Сварка нержавеющих труб: основные технологии

На сегодняшний день сварка нержавеющих труб является весьма востребованной, так как этот материал активно применяется в тех отраслях, где необходимы его антикоррозионные свойства. К примеру, трубопроводы из нержавейки используются в пищевом производстве, а также в коммунальном хозяйстве.

Именно сварка позволяет получить высококачественный технологический шов, обеспечивающий стопроцентную надежность. Сварные работы на нержавеющих трубах выполняются по специальным технологиям. Какие именно рекомендации выдвигаются при этом и как облегчить монтаж, расскажем в нашей статье.

В чем особенности сварки нержавеющих труб

Нержавеющая сталь входит в группу высоколегированных сплавов, в которых основное место занимает хром. Кроме этого, в состав нержавейки входят никель, титан, молибден и другие компоненты, способствующие повышению устойчивости стали к окислению и коррозии.

Самой эффективной технологией соединения деталей из нержавеющей стали является сварка.

Сварка нержавеющих труб, особенно если они имеют тонкие стенки, должна осуществляться с учетом характеристик материала, который существенно отличается от обычной стали. Нержавейка отличается низкой теплопроводностью (почти на 70 %), а следовательно, при ее сваривании увеличивается вероятность прожига металла в местах соединения. Чтобы избежать перегрева кромок труб, для сваривания нержавеющей стали показатель силы тока должен быть на 20 % ниже, чем при работе с изделиями из черного металла.

Высокий коэффициент температурного расширения нержавейки повышает риск деформации и растрескивания материала в зоне сваривания. Чтобы избежать таких последствий, между соединяемыми кромками труб следует оставлять технологический зазор. Такое решение позволяет металлу расширяться, поэтому последствия деформации будут минимальными.

При выполнении сварки нержавеющих труб высоколегированными электродами нужно учитывать высокое сопротивление нержавейки. Таким образом, электроды будут перегреваться, снижая качество шва. Если у вас нет возможности использовать другую технологию сварки, нужно до минимума уменьшить длину электродов.

Основные технологии сварки нержавеющих труб

Широкое использование нержавеющей стали для изготовления различных конструкций и деталей способствовало развитию технологий сваривания подобных сплавов. Сварка нержавеющих труб по ГОСТу может выполняться различными способами: с использованием ручных аппаратов дугового сваривания MMA, вольфрамовым электродом в аргоновом слое TIG, полуавтоматическими устройствами в инертном газе – MIG/MAG, лазерным оборудованием.

В отличие от процессов сваривания деталей из углеродистых сталей, для выполнения работ с нержавейкой нужно использовать специальные технологии, учитывающие физические характеристики и химический состав этого материала.

В большинстве случаев перед сваркой детали из нержавеющей стали нужно прогреть. Этот этап необязателен для сплавов, содержание углерода в которых не превышает 0,2 %. Для сваривания деталей из нержавеющей стали, толщина которых превышает 0,3 см, их прогревают до температуры +150 °C.

На промышленном производстве для сваривания нержавеющих труб могут использовать методы плазменной, высокочастотной и лазерной сварки.

В домашних условиях для таких работ может применяться:

1. Ручная сварка с помощью короткой дуги (при этом электрод не должен перемещаться поперек шва)

   Использование феррита помогает защитить сварочный шов от коррозии, помимо этого, повышается стойкость к горячему растрескиванию. Сварка нержавеющих труб полуавтоматом обычно выполняется током обратной полярности. В противном случае дуга не будет устойчива. Если сварка происходит по вертикали или на потолке, то мощность тока снизиться до 30 %. Для предотвращения возникновения водородных пор электроды проходят процедуру прокаливания.

2. Сварка под флюсом

   Если необходимо соединить трубы толщиной от 3 до 50 мм, используют сварку под флюсом. Поскольку при использовании этого способа осуществляется плавный переход между нержавеющей сталью и швом, соединение будет меньше подвергаться коррозии. При работе флюсом затрачивается меньше усилий, потому что стенки труб гораздо толще (более 10 мм), чем при сварке ручным способом (обычно 4 мм). Вылет электродов здесь меньше в два раза, чем при обычном значении. Помните, что флюс необходимо прокаливать перед началом работы.

3. Сварка в среде углекислого газа

   Используя углекислый газ при сварке нержавеющих труб, вы получите оксидную пленку на шве, а также множество брызг. Это означает, что стойкость шва к коррозии окажется низкой. Для ее увеличения используют эмульсии.

4. Сварка нержавеющих труб аргоном, цена которой будет выше, чем в предыдущих случаях, отличается стабильностью дуги и меньшим выгоранием легирующих присадок. Для работы с аргоном подают ток прямой полярности с плавящимися и вольфрамовыми электродами.

Что необходимо при сварке нержавеющих труб

При сварке нержавеющих труб необходимо обратить внимание на несколько важных моментов, которые перечислены ниже:

1. Используйте напильник, шлифовальную машинку (болгарку) или бумагу для очищения кромок трубы.
2. Чтобы убрать жирный налет с кромок, воспользуйтесь ацетоном. Помимо этого, вещество поможет наладить стабильную работу электрической дуги. Сварка будет более высокого качества.
3. Обязательно оставьте небольшое отверстие между двумя деталями. Так вы сможете избежать деформации частей при работе с ними.

