Зварювання нержавіючих марок сталей

Сталі та сплави цього класу відзначаються доброю зварюваністю. Основними характеристиками зварюваності сталей є схильність до утворення тріщин і механічні властивості металу шва. Для нержавіючих марок сталей теплофізичні властивості та схильність шва до утворення гарячих тріщин разом із міжкристалітною корозією є основною проблемою, тому визначають деякі особливості їх зварювання.

Характерна для більшості сталей і сплавів низька теплопровідність значно змінює розподіл температур в шві та пришвовій зоні та високий коефіцієнт лінійного розширення обумовлюють при інших рівних умовах (спосіб зварювання, розкриття крайок та ін.) збільшення глибини проплавки основного металу і областей, нагрітих до різних температур та збільшення загальної пластичної деформації металу шву та пришвової зони, а з урахуванням підвищенного коефіцієнта теплового розширення збільшується і короблення конструкції. Тому для зменшення короблення виробів слід застосовувати способи і режими зварювання, які характеризуються максимальною концентрацією теплової енергії.

При зварюванні корозійностійких марок сталей різними способами для запобігання міжкристалітної корозії не слід допускати підвищення в металі шва вмісту вуглецю за рахунок забруднення їм зварювальних матеріалів, тривалого та багаторазового перебування металу зварного з'єднання в інтервалі критичних температур. В зв'язку з цим зварювання необхідно виконувати при найменшій погонній енергії, використовуючи механізовані способи зварювання, забезпечувати безперервність отримання шву.

На практиці зварювання нержавіючих марок сталей можливо виконувати за допомогою наступних способів зварювання:

Ручне дугове зварювання – виконується двома видами електродів: електродами для зварювання корозійностійких сталей та сплавів (табл.1) та електродами для зварювання жаростійких та жароміцних сталей та сплавів (табл.2). Застосовуються електроди переважно з основним покриттям. Із-за низької теплопровідності та високого електроопору швидкість плавлення, а отже і коефіцієнт наплавки електродів із стрижнями з високолегованих сталей та сплавів вище, ніж у електродів для зварювання вуглецевих та низьколегованих сталей. Водночас підвищений електроопір металу електродного стрижня обумовлює необхідність застосовувати при зварюванні занижених значень сили струму та зменшення довжини електродних стрижнів.

Зварювання, як правило, виконується постійним струмом зворотньої полярності. Хімічний склад і структура наплавленого металу електродів для зварювання корозійностійких марок сталей і сплавів відрізняється від складу та структури зварюваних матеріалів. Тому основними показниками при виборі таких електродів є забезпечення головних експлуатаційних характеристик зварних з'єднань (механічних властивостей, корозійної стійкості, жаростійкості, жароміцності), стійкості металу шву до утворення тріщин.

Дугове зварювання під шаром флюсу - це один із основних способів зварювання і використовується для товщин більше ніж 10мм і має велику перевагу перед ручним дуговим зварюванням покритими електродами у зв'язку стабільності составу і властивостей по всій довжині металу шва. Це досягається за рахунок рівномірності плавлення електродного дроту і основного металу по довжині шва, більш надійний захист зони зварювання. Зварні шви легують за допомогою флюсу та дроту (табл.3). Зварювання необхідно виконувати на підвищених швидкостях (краще формувати зворотній валик, більше проплавляти).

Зварювання в захисних газах плавким та неплавким електродом. У якості захисних газів використовують інертні (аргон, гелій) та активні (вуглекислий) газ, а також їх різні суміші. Застосування інертних газів суттєво збільшує стабільність горіння дуги і значно розширюють технологічні можливості дуги. При зварюванні в інертних газах мінімальний вигар легуючих елементів, що дуже важливо при зварюванні цього класу сталей.

Можливість зварювання за один прохід залежить від форми шва і є важливою технологічною перевагою таких способів зварювання як: лазерне, електронно-променеве та електрошлакове зварювання. У електрошлакового зварюваня є одна особливість занижена чутливість до утворення гарячих тріщин, що дозволяє отримувати чисті аустенітні шви без тріщин. Це обумовлене специфічними властивостями електрошлакового зварювання. Але мала швидкість зварювання та концентрація нагріву збільшує час перебування металу шва при підвищенних температурах, збільшує його перегрів та ширину пришвової зони.

Плазмове зварювання. Велика перевага плазмового зварювання - це мала витрата захисного газу. Отримання плазмових струй різного перерізу та змінавідстані від пальника до виробу значно розширюють технологічні можливості цього способу.

Точкове контактне зварювання і шовне зварювання використовують для деталей товщиною 0,05-6 мм, при цьому співвідношення товщин зварюваних матеріалів повинно бути не більше 5:1.

Таблиця 1. Деякі марки електродів для зварювання корозійностійких марок та сплавів.

