Электроды для сварки нержавейки

Полезные советы

Чтобы сварка деталей из нержавейки прошла без каких-либо трудностей, во время работы следует учитывать рекомендации от профессионалов:

• Если во время сварочных работ температура поднялась до отметки +500 градусов Цельсия и выше, то вполне возможно, что на месте будущего сварного шва появятся трещины кристаллизационного типа. Этого допускать нельзя, иначе соединение получится менее прочным и надежным.
• Во время сваривания деталей из нержавейки при температуре от +350 до +500 градусов Цельсия сплав становится менее пластичным, а это может сделать металл более хрупким.
• Для создания качественного сварного шва подготовленные к соединению детали из нержавейки обязательно нужно нагреть до температуры +1200 градусов, а затем охладить естественным путем. Остужать их нужно не менее 3 часов.
• Сварочный шов получается максимально прочным и надежным, когда сварка проходит за минимальный срок. Следует избегать длительного нагрева изделий из нержавейки. При использовании послойного способа сварки новый слой наносят, только когда предыдущий охладится до +100 градусов.
• Иногда перед нанесением основного слоя приходится прихватывать две заготовки. В этом случае нужно по возможности сделать так, чтобы зазор между ними был как можно меньше. Следует стремиться к тому, чтобы прихватки получились максимально длинными.

https://youtube.com/watch?v=Zngv3j_zH4g

Электроды постоянного тока по нержавейке

При использовании постоянного тока применяются следующие марки электродов для сварки нержавеющей стали:

• ЦЛ-11;
• НЖ-13;
• ОЗЛ-17У;
• ЗИО-8.

Характеристики расходных материалов приведены в таблице.

ЦЛ-11

Изделия предназначены для ручной сварки аустенитных сталей, используемых в агрессивной среде с температурой нагрева до 450°С. Элементы могут использоваться в сварочных аппаратах с постоянным и переменным током. Для обеспечения качества шва необходимо прокаливание электродов на протяжении 1 часа при температуре от 350 до 370°С (для удаления повышенной влажности). В состав стержня входят молибден, хром, никель, ниобий и тантал, диаметр элемента с учетом слоя флюса составляет 3 мм.

НЖ-13

Электроды, поставляемые под маркировкой НЖ-13, применяются при изготовлении емкостей для хранения или перевозки пищевых продуктов. В состав стержня входит хром и никель, предусмотрено введение молибдена. Перед началом работ производится прокалка элементов при температуре до 360°С. Промышленность поставляет электроды диаметром от 2,5 до 5,0 мм, которые рассчитаны на рабочий ток от 40 до 180 А. Допускается сварка в любом пространственном положении, шов сохраняет прочность при прогреве до 350°С без риска начала межкристаллитной коррозии.

ОЗЛ-17У

Расходные материалы стандарта ОЗЛ-17У предназначены для соединения листов стали 06ХН28МДТ и 03ХН28МДТ, имеющих толщину до 12 мм. При повышенной толщине необходима двойная разделка кромок. Полученные конструкции могут использоваться в агрессивных кислотных средах с примесью реагентов с содержанием фтора. Допускается сварка в вертикальном и горизонтальном положениях без риска нарушения равномерности шва, электроды разработаны специалистами московской компании «СпецЭлектрод».

Элементы могут использоваться при изготовлении особо ответственных конструкций, образующиеся в теле шва кратеры удаляются шлифованием. Производители выпускают детали диаметром 3 и 4 мм, которые рассчитаны на максимальный ток до 130 и 160 А соответственно.

ЗИО-8

Электроды предназначены для соединения деталей, изготовленных из жаропрочных сталей 20Х23Н13 или 20Х23Н18 и аналогов. Допускается сварка легированных аустенитных сталей марок 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т и их аналогов. Электроды могут применяться для выполнения вертикальных или потолочных швов, расплавленный металл не вытекает из рабочей зоны. Производители предлагают элементы диаметром 3, 4 и 5 мм, которые поставляются в бумажной упаковке. Перед началом работ необходима прокалка деталей в печах на протяжении 1 часа при нагреве до 330°С.