Виды сварки нержавеющих труб

Необходимо следовать конкретной технологии при работе с тонкостенными нержавеющими трубами. В этом случае вы сможете получить сварочный шов высокого качества, который будет надежно и долго служить вам. Конструкция, сваренная подобным образом, будет высококачественной и привлекательной внешне.

Сварка нержавеющих труб электродом

Часто неопытные сварщики задаются вопросом о том, можно ли варить нержавеющую сталь, используя обычные электроды. Стоит заметить, что проводить сварочные работы со сталью, стойкой к коррозии, обычными электродами можно. Если у вас нет под рукой специальных материалов для сварки, можно использовать обычные расходники. Такую технику обработки сварщики используют лишь в домашних условиях, поскольку к промышленной сварке предъявляются более серьезные требования к качеству и надежности работ.

Если говорить о технологической стороне работ, то лучше использовать электроды со специальным покрытием. Простые электроды негативно влияют на качество, поскольку нержавеющая сталь может покрыться микротрещинами.

Подводя итоги, можно сказать, что сваривать детали из нержавеющей стали обычными электродами можно. Но лучше оставить этот вариант на крайний случай.

Сварка нержавеющих труб аргоном

Работу с аргоном проводят при использовании неплавящихся вольфрамовых электродов, которые закрепляют в центре сопла, оттуда газ направляется к стыку. При этом создается особая защитная зона. Сварочный шов образуется при плавлении проволоки, которая может подаваться как автоматически, так и вручную.

Сварщик должен помнить, что шов накладывают продольными движениями горелки и проволоки. Если случайно выйти за пределы зоны сваривания, шов не будет качественным. Проводить сварку аргоном лучше с двусторонним поддувом. Избегайте касаний деталей электродом. Правило действует даже при розжиге дуги. 

Опытные специалисты чаще всего пользуются графитовыми или угольными пластинами, с помощью которых удобно перемещать дугу. Зона сварки должна находиться в аргоновой среде в течение 10 секунд. В таком случае шов остынет быстрее и не будет подвержен последующему электродному окислению.

Как уже упоминалось выше, сварка нержавеющих труб аргоном выполняется с поддувом с обеих сторон. Как это лучше сделать:

• забиваем пробку в любой торец одной из труб при помощи подручного материала;
• стыки двух труб закрепляем при помощи изоляционной ленты;
• аргон закачивается через отверстие второй трубы посредством горелки;
• как только трубы заполняются аргоном полностью, открытая сторона также закупоривается;
• изоляционная лента убирается, начинается сварка.

Орбитальная сварка нержавеющих труб

Принцип работы такой же, как и при аргонодуговом способе. Однако сварочная головка проводит работу вдоль стыка, по окружности. За счет этого шов получается непрерывным. Поэтому и метод называется орбитальным. Сварка контролируется специальным процессором, поскольку процедура полностью автоматическая. Длина дуги определяется за счет крепления ее к сварочной головке в необходимом положении.

Функции процессора позволяют менять параметры работы в зависимости от работы головки при орбитальной сварке. Необходимо разделить весь стык на вертикальные, горизонтальные и угловые участки. Когда сварочная головка будет проходить по любому из участков, система сама изменит параметры на нужные:

• параметры сварочного тока;
• быстрота работы головки;
• использование аргона;
• темп подачи проволоки.

Так как процессор позволяет сделать условия для сварки максимально оптимальными, шов получается однородным и высококачественным. Трубы диаметром от 8 до 275 мм соединяют при помощи головки открытого вида. Изделия с большим диаметром наполняют инертным газом, а затем используют закрытый вид конструкции. Для прочной сварки толстых труб необходимо проводить работы в несколько этапов, при этом меняя угол наклона сварочной головки. 

Весь процесс занимает больше времени, чем при других видах сварки, поэтому в комплекте также имеется блок для охлаждения устройства.

Холодная сварка нержавеющих труб

В данном случае для соединения необходимо применить специальный двухкомпонентный клей. Обычно его используют на время, при ремонте труб. Смесь компонентов наносят на нужное место, затем вся сварка затвердевает. Помните, что подобный вид сварки не может быть использован при работе с металлами разного рода. Холодную сварку может проводить любой человек без специальной подготовки.

Плазменная сварка нержавеющих труб

Для сварки нержавеющих труб плазмой могут использоваться два метода:

• Ручной способ сваривания пи помощи дуги, возникающей между поверхностью трубы и электродом, с током от 0,1 до 15 А.
• Автоматическое сваривание с применением плазмотрона. В этом случае процесс сварки нержавеющих труб осуществляется за счет плазменного пучка, который формируется током свыше 100 А.

Какой бы метод сварки нержавеющих труб вы ни выбрали, нужно помнить, что долговечность и надежность трубопровода будет зависеть от качества сварного шва. Добиться нужного результата можно и ручным свариванием, но лучше для такой задачи приобрести полуавтомат для аргоновой сварки (такое оборудование имеет маркировку TIG). С помощью такого аппарата можно эффективно соединять трубы с толщиной стенок более 1 мм.