Марка електродів	Тип електродів	Діаметр, мм	Марки сталей та область використання
ОЗЛ-7	Э-08Х20Н9Г2Б	2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0	08Н18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Б, 08Х22Н6Т, для харчової промисловості, коли до метала шва пред'являються жорсткі вимоги до стійкості проти МКК
ОЗЛ-8	Э-07Х20Н9	2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0	08Х18Н10, 12Х18Н9, 08Х22Н6Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, які працюють в агресивних середовищах, коли до метала шва не пред'являються жорсткі вимоги до стійкості проти МКК
ОЗЛ-20	Э-02Х20Н14Г2М2	3,0; 4,0	03Х16Н15М3, 03Х17Н14М2, 08Х17Н15М3Т, які працюють у високоагресивних середовищах
ОЗЛ-36	Э-04Х20Н9	3,0; 4,0; 5,0	08Х18Н10, 06Х18Н11, 08Х18Н12Т, 08Х18Н10Т, коли до метала шва пред'являються вимоги до стійкості проти МКК
ОЗЛ-40	08Х22Н7Г2Б	3,0; 4,0	08Х22Н6Т, 12Х21Н5Т
ОЗЛ-41	08Х22Н7Г2М2Б	3,0; 4,0	08Х21Н6М2Т, 03Х24Н6АМ3
ЦЛ-11	Э-08Х20Н9Г2Б	2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0	12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 08Х18Н12Т и 08Х18Н12Б, для харчової промисловості, коли до метала шва пред'являються жорсткі вимоги до стійкості проти МКК
ЦЛ-9	Э-10Х25Н13Г2Б	3,0; 4,0; 5,0	Зварювання двошарових сталей з боку легованого шару сталей 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 08Х13, коли до метала шва пред'являються вимоги до стійкості проти МКК
ЭА-400/10У ЭА-400/10Т	08Х18Н11М3Г2Ф	2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0	08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, які працюють в агресивних середовищах при температурі до 350°С, коли до метала шва пред'являються вимоги до стійкості проти МКК
УОНИ-13/НЖ	Э-12Х13	2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0	08Х13, 12Х13, наплавка ущільнювальних поверхонь стальної арматури
НЖ-13	Э-09Х19Н10Г2М2Б	3,0; 4,0; 5,0	10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 08Х21Н6М2Т, які працюють в агресивних середовищах при температурі до 700°С, коли до метала шва пред'являються вимоги до стійкості проти МКК

Таблиця 2. Деякі марки електродів для зварювання жаростійких та жароміцних марок та сплавів.

Марка електродів	Тип електродів	Діаметр, мм	Марки сталей та область використання
ОЗЛ-5	Э-12Х24Н14С2	3,0; 4,0; 5,0	20Х25Н20С2, 20Х20Н14С2, які працюють в окисному середовищі при температурі до 1050°С
ОЗЛ-6	Э-10Х25Н13Г2	3,0; 4,0; 5,0	20Х23Н13, 20Х23Н18, 25Х25Н20С2, які працюють в окисному середовищі при температурі до 1000°С, зварювання різнорідних сталей
ОЗЛ-9А	Э-28Х24Н16Г6	2,5; 3,0; 4,0	12Х25Н16Г7АР, 45Х25Н20С2, Х18Н35С2, які працюють в окисному середовищі при температурі до 1050°С та навуглецьованих середовищах при температурі до 1000°С, можливе зварювання 20Х23Н13 та 20Х23Н18
ОЗЛ-25	Э-10Х20Н70Г2М2В	3,0	зварювання тонколистових конструкцій із сплава ХН78Т (до 6 мм)
ОЗЛ-25Б	Э-10Х20Н70Г2М2Б2В	3,0; 4,0	ХН78Т, зварювання різнорідних сталей
ОЗЛ-39	06Х17Н14Г3С3Ф	3,0; 4,0	20Х20Н14С2, 20Х23Н18, 20Х25Н20С2, 45Х25Н20С2, які працюють у навуглецьованих середовищах при температурі до 1050°С
ЦТ-15	Э-08Х19Н10Г2Б	2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0	12Х18Н9Т, 12Х18Н12Т, Х20Н12Т-Л , Х16Н13Б, які працюють при температурах до 570-650 °С, коли до метала шва пред'являються жорсткі вимоги до стійкості проти МКК
ЦТ-28	Э-08Х14Н65М15В4Г2	3,0; 4,0	зварювання сплавів на нікелевій основі ХН78Т та ХН70ВМЮТ

Таблиця 3. Деякі марки зварювального дроту для дугового зварювання під шаром флюсу нержавіючих марок та сплавів.

Марка дроту	Марки сталей та область використання
Корозійностійкі сталі та сплави
Св-01Х19Н9 Св-04Х19Н9 Св-06Х19Н9Т Св-07Х18Н9ТЮ Св-04Х19Н9С2 Св-05Х19Н9ФЗС2	12Х18Н9, 08Х18Н10, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, коли до метала шва пред'являються вимоги до стійкості проти МКК
Св-07Х19Н10Б Св-05Х20Н9ФБС	12Х18Н10Т, 0Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х18Н12Б, які працюють температурі вище 350°С, коли до метала шва пред'являються вимоги до стійкості проти МКК
Св-08Х19Н10МЗБ Св-06Х20Н11МЗТБ Св-08Х25Н13БТЮ	10Х17Н13МЗТ, 08Х18Н12Б, коли до метала шва пред'являються жорсткі вимоги до стійкості проти МКК
Жаростійкі та жароміцні сплави
Св-04Х19Н19	12Х18Н9
Св-06Х19Н10МЗТ	Х15Н35В4Т
СВ-08Х18Н8Г2Б	12Х18Н9Б, 08Х18Н12Т
Св-07Х25Н13	20Х23Н13, 08Х20Н14С2
Св-08ХН50	ХН35ВЮ, 20Х25Н20С2, які працюють при температурах до 1200°С
Св-07Х25Н12Г2Т Св-06Х25Н12ТЮ Св-08Х25Н13БТЮ	20Х23Н18, які працюють при температурах до 1100°С