Полученные швы отличаются повышенной жаростойкостью и не подвержены межкристаллитной коррозии. В наплавляемом металле присутствует ферритная фаза (до 5% от общего объема). В состав сплава входят хром (до 23,9%), никель (до 12,6%) и марганец. Содержание вредных примесей (фосфора и серы) снижено до 0,020%. При сварке следует учитывать высокий процент выброса материала, для получения 1 кг наплавленного металла необходимо 1,6 кг электродов марки ЗИО-8.

Свойства нержавейки

Стойкость к коррозии имеет обратную сторону – наличие легирующих добавок затрудняет сварочный процесс, что выражается в следующих признаках:

Низкая теплопроводность затрудняет отвод тепла из околошовной зоны. Варить нержавейку нужно с заниженными амперными характеристиками. Сила тока должна быть на 15-20 % меньше, по сравнению со сваркой черных металлов. При работе с тонкостенными изделиями, толщина которых меньше 2 мм, под шов подкладывают специальные пластины из меди. Они препятствуют утечкам и отводят излишки тепловой энергии.
При соединении толстых заготовок необходимо оставлять большой зазор. В противном случае вокруг шва будут образовываться микроскопические трещины, негативно влияющие на прочность соединения.
Нержавеющая сталь обладает высоким электрическим сопротивлением. Под действием электрической дуги сварочные стержни подвергаются сильному температурному воздействию. По этой причине для работы с металлом не подходят электроды универсального назначения

При выборе расходного материала следует обращать внимание на маркировку упаковки.

Переменным или постоянным током

Для создания неразъемных соединений из нержавеющих сталей допустимо использовать постоянный и переменный ток. У каждой технологии сварки существуют определенные плюсы и минусы.

Так, использование постоянного тока приводит к снижению расхода электродов, за счет того, что при использовании этого тока, материал, практически не разбрызгивается. Кроме того, постоянный ток позволяет обеспечить высокую скорость сварки, качество сварного шва. Но, оборудование, используемое для работы, отличается высокой стоимостью,  а это, в результате приводит к росту себестоимости работ.

Применение переменного напряжения позволяет использовать оборудование, которое стоит значительно меньше что то, которое применяют для выработки постоянного тока. Сварщик, использующий переменный ток, получает в результате качественный шов. Но, вместе с тем, использование переменного тока приводит к получению большего количества капель металла, а это приводит к повышенному расходу нержавейки.

Электроды постоянного тока по нержавейке

Перед началом сварочных работ сварщик должен сделать правильный выбор электродов. Следует понимать, то, что стержни с обмазкой в состоянии гарантировать высокое качество шва. Ручную сварку выполняют с использованием постоянного тока обратной полярности. Для получения качественного результата сварщики применяют следующие марки расходных материалов, предназначенные для нержавейки:

• ЦЛ11 – это одна из самых широко распространенных марок среди сварщиков. Его применяют для обработки сталей с довольно высоким содержанием хрома и никеля. Сварной шов, получаемый с помощью этого материала, обладает высокой прочностью, ударной вязкостью. При работе практически не наблюдается разбрызгивание металла.
• ОЗЛ8 — подходят для сборки конструкций, подлежащие эксплуатации в температурах до 1000 ⁰C. Остальные ее параметры близки к марке ЦЛ11.
• НЖ13 – эта марка востребована при обработке изделий из пищевой нержавейки. Кроме того, этот расходный материал предназначен для стыковки изделий с высоким содержанием хрома, никеля, молибдена. Недостаток, присущий этой марке – это формирование шлака, который самопроизвольно отслаивается и таким образом может нанести повреждения рабочему или окружающим его людям.

ОЗЛ-8

На самом деле в практической работе применяют несколько марок электродов, которые предназначены для сварки с нержавейкой. Среди них есть такие, как:

• ЗИО-8, которые применяют для изделий из жаростойких нержавеющих сталей.
• НИИ-48Г востребован при изготовлении ответственных конструкций.
• ОЗЛ-17У подходят для деталей, которые будут эксплуатироваться в атмосфере с повышенным содержанием паров серной или фосфорной кислот.

Электроды для переменного тока для нержавейки

Не все организации могут себе позволить технологическое оборудование, которое работает с применением постоянного тока. Но можно использовать и аппаратуру, которая применяет переменное напряжение. для эффективной работы с ним применяют следующие марки — ОЗЛ-14, ЛЭЗ-8, ЦТ-50, ЭА-400, ОЗЛ-14А, Н-48, АНВ-36.

