Nerūdijančio plieno suvirinimas „pasidaryk pats“
Metalurgas Harry Brearley iš Anglijos 1913 m., Dirbdamas prie ginklų vamzdžių tobulinimo projekto, atsitiktinai atrado, kad chromo pridėjimas prie mažai anglies turinčio plieno suteikia jam galimybę atsispirti rūgščiai korozijai. Pridėjus mažiausiai 12% chromo į plieną, jis tampa atsparus korozijai ir nerūdija, o padidėjęs chromo kiekis iki 17%-atsparus agresyviai aplinkai.
Turinys:
Nerūdijančio plieno savybės
Pagal klasifikaciją nerūdijantis plienas paprastai priskiriamas prie aukšto legiruotumo plieno, kuris yra atsparus korozijai. Chromas, kurio yra pliene, sąveikaudamas su deguonimi, sudaro nematomą ir ploną chromo oksido sluoksnį, vadinamą oksido plėvele..
Chromo atomai ir jų oksidai yra panašių matmenų, todėl jie yra glaudžiai vienas šalia kito ant metalo paviršiaus ir sudaro stabilų sluoksnį, kurio storis yra tik keli atomai. Braižant ar pjaustant nerūdijančio plieno paviršių, oksido plėvelė pablogės. Tačiau kartu sukuriami nauji oksidai, kurie atstato paviršių ir apsaugo jį nuo oksidacinės korozijos..
Dėl savo stiprumo ir antikorozinių savybių nerūdijantis plienas aktyviai naudojamas pramonėje ir kasdieniame gyvenime. Nerūdijančio plieno gaminių galima rasti visur – nuo virtuvės kiekviename bute iki milžiniškų chemijos dirbtuvių..
Įranga nerūdijančio plieno suvirinimui šiuolaikiniame pasaulyje leidžia jums sukurti tokius sudėtingus gaminius kaip įvairios konstrukcijos iš didelio stiprumo nerūdijančio plieno, laiptų turėklų, nerūdijančio plieno vamzdžių, lakštų, tinklų, juostelių, kampų, nerūdijančio plieno cisternų įvairiems tikslams, nerūdijančių pakabų.
Nerūdijantis plienas kartu su stiklu ir kai kuriomis sintetinėmis medžiagomis yra beveik nepakeičiama medžiaga kuriant maisto produktų perdirbimo ir gabenimo įrangą, gaminant chirurginius instrumentus ir įvairias metalines konstrukcijas. Taip yra dėl aukštų higienos, toksikologinių ir estetinių reikalavimų..
Higiena maisto pramonėje yra nepaprastai svarbi. Yra specialūs reikalavimai, susiję su sunkiųjų metalų skalavimu iš tokios įrangos, kuri nuolat liečiasi su maistu. Nerūdijančio plieno rūšys, naudojamos maisto pramonėje, yra AISI 304 ir 316.
Nerūdijančio plieno kompozicija
Nerūdijančio plieno sudėtyje pagrindinis legiruojantis elementas yra chromas, kurio kiekis yra 12–20%. Jei chromo kiekis yra didesnis nei 17%, tokie lydiniai yra atsparūs korozijai agresyvioje ir oksiduojančioje aplinkoje..
Nerūdijančio plieno sudėtyje taip pat yra elementų, atsakingų už specifines fizines ir mechanines savybes bei padidinančias nerūdijančio plieno antikorozines savybes: nikelio, molibdeno, niobio, titano ir mangano. Niobis, molibdenas ir chromas padidina atsparumą korozijai, o nikelis sumažina plieno šilumos laidumą ir elektros laidumą..
Nerūdijančio plieno cheminė sudėtis yra chromas, chromas-nikelis ir chromas-manganas-nikelis. Chromo nerūdijantis plienas buvo naudojamas kaip konstrukcinė medžiaga hidraulinių presų vožtuvams, įtrūkimų agregatų armatūrai, turbinų mentėms, pjovimo įrankiams, spyruoklėms ir kitiems namų apyvokos daiktams gaminti.
