы – не хватает защитной среды или в ее состав попадает воздух, для решения повышают давление и проверяют герметичность системы.
• Коробление – расширение заготовок от тепла может возникать при малом зазоре, завышенном силе тока, а также локальном перегреве, перед проходкой нужно делать прихватки и надежно фиксировать деталь.

Для сваривания нержавеющей стали дополнительно применяют высокочастотные генераторы и автоматическое регулирование силы тока. Эти опции позволяют выполнять TIG-сварку качественно.