Кроме того, использование вольфрамовых стержней для сварки деталей из нержавейки под облаком защитных газов, позволяет использовать переменный ток с прямой полярностью. Такую технологию используют при:

• соединении деталей с тонкой стенкой;
• наличии повышенных требований к качеству сварного шва.

ОЗЛ-14А

Практика сварки изделий из нержавейки говорит о том, что использование переменного тока менее популярно, соответственно стержни этого типа менее востребованы.

Электроды по нержавейкам специального назначения

Если общее свойство нержавеющей стали заключается в устойчивости в коррозии, то дополнительные свойства специального назначения будут различаться в зависимости от легирующих добавок в сплав. Все виды нержавеющих сталей относятся к высоколегированным сплавам с разной направленностью свойств. Это означает высокую процентную долю тех или иных добавок. С учетом этого электроды также строго делятся по своим рабочим характеристикам.

Для высокопрочных коррозионностойких сплавов

Такие сплавы не окисляются даже при температуре в 600°С. Широко применяются в авиационной промышленности, что говорит само за себя. Из этих сплавов делаются стальные тросы для мостов, самые важные детали в электрических машинах, сердечники трансформаторов, болты, шатуны, все системы, требующие высокой стойкости к ударам и другим силовым воздействиям.

Критерии выбора электродов для сварки нержавейки.

Даже в этом, казалось бы, очень специальном сегменте высокопрочные нержавеющие стали подразделяются на марки со своими особенностями.

Таким же образом рассматриваются и электроды: для каждой марки металла – свои расходники:

• Для стальных марок 12Х21Н5Т и 08Х21Н6М2Т идут электроды нескольких типов: Э-08Х20Н9Г2Б, Э-09Х19Н10Г2М2Б и др.
• Для марок особых высоколегированных сплавов 12Х25Н5ТМФЛ, 10Х25Н6АТМФ, 12Х21Н5Т и 08Х21Н6М2Т используется только один тип Э-08Х24Н6ТАФМ, который дает особый шов с прочностью, равной основному металлу.
• Для марок стали 08Х226Т и 08Х21Н6М2Т подходят типы ОЗЛ-40/08Х22Н7Г2Б и ОЗЛ-41/10Х20Н7М2Г2Б. Швы в данном случае отличаются чрезвычайно высокой коррозионной стойкостью к щелочным средам.

Для кислотостойких коррозионностойких сплавов

Эта группа сплавов не поддается воздействию в кислотной среде, то есть обладают коррозийной стойкостью в агрессивной среде. Они нужны во многих отраслях промышленного производства: авиационной, машиностроительной, горнодобывающей, химической и др. Главные функциональные слова в данном случае – агрессивная среда.

Именно из таких сплавов сделаны узлы и главные детали оборудования, предназначенного, например, для шахт с кислотными водами, канализационных труб, промышленных дымоходов и так далее. К расходникам для таких сплавов требования не менее жесткие: швы должны обладать такими же качествами, что и свариваемые стали.

Марки электродов и область их применения.

К ним относятся:

• при «мягких» режимах – температурах, не превышающих 360°С, можно использовать обширную группу электродов типов ЭА-400/10Т, ЭА-400/10У, ОЗЛ-8, ОЗЛ-12, Л-39 и ЭА-606/10. Полученные швы не предполагают дальнейшего теплового воздействия, остается только кислотная устойчивость «в чистом виде».
• для стальных деталей с необходимым отпуском в конце сварки, нужны электроды типа ЭА-989/21, которые дают возможности выполнить швы, стойки к МКК до и после рабочего процесса.
• Для работы в азотной кислоте применяются наконечники типа Э-08Х19Н10Г2Б, из них – марок ЦТ-15 и ЗИО-3.
• Существуют специальные низкоуглеродистые кислотостойкие стали с низкой до 0,03% долей углерода с высокой пластичностью сплава, для них предназначены расходники типов Э-04Х20Н9 и Э-02Х20Н14Г2М2.