Chromo-nikelio nerūdijantis plienas naudojamas įvairiose pramonės šakose. Šios savybės pasižymi austenitinio nerūdijančio plieno savybėmis. Dėl savo struktūros nerūdijančio plieno paviršius laikomas aukštos kokybės ir jam nereikia papildomo apdorojimo naudoti maisto pramonėje.
Chromo-nikelio austenitinis nerūdijantis plienas nesugeba įmagnetinti, todėl jį lengva atskirti nuo kitų lydinių, taip pat naudoti panašią savybę pramonėje. Ypač išsiskiria plienas 12X18H10T, naudojamas suvirintoms konstrukcijoms, buitiniams prietaisams, architektūrai ir įvairios paskirties pastatų statybai..
Nerūdijančio plieno veislės
Yra trys pagrindinės nerūdijančio plieno rūšys – austenitinis, feritinis ir martensitinis nerūdijantis plienas. Šiuos tipus lemia nerūdijančio plieno mikrostruktūra ir vyraujanti kristalinė fazė..
Austenitinio plieno pagrindinė fazė yra austenitas. Šiuose lydiniuose yra nikelio ir chromo, kartais azoto ir mangano. Geriausiai žinomas austenitinis nerūdijantis plienas yra 304, kartais vadinamas T304, kuriame yra 18–20% chromo ir 8–10% nikelio. Dėl šio elementų kiekio nerūdijantis plienas yra nemagnetinis ir suteikia jam aukštas korozijos savybes, plastiškumą ir stiprumą, todėl jie naudojami visur įvairiose pramonės srityse..
Feritinio plieno pagrindinė fazė yra feritas. Šiuose plienuose yra chromo ir geležies. Pagrindinis tokio nerūdijančio plieno tipas yra 430 plienas, kuriame yra 17% chromo. Feritinis plienas yra mažiau plastiškas nei austenitinis plienas. Plienas nėra sukietintas termiškai apdorojant ir paprastai naudojamas agresyvioje aplinkoje.
Martensitiniai plienai turi būdingą mikrostruktūrą, kurią pirmą kartą pastebėjo mikroskopininkas vokietis Adolfas Martensas 1890 m. Martensitinis nerūdijantis plienas yra mažai anglies turintis plienas, kurio pagrindinė rūšis yra 410 plienas, kuriame yra 12% chromo ir apie 0,12% anglies. Martensitas sugeba plienui suteikti didelį kietumą, tačiau tuo pačiu sumažina jo standumą ir tampa trapus. Todėl šio tipo plienas naudojamas švelniai agresyvioje aplinkoje, pavyzdžiui, gaminant pjovimo įrankius ir stalo įrankius..
Austenitinio nerūdijančio plieno rūšys
Populiariausios austenitinės grupės plieno rūšys žymimos papildomu skaičiumi, nurodančiu cheminę sudėtį:
- A1 nerūdijantis plienas paprastai naudojamas judamuose ir mechaniniuose mazguose. Dėl didelio sieros kiekio toks plienas turi mažesnį atsparumą korozijai nei kitų rūšių nerūdijantis plienas..
- A2 nerūdijantis plienas yra labiausiai paplitęs netoksiškas, nemagnetinis, nesukietėjantis, atsparus korozijai plienas, kurį lengva suvirinti, o po to jis netampa trapus. A2 po apdorojimo yra magnetinis. A2 nerūdijančio plieno tvirtinimo detalės ir gaminiai netinka naudoti rūgštyse ir aplinkoje, kurioje yra chloro, pavyzdžiui, sūriame vandenyje ir baseinuose. A2 tinka temperatūrai iki minus 200 laipsnių Celsijaus.
- A3 plienas turi panašias savybes kaip A2 nerūdijantis plienas ir yra papildomai stabilizuotas titanu, tantalu ir niobiu. Tai pagerina jo atsparumo korozijai aukštoje temperatūroje kokybę..
- A4 nerūdijantis plienas yra panašus į A2 nerūdijantį plieną, tačiau jame yra 2-3% molibdeno. Tai suteikia jai didelį atsparumą rūgščiai ir korozijai. Laivų statyboje naudojami A4 takelažai ir tvirtinimo detalės. A4 nerūdijantis plienas tinka temperatūrai iki minus 60 laipsnių.
