Исследование эффективной сварки в металлическом мире: нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь, благодаря своей превосходной коррозионной стойкости, термостойкости и устойчивости к низким температурам, широко используется в столовых приборах, бытовой технике, машиностроении, архитектурном декорировании, угольной, нефтехимической и других областях. С первых дней существования Китайской Народной Республики до дореформ и периода открытости спрос на нержавеющую сталь в Китае был в основном для промышленного и оборонного применения. В настоящее время производство нержавеющей стали в Китае составляет более 50% мирового производства нержавеющей стали, что обеспечивает ему значительную позицию на мировом рынке нержавеющей стали. Однако процесс сварки нержавеющей стали – задача непростая, требующая владения рядом технических моментов и преодоления различных технических трудностей.

I. Характеристики нержавеющей стали

Короче говоря, нержавеющая сталь — это сталь с содержанием основного элемента хрома (Cr) выше 12%. Этот состав переводит сталь в пассивированное состояние, придавая ей характеристики нержавеющей стали. В зависимости от структуры и химического состава нержавеющую сталь можно разделить на четыре категории: аустенитная нержавеющая сталь, мартенситная нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь и дуплексная нержавеющая сталь.

Аустенитная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью, термостойкостью и немагнитными свойствами, широко используется в бытовой технике, автомобильных деталях и медицинских инструментах.

Мартенситная нержавеющая сталь, известная своей хорошей обрабатываемостью, высокой твердостью и магнитными свойствами, часто используется для изготовления столовых приборов, лезвий, механических деталей и т. д.

Ферритная нержавеющая сталь, богатая титаном, устойчива к высоким температурам и коррозии, обычно используется при производстве автомобильных выхлопных труб, теплообменников и других компонентов.

Дуплексная нержавеющая сталь сочетает в себе преимущества аустенитной и ферритной нержавеющей стали, обеспечивая высокую прочность и отличную коррозионную стойкость.

Кроме того, нержавеющая сталь также имеет следующие примечательные характеристики::

Отличная коррозионная стойкость: элемент хрома в нержавеющей стали может образовывать на своей поверхности плотную оксидную пленку, эффективно противостоящую эрозии кислорода, воды и других агрессивных сред.

Высокая прочность и ударная вязкость: нержавеющая сталь обладает высокой прочностью и вязкостью, способна выдерживать значительные механические нагрузки.

Устойчивость к высоким и низким температурам: Нержавеющая сталь сохраняет хорошие механические свойства при высоких и низких температурах.

Эстетическая привлекательность и простота обработки: Нержавеющая сталь имеет яркий металлический блеск, легко поддается обработке и формованию, пригодна для изготовления изделий различной сложной формы и конструкции.

Однако нержавеющая сталь имеет относительно низкую теплопроводность и большой коэффициент теплового расширения, что приводит к таким проблемам, как горячие трещины и межкристаллитная коррозия во время сварки. Для обеспечения качества и работоспособности сварных соединений необходимо выбирать соответствующие способы сварки, контролировать параметры сварки и принимать соответствующие меры защиты.

II. Основные методы сварки нержавеющей стали

Контактная сварка

Характеристики: При контактной сварке используется тепло сопротивления, генерируемое током, проходящим через контактную поверхность, для плавления и соединения контактных поверхностей. Преимущества контактной сварки заключаются в высокой скорости сварки, высокой эффективности производства и стабильном качестве сварного шва.

Область применения: Контактная сварка подходит для сварки листов и труб из нержавеющей стали относительно небольшой толщины и правильной формы.

Рабочие точки: Перед сваркой убедитесь, что поверхность заготовки чистая и ровная; выбрать подходящий сварочный ток и время сварки; Контролируйте сварочное давление, чтобы обеспечить качество сварки.

Ручная дуговая сварка

Характеристики: Ручная дуговая сварка — это метод сварки с использованием пистолета для дуговой сварки вручную, обеспечивающий высокую гибкость и применимость к заготовкам различных форм и размеров.

Область применения: Ручная дуговая сварка подходит для сварки заготовок из нержавеющей стали относительно небольшой толщины и сложной формы.

Рабочие точки: Во время сварки контролируйте длину дуги и поддерживайте стабильную скорость сварки; подобрать подходящие сварочные электроды и сварочные токи; обратите внимание на такие параметры, как расход защитного газа и длина выдвижения вольфрамового электрода.