Способы

Сварка нержавейки может выполняться несколькими способами. При этом используется разное оборудования, появляются определённые нюансы.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Распространённый способ соединения деталей из нержавеющей стали. Для выполнения работ используют инверторный сварочный аппарат, специальные электроды. Они могут быть двух типов:

1. Стержень покрыт рутиловым слоем, который состоит из двуокиси титана.
2. Стержни, покрытые смесью кальция, карбоната магния.

Применяется этот способ для создания соединений, которые не будут подвергаться критическим нагрузкам.

Вольфрамовыми электродами

Сварка нержавейки вольфрамовыми электродами применяется совместно с инертными газами, которые подаются в нагреваемое место, защищая шов от образования оксидной плёнки.

Этот метод подходит для сваривания тонкого металла, изготовления труб для разных жидкостей.

Полуавтоматическая в аргоне

Этим способом можно более качественно сваривать нержавейку. С помощью полуавтомата появляется возможность добиться высокой производительности. Чтобы создать прочное соединение используется несколько видов проволоки:

1. Порошковая.
2. Алюминиевая.
3. С медным покрытием.
4. Изготовленная из легированной стали.
5. С флюсом.

Проведение работ полуавтоматом представляет собой поэтапный процесс:

1. Мастер подготавливает детали. Зачищает их от ржавчины, налёта, грязи.
2. Выставляется режим сваривания на сварочном аппарате. Оптимальный показатель силы тока для нержавеющей стали толщиной до 3 мм не должен превышать 145 А.
3. В рабочую зону подаётся проволока, зажигается дуга.

Сопло горелки должно передвигаться только в одном направлении без поперечных движений.

Полуавтоматическая сварка нержавеющей стали

Холодная под большим давлением

Процесс соединения заготовок из нержавеющей стали без плавления. Зависимо от того, какими характеристиками должна обладать цельная деталь, давление может воздействовать как на одну, так и на две заготовки. Соединение образуется благодаря взаимодействию кристаллических решёток металла.

Лазерная

Такой способ соединения нержавеющей стали выполняется на промышленных предприятиях. Для его выполнения необходимо использовать специальное оборудование. При работе с лазером выполняется два метода сварки заготовок — шовный, точечный.

Преимущества лазерного оборудования:

1. Не появляются трещины от сильного нагревания.
2. Прочность металла в зоне отпуска не снижается.
3. Не появляется оксидной плёнки, благодаря высокой скорости лазерной обработки.

Плазменная

Существует два способа плазменной сварки нержавеющей стали:

1. Ручная — подразумевает под собой обработку металла плазменной дугой, которая образуется между рабочей поверхностью, электродом.
2. Автоматическая — плазменный поток вырабатывается плазмотроном.

Применяется на промышленных предприятиях.

Основные техники и разновидности

Использование правильных нержавеющих электродов – основное, но не единственное требование к работе с данным типом стали. Не последнюю роль играют габаритные размеры и толщина заготовки, а также применяемое сварочное оборудование. Рассмотрим основные особенности.

Переменным или постоянным

В технической документации отсутствуют ограничения, связанные с полярностью, потому допустимо применению тока, удобного сварщику. Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки.

При постоянном токе практически отсутствуют брызги расплава, что позволяет снизить расход стержней и повысить производительность и качество. Однако аппараты данного типа отличаются высокой стоимостью, что сужает круг их использования.

На крупных предприятиях используют только постоянный тип тока.

Агрегаты обратного вида гораздо дешевле, однако расход электродов, за счет сильного разбрызгивания, будет выше.

Для постоянного тока

Наиболее употребительными являются стержни, которые были рассмотрены выше:

• ОЗЛ-6,
• ЦЛ-11,
• НЖ-13.

Если есть возможность, лучше воспользоваться зарубежными электродами ОК по нержавейке, производства ESAB.

Для переменного тока

Инверторы относятся к бюджетному классу сварочного оборудования. Соответственно, расходные материалы обладают более низким качеством и доступной ценой. К ним относят:

• ЭА-400,
• ОЗЛ-14,
• ЛЭЗ-8,
• ЦТ-50,
• Н-48.