- A5 nerūdijantis plienas pasižymi panašiomis savybėmis kaip A4 plienas ir yra papildomai stabilizuotas naudojant tantalą, niobį ir titaną, tačiau su įvairiais legiruojančiais priedais, siekiant padidinti jo atsparumą aukštai temperatūrai.
Nerūdijančio plieno suvirinamumas
Prieš pradėdami suvirinti nerūdijantį plieną savo rankomis, rekomenduojama susipažinti su jo savybėmis. Nerūdijančio plieno suvirinimas yra gana sudėtinga užduotis, kuri priklauso nuo daugelio parametrų. Svarbiausias iš jų yra suvirinamumas – metalo sugebėjimas suvirinti siūlę, kurios siūlės medžiaga turi panašias arba artimas mechaninėms savybėms kaip netaurusis metalas..
Nerūdijančio plieno suvirinamumui įtakos turi keletas jo charakteristikų:
- Didelė linijinio plėtimosi indekso vertė ir dėl to atsirandantis didelis liejimo susitraukimas, didelis liejimo susitraukimas prisideda prie metalo deformacijos augimo suvirinimo metu ir po jo. Jei tarp suvirintų dalių, kurių storis yra didelis, nėra pakankamai tarpo, gali susidaryti didžiuliai įtrūkimai..
- Šilumos laidumas, kuris yra 1,5–2 kartus mažesnis nei plieno su mažu anglies dioksidu, gali sukelti šilumos koncentraciją ir sustiprinti metalų įsiskverbimą į suvirinimo zoną. Suvirinant nerūdijantį plieną, reikia sumažinti jėgą 15-20% srovės, palyginti su įprasto plieno srove..
- Didelė elektrinė varža sukelia labai stiprų aukšto legiruotojo plieno elektrodų įkaitimą. Siekiant sumažinti neigiamą poveikį, elektrodai gaminami iš chromo-nikelio strypų, kurių ilgis ne didesnis kaip 350 milimetrų..
- Svarbi nerūdijančio plieno savybė yra didelio chromo plieno tendencija prarasti savo antikorozines savybes, kai naudojamas netinkamas terminis režimas arba netinkamai naudojamas nerūdijančio plieno suvirinimo aparatas. Šis reiškinys vadinamas tarpkristaline korozija. Jo pobūdis slypi tame, kad esant aukštesnei nei 500 laipsnių Celsijaus temperatūrai, grūdų kraštuose susidaro chromas ir geležies karbidas, kurie vėliau tampa korozijos skilinėjimo ir pačios korozijos centrais. Su tokiu reiškiniu kovojama įvairiais metodais, pavyzdžiui, bet kokiu būdu greitai atšaldant suvirinimo vietą iki purškimo vandeniu, siekiant sumažinti atsparumo korozijai praradimą.
Nerūdijančio plieno suvirinimo ypatybės
Suvirinant nerūdijantį plieną, rekomenduojama atsižvelgti į kai kuriuos jo fizinių savybių skirtumus nuo anglinio plieno savybių. Pavyzdžiui, verta atsižvelgti į tai, kad nurodyta elektros varža yra maždaug 6 kartus didesnė, lydymosi temperatūra yra 100 laipsnių žemesnė, šilumos laidumas siekia trečdalį anglinio plieno. Iki 50% ilgesnis šiluminis plėtimasis.
Nerūdijančio plieno suvirinimas namuose atliekamas skirtingais metodais. Rankinis nerūdijančio plieno suvirinimas volframo elektrodais inertinėje atmosferoje dažniausiai naudojamas, kai medžiagos storis yra didesnis nei 1,5 milimetro. Suvirinant vamzdžius ir plonus lakštus, naudojamas lankinis suvirinimas su sunaudojamais elektrodais inertinėse dujose..
Impulsinis inertinių dujų lankinis suvirinimas skirtas lakštams, kurių storis 0,8 mm. Suvirinimas trumpu lanku su sunaudojamais elektrodais inertiškoje atmosferoje yra skirtas lakštams, kurių storis 0,8–3,0 milimetrai, o suvirinimas naudojant reaktyvinio metalo perdavimą su sunaudojamais elektrodais inertinėse dujose – lakštams, kurių storis didesnis nei 3,0 milimetrų.