Сварка в защитных газах (сварка MIG/MAG и сварка TIG)

Сварка MIG/MAG: при этом в качестве защитного слоя используется инертный газ или газовая смесь, при этом сварочная проволока подается в ванну расплава через автоматические или полуавтоматические устройства подачи проволоки для сварки. Его преимущества заключаются в высокой скорости сварки, стабильном качестве и низкой стоимости. Подходит для зон сварки с высокой плотностью распределения.

Сварка TIG: при этом в качестве защитного газа используется аргон, который нагревает сварочный электрод из нержавеющей стали до расплавленного состояния, а затем контактирует с заготовкой для образования сварного шва. Он предлагает такие преимущества, как хорошее формирование сварного шва, высокое качество поверхности и пригодность для сварки тонких листов, а также средних и тяжелых листов труб. Однако процесс сложен, скорость сварки низкая, а затраты выше.

Лазерная сварка

Характеристики: Лазерная сварка использует высокую плотность энергии лазерного луча для достижения сварки, обеспечивающей высокую точность, высокую скорость и хорошее качество сварки.

Область применения: Лазерная сварка подходит для сварки заготовок из нержавеющей стали с чрезвычайно высокими требованиями к качеству сварки и сложной формы.

Рабочие точки: Во время сварки контролируйте мощность и положение фокуса лазерного луча; поддерживать стабильную скорость сварки; обратите внимание на скорость потока защитного газа и стабильность лазерного луча.

Другие методы сварки

Сварка под флюсом : Подходит для сварки листов нержавеющей стали средней толщины и выше, обеспечивая такие преимущества, как высокая производительность и хорошее качество сварки. Однако это может легко вызвать сегрегацию легирующих элементов и примесей.

Электрошлаковая сварка : при сварке используется тепло сопротивления, генерируемое прохождением тока через жидкий шлак, что подходит для массового производства. Однако он имеет определенные ограничения по материалу и размеру заготовки.

III. Технические трудности и пути их решения при сварке нержавеющей стали

Феномен горячего растрескивания

Техническая сложность: Аустенитная нержавеющая сталь, особенно марки стали, содержащие больше никеля, серы и других элементов, склонна к образованию горячих трещин при сварке, что ухудшает качество сварки.

Решение: использовать предварительный нагрев и последующую термообработку для снижения сварочного напряжения; одновременно выбор подходящих присадочных материалов и оптимизация параметров сварки (таких как ток, напряжение, скорость) также имеют решающее значение.

Межкристаллитная коррозия

Техническая сложность: сочетание углерода и хрома в аустенитной нержавеющей стали образует карбид хрома, который осаждается на границах зерен, что приводит к обеднению хромом на границах зерен, тем самым вызывая межкристаллитную коррозию.

Решение: использовать материалы из нержавеющей стали с низким уровнем выбросов углерода или исключить или уменьшить выделение карбида хрома посредством термообработки после сварки.

Сварочная деформация

Техническая сложность: Нержавеющая сталь имеет большой коэффициент теплового расширения, что делает ее склонной к деформации в процессах нагрева и охлаждения.

Решение: Разумно спроектируйте форму соединения, примите симметричную последовательность сварки и соответствующим образом используйте приспособления для фиксации, чтобы уменьшить сварочную деформацию.

Сварочная пористость

Техническая сложность: Плохая защита при сварке или загрязнения на поверхности основного металла могут привести к образованию водородных или других газовых пор.

Решение: Обеспечьте тщательную очистку свариваемой поверхности перед сваркой и поддерживайте хорошую газозащитную среду во время сварки.

Сварка нержавеющей стали — технически сложный процесс, требующий всестороннего учета свойств материала, методов сварки, эксплуатационных характеристик и других факторов. Выбрав подходящие методы сварки и технические параметры, а также приняв эффективные решения, можно обеспечить качество и работоспособность сварных швов из нержавеющей стали. В будущем мы ожидаем появления более совершенных сварочных технологий и оборудования, открывающих более широкие возможности для применения нержавеющей стали.  Цапля  также продолжит глубокое изучение инноваций в технологии сварки нержавеющей стали, внося свой профессиональный опыт в улучшение качества и производительности сварки.