Как сварить нержавейку с черным металлом
Перейти к содержимому

Как сварить нержавейку с черным металлом

  • автор:

Как сварить нержавейку с черным металлом: особенности технологии

Сложности, с которыми связана сварка изделий, изготовленных из нержавейки, с черным металлом, объясняются преимущественно тем, что эти материалы, хотя и относятся к сталям, являются, по сути, разнородными. Для того чтобы качественно сварить такие металлы, то есть получить сварной шов, который по своим механическим характеристикам будет близок к основному металлу соединяемых изделий, следует в первую очередь правильно подобрать электроды. Кроме того, надо учитывать такой параметр соединяемых металлов, как их свариваемость, то есть способность образовывать качественные и надежные неразъемные соединения, полученные методом сварки.

Сварка нержавеющего фланца с отводом из углеродистой стали

Сварка нержавеющего фланца с отводом из углеродистой стали

Принципы сварки нержавеющих сталей

На свариваемость нержавеющих сталей – способность образовывать качественные сварные соединения (в том числе и с черными металлами) – оказывают влияние определенные характеристики таких сплавов.

  • Теплопроводность нержавеющих сталей, если сравнивать ее с аналогичным параметром сплавов с низким содержанием углерода, невысокая. Из-за того, что нержавейка не способна быстро отводить тепло, при сварке она сильно нагревается, а это отрицательно сказывается на характеристиках создаваемого соединения и основного металла. Чтобы избежать перегрева изделий из нержавеющих сталей при их сварке с деталями из черного металла, необходимо снижать силу сварочного тока (в среднем на 20%).
  • Нержавеющие стальные сплавы отличаются высоким коэффициентом линейного расширения, что приводит к значительному деформированию металла в процессе выполнения сварочных работ. Кроме того, данный фактор является причиной деформации изделий из нержавейки и в тот момент, когда они уже соединены при помощи сварки и остывают. Чтобы избежать этого, необходимо предусматривать более широкие зазоры между соединяемыми деталями.
  • Высокое электрическое сопротивление, которым обладает нержавейка, становится причиной значительного перегрева сварочных электродов. Особенно актуально это в том случае, если для сварки используются электроды, изготовленные из высоколегированной стали. Чтобы избежать этих проблем, сварку как однородных, так и разнородных стальных сплавов следует выполнять короткими электродами (не более 350 мм), стержень которых изготовлен из хромоникелевых сплавов, отличающихся невысоким электрическим сопротивлением.
  • Склонность к образованию межкристаллитной коррозии, которой особенно подвержены высокохромистые стали, приводит к ухудшению антикоррозионных свойств нержавейки и появлению в ее внутренней структуре трещин. Этот вид коррозии возникает также из-за перегрева металла в процессе выполнения сварочных работ. С таким явлением, суть которого заключается в том, что на границах кристаллов основного металла возникают твердые карбидные соединения, борются различными способами. К наиболее эффективным из таких способов относится быстрое охлаждение металла, подвергшегося значительному нагреву в процессе сварки. Однако следует заметить, что метод быстрого охлаждения, для которого используется обычная вода, эффективен лишь в тех случаях, когда материалом изготовления соединяемых деталей является хромоникелевая сталь.

Методы сварки изделий из нержавеющих сталей и черного металла

Для того чтобы сварить заготовки из нержавейки и черных стальных сплавов, получив при этом качественные и надежные соединения, применяют сварку следующих типов:

  • покрытыми штучными электродами в режиме MMA;
  • неплавящимися электродами, изготовленными из вольфрама;
  • в среде защитного газа, в качестве которого преимущественно используется аргон.

Если сварка изделий из черного металла и нержавейки проводится по первой технологии (MMA), то необходимо взять электроды, специально предназначенные для выполнения соединений цветных металлов и сплавов.

Марки и применение высоколегированных электродов

Марки и применение высоколегированных электродов

Однако лучше всего варить нержавейку и черный металл в среде защитного газа аргона. Для этого, естественно, потребуется специальный сварочный аппарат. Аргон в данном случае обеспечивает надежную защиту зоны формируемого сварного шва от чрезмерного насыщения металла азотом и его окисления. Если не обеспечить такой защиты, то металл сформированного сварного шва будет очень хрупким, что значительно снизит надежность полученного соединения.

Схема сварки нержавейки аргоном

Схема сварки нержавейки аргоном

Чтобы качественно сварить изделия из нержавейки и черного металла, в процессе выполнения операции необходимо следить за положением электрода. Последний, чтобы сварной шов получился качественным и надежным, надо держать перпендикулярно к поверхности соединяемых заготовок.

Выбор электродов

Чтобы надежно приварить изделие, изготовленное из нержавейки, к детали из обычного черного металла, следует учитывать ряд важных нюансов. В первую очередь они касаются выбора присадочной проволоки определенного химического состава. В металле присадочной проволоки, степень легирования которого должна быть выше, чем аналогичный параметр материала свариваемого изделия, обязательно должны содержаться такие элементы, как марганец, никель и иногда хром.