Nerūdijančio plieno plazminis suvirinimas gali būti naudojamas įvairiems storiams ir yra plačiai naudojamas šiandien. Povandeninis lankinis nerūdijančio plieno suvirinimas skirtas medžiagoms, kurių storis didesnis nei 10 milimetrų. Tačiau populiariausi metodai išlieka nerūdijančio plieno suvirinimo padengtais elektrodais, volframo elektrodų argono ir pusiau automatinio argono suvirinimo nerūdijančia viela technologija..
Nerūdijančių dalių kraštų paruošimas praktiškai nesiskiria nuo gaminių iš mažai anglies turinčio plieno, išskyrus vieną įspėjimą – suvirintoje jungtyje turi būti tarpas, kad būtų užtikrintas laisvas siūlių susitraukimas.
Įprasta kraštinius paviršius prieš suvirinant nuvalyti plieniniu šepetėliu ir nuplauti tirpikliu – pavyzdžiui, aviaciniu benzinu ar acetonu, kad būtų pašalinti riebalai, dėl kurių siūlėje atsiranda porų ir sumažėja lanko stabilumas..
Nerūdijančio plieno rankinis suvirinimas padengtais elektrodais
Nerūdijančio plieno suvirinimas su padengtais elektrodais gali užtikrinti priimtiną suvirinimo kokybę be jokių problemų. Todėl, jei neturite specialių suvirinimo siūlės reikalavimų, nėra jokios priežasties ieškoti kito nerūdijančio plieno suvirinimo būdo.
Dengti metaliniai elektrodai, skirti nerūdijančio plieno rankiniam lankiniam suvirinimui, apima specialios sudėties elektrodus OZL-8, NIAT-1, TsL-11. Rekomenduojama rinktis elektrodus, kurie užtikrina pagrindines suvirintos jungties eksploatacines charakteristikas – aukštas mechanines savybes, didelį atsparumą korozijai ir atsparumą karščiui.
Įprasta suvirinti atvirkštinio poliškumo nuolatine srove. Siekdami mažiau prasiskverbti į siūlę, nerūdijančio plieno suvirinimo technika apima mažo skersmens ir minimalios šiluminės energijos elektrodų naudojimą. Suvirinant nerūdijantį plieną, srovės stipris turi būti apie 15-20% mažesnis nei įprasto plieno.
Didelės srovės naudojimas dėl mažo šilumos laidumo ir didelės elektrodų elektrinės varžos gali išprovokuoti jų dangos perkaitimą ir net atskirų dalių nukritimą. Dėl šios priežasties suvirinimo elektrodai turi aukštą lydymosi greitį, palyginti su įprastais plieniniais elektrodais. Pirmą kartą pradėdami suvirinti nerūdijantį plieną, turite būti tam pasiruošę.
Norint išsaugoti ėsdinančias jungties charakteristikas, būtina užtikrinti spartesnį jos aušinimą naudojant varinius tarpiklius arba pučiant orą. Jei plienas klasifikuojamas kaip austenitinis chromo-nikelio plienas, aušinimui galite naudoti vandenį.
Suvirinimas argono volframo elektrodais
Nerūdijančio plieno suvirinimas šiuo metodu naudojamas tais atvejais, kai suvirinamas metalas yra labai plonas arba suvirintam sujungimui keliami aukšti kokybės reikalavimai. Nerūdijančius vamzdžius, naudojamus skysčiams ar dujoms perkelti esant slėgiui, geriausia suvirinti volframo elektrodais inertiškoje atmosferoje.
Suvirinimas atliekamas argono atmosferoje esant tiesioginei ar kintamai tiesioginio poliškumo srovei. Pageidautina kaip užpildo vielą naudoti vielą, kurios legiruotumo lygis yra didesnis nei pirminio metalo. Jie atlieka darbą su elektrodais be svyruojančių judesių, kitaip gali būti pažeista suvirinimo zonos apsauga, o tai sukelia siūlės metalo oksidaciją ir padidina nerūdijančio plieno suvirinimo kainą.
Užpakalinė siūlės pusė yra apsaugota nuo oro pučiant argoną, tačiau nerūdijantis plienas nėra toks svarbus galinei pusei apsaugoti kaip titanas. Neleiskite volframui patekti į suvirinimo baseiną. Todėl patartina naudoti nekontaktinį lankinį uždegimą arba uždegimą lanku ant grafito ar anglies plokštės, perkeliant jį į netaurųjį metalą.
Pasibaigus procedūrai, norėdami sumažinti volframo elektrodo sunaudojimą, nedelsdami neišjunkite apsauginių dujų. Tai turėtų būti padaryta po tam tikro laiko – 10-15 sekundžių. Tai padės pašalinti intensyvią kaitinamų elektrodų oksidaciją ir prailgins jų tarnavimo laiką..
Mechaniniai nerūdijančio plieno apdorojimo būdai
Atminkite, kad leidžiama naudoti tik tokius darbo priedus, kurie skirti nerūdijančiam plienui apdirbti ir kuriuos matėte vaizdo įraše apie nerūdijančio plieno suvirinimą: specialius šlifavimo diržus ir ratus, nerūdijančio plieno šepečius, nerūdijančio plieno karoliukus.
Marinavimas laikomas efektyviausiu tolesnio suvirintų siūlių apdorojimo būdu. Jei teisingai išgraviruotas, galite pašalinti mažo chromo plotą ir kenksmingą oksido sluoksnį. Priklausomai nuo sąlygų, ėsdinimas atliekamas panardinant į rūgštį, pastos dangą arba viršutinį sluoksnį.
Ėsdinant dažniausiai naudojama mišri rūgštis: azoto ir vandenilio fluorido rūgštis tokiomis proporcijomis – nuo 8 iki 20% azoto rūgšties ir 0,5 – 5% vandenilio fluorido rūgšties, vanduo veikia kaip likusi dalis. Šiuo tikslu žmonės naudoja stiprios arbatos užpilą..
Nerūdijančio austenitinio valcavimo produktų marinavimo laikas priklauso nuo rūgšties koncentracijos, temperatūros, valcuotų gaminių ir skalės storio. Atminkite, kad rūgščiai atsparaus plieno apdorojimo laikas yra ilgesnis nei nerūdijančio plieno. Suvirintų siūlių šiurkštumo priderinimas prie pagrindinio lakšto poliruojant arba šlifuojant po marinavimo procedūros dar labiau padidina konstrukcijos atsparumą korozijai.
Defektų prevencija po suvirinimo
Nerūdijančio plieno procesas turi tam tikrų ypatumų. Jei neatsižvelgsite į nerūdijančio plieno suvirinimo ypatumus, dėl to atsiras tam tikrų suvirintų siūlių defektų ir nepageidaujamų padarinių. Pavyzdžiui, praėjus tam tikram laikui po procedūros, suvirintų siūlių srityje gali susidaryti vadinamoji „peilio“ korozija..
Aukštos temperatūros poveikio rezultatas yra karšti įtrūkimai, atsirandantys dėl suvirinimo siūlių austenitinės struktūros. Siūlių trapumo priežastis yra ilgalaikis aukštų temperatūrų poveikis ir stigma.
Siekiant išvengti karštų įtrūkimų, įprasta naudoti užpildo medžiagas, kurios leidžia susidaryti stiprioms siūlėms. Ferito kiekis yra ne mažesnis kaip 2%. Šiems tikslams taip pat rekomenduojama atlikti lankinį suvirinimą trumpu lanku. Krateriai neturėtų būti dedami į netaurųjį metalą.
Įprasta automatinį suvirinimą atlikti mažesniu greičiu. Geriau atlikti mažiau metodų. Padidėjęs greitis ir trumpo lanko naudojimas žymiai sumažina suvirinimo deformacijų riziką ir nerūdijančio plieno suvirinimo išlaidas. Palankiai veikia nerūdijančio plieno suvirinimo atsparumą korozijai maksimaliu greičiu.
Taigi, nerūdijantis plienas yra įvairių tipų ir skirtingų kompozicijų. Chromo buvimas metale lemia pagrindines savybes, dėl kurių nerūdijantis plienas vertinamas įvairiose pramonės šakose. Priklausomai nuo galutinio rezultato, yra daug būdų jį suvirinti. Vienas iš jų jums tikrai tiks.!