Для нержавеющих сталей и черного металла

Соединение разнородных элементов выполняют специальными переходными электродами с нержавейки на черный металл. Разрешено использовать как стержни с флюсовым покрытием, так и аппараты, функционирующие в среде защитного газа. В качестве расходного материала применяют следующие виды:

1. ОЗЛ-312. Универсальный состав позволяет выполнять работы с заготовками, изготовленными из материалов, не поддающихся идентификации.
2. ЭА-395/9. Применяют для более ответственных узлов из нержавеющей стали.

Какими варить 1 мм?

Тонкие элементы – самый сложный вид, с точки зрения сварочных технологий. Это обусловлено следующими факторами:

Интенсивное тепловое воздействие электрической дуги может разрезать поверхность или привести к нарушению целостности плоскости.
Передвижение короткой дуги необходимо выполнять с особым вниманием – малейшее отклонение руки потушит ее.

Для облегчения процесса опытные специалисты рекомендуют использовать электроды ESAB. Их обозначают аббревиатурой ОК. Лучшим выбором будут ОК 63.34 – он отличается универсальностью работы.

Для тонкостенных конструкций следует отдать предпочтение ОК 63.20.

Можно ли варить сталь?

Прямых запретов на подобную деятельность не существует, однако опытным путем было установлено, что при сварке стали нержавеющими стержнями в зоне вокруг шва начала активно развиваться коррозия. Примечательно, что сам шов абсолютно не страдает.

Качество сварки

Абсолютно точно, что новичку не следует варить нержавеющую сталь. Обычно это бывают работы по ремонту сложного технического оборудования. Это могут быть газовые, твёрдотопливные котлы, трубопроводы, которые отводят воду от них. Качество сварки при этом должно быть очень хорошим. При безалаберном исполнении придётся проводить ещё более масштабные ремонтные работы, а во многих случаях дорогое оборудование и вовсе приходит в негодность.

Необходимо, чтобы сваркой занимался классный специалист, обладающий не менее, чем пятым квалификационным разрядом по специальности «электросварщик», знал хотя бы в общих чертах устройство свариваемых объектов. При проведении работ они полностью отключаются и вывозятся, чтобы выполнять сварку по возможности в нижнем положении, хорошем освещении. Это также влияет на качество производимых работ, и экономить здесь не стоит.

Некоторые сварочные работы и трудности

Далее идут некоторые виды работ, которые предполагают сварку нержавейки, и обзор проблем, которые могут при этом возникать

Сварка труб

Труба из нержавейки идёт от котла до расширительного бака. Обычно её соединяют при помощи американки, однако, если там сложная система труб, придётся и поварить немного, да и саму приварку к котлу приходится делать. Сварщик-сантехник — сложная и большая специальность, которой надо долго учиться. Варить придётся в любых положениях, а ещё и думать наперёд, как отрезать трубу, в какой последовательности сваривать отвод или производить другие работы.

Заварить глушитель

Обычно глушители делают из обычной стали. Однако в продаже можно купить и нержавеющие. Они отлично показывают себя, служат дольше. При работе глушитель снимают с машины, очищают и производят ремонт при помощи заплаток. На него ставится тонкостенная сталь, и варить электродом здесь — чистый мазохизм. Полуавтомат в помощь.

Сварка инвертором

Подходит в тех же случаях, что и сварка на постоянном токе. При этом полярность включения держака сохраняется. Обычно такая сварка по качеству будет чуть хуже, чем профессиональным выпрямителем. Но если учесть, что выпрямитель весит сто-двести килограмм, а инвертор — не более двадцати, то выбор будет в пользу последнего.

Приобретать желательно такой инвертор, который имеет возможность подключения к трёхфазной розетке. Две фазы обычно не способны обеспечить такую силу тока, на которой металл будет хорошо провариваться подобными способами.

Тем более не стоит включать инвертор для сварки нержавейки в домовую сеть — восьмиамперных пробок хватит только на сварку электродами АНО-24. В целом работа инвертором удобна, имеется система авторозжига и стабилизации дуги при помощи автоматической регуляции тока.

Нержавейка и чёрный металл

Сварка ничем не отличается от обычной сварки двух нержавеющих деталей. Как уже говорилось, для этого применяют электрод ОЗЛ-32, ОЗЛ-28 или другой, описанный ранее.