Марки и химический состав высоколегированной сварочной проволоки

Марки и химический состав высоколегированной сварочной проволоки (нажмите для увеличения)

Важным условием формирования качественного сварного соединения является наличие в составе формируемого шва некоторой доли основного металла. В зависимости от используемой технологии сварки количество основного металла в материале сварного шва может составлять 30–40%.

Прежде чем варить заготовку из нержавейки с деталью из черного металла, следует выяснить химический состав свариваемых сталей, чтобы правильно подобрать тип электродов.

Разнородные материалы, которые необходимо соединить при помощи сварки, могут отличаться по целому ряду параметров:

  • способности образовывать неразъемные соединения (свариваемости);
  • теплопроводности;
  • механическим характеристикам;
  • степени легирования;
  • химическому составу.

При этом стальные сплавы, изделия из которых необходимо сварить между собой, могут относиться к одной из следующих категорий:

  • углеродистые;
  • низколегированные;
  • теплоустойчивые;
  • легированные;
  • отличающиеся высокой степенью легирования – высоколегированные.

Ориентировочный выбор сварочного материала в зависимости от назначения сварочного шва

Ориентировочный выбор сварочного материала в зависимости от назначения сварочного шва

Основная проблема, с которой связана сварка разнородных сталей (нержавейки и черных металлов), заключается в образовании трещин в сформированном сварном шве. Очень часто, чтобы избежать такой проблемы, для сварки изделий из нержавейки с деталями из черных металлов специалисты используют высоколегированные электроды, позволяющие сформировать сварной шов с высокими прочностными параметрами.

Результат дуговой сварки нержавейки с черной сталью электродом ОЗЛ-6. Швы хоть и темнее, но не поржавели за несколько месяцев

Результат дуговой сварки нержавейки с черной сталью электродом ОЗЛ-6. Швы хоть и темнее, но не поржавели за несколько месяцев

Вообще для сварки изделий из нержавейки с деталями, изготовленными из черных металлов, используют несколько основных типов электродов:

  • Э50А – для сталей, отличающихся высокой теплоустойчивостью;
  • ОЗЛ-25Б – для стальных сплавов, относящихся к категории жаропрочных;
  • НИАТ-5 – для сталей, отличающихся аустенитной внутренней структурой;
  • ЦТ-28 – для стальных сплавов, содержащих в своем химическом составе значительную долю никеля.

Какими электродами варить нержавейку?

Нержавеющая сталь – сплавы особого рода. Они содержат повышенное количество легирующих элементов (хрома, молибдена, никеля и других – в зависимости от марки), что придает материалу специальные свойства. Первое и общее – высокая стойкость к коррозии. Второе – жаростойкость, антикоррозийная устойчивость в условиях высоких температур и агрессивных сред. Третье – жаропрочность, способность сохранять свои механические свойства при очень высоких температурах. Поэтому такие стали требуют при сварке ММА применения специальных материалов. Чем это обусловлено и какие электроды по нержавейке используются в таких случаях – об этом речь далее.

Особенности нержавеющих сталей

Значительное количество никеля или хрома задает материалу ключевые характеристики – в зависимости от назначения. Небольшие процентные доли титана, марганца, магния и других металлов позволяют улучшить их технологические показатели. Однако в целом для всей нержавейки характерна плохая свариваемость. Факторы, которые ее обуславливают:

  • Низкая (в сравнении с углеродистыми сталями меньше в 2 раза) теплопроводность. Из-за этого проплавление металла происходит гораздо быстрее, поэтому силу тока следует уменьшать на 15–20%.
  • Коэффициент расширения выше, чем у других сталей. В процессе сварки происходит растягивание металла, при остывании – стягивание. Если свариваются разнородные стали, второй металл с меньшим аналогичным коэффициентом оставляет микротрещины в зоне соединения.
  • Появление межкристаллитной коррозии – в случае, если нержавейка нагревается до температуры 500°С и выше. Это резко снижает антикоррозионные качества металла.

Все перечисленные факторы обуславливают то, что ММА сварка по нержавейке выполняется только специальными электродами с обмазкой основного типа при точно подобранном сварочном режиме. Обычные стержни с обмазкой используются только в крайних случаях и исключительно в быту – для изделий, рассчитанных на минимальные нагрузки.

ЭА-400/10У (НАКС)


ЭА-400/10У (НАКС)

Ток — постоянный обратной полярности (на электроде плюс)

Можно ли приварить нержавейку к черному металлу?

В моем случае имеется труба из нержавеющей стали AISI 304 (08Х18Н10) и уголок из стали С255
Согласно ГОСТ 9.005-72 контакт сталей не допустим.
Однако в поиске ответов наткнулся на просторах интернета на методы сварки нержавейки и черного металла. Однако это не нормативный документ, а просто статья, подтверждения которой пока не нашел.
Не понимаю, какие процессы должны произойти при сварке, что бы потом не было коррозии.

Последний раз редактировалось Тук, 14.04.2020 в 09:22 .
Просмотров: 3959
Регистрация: 28.10.2015
Сообщений: 429

В указанном госте написано, что шов надо защищать если разность потенциалов не более чем 30..50 мВ .. Где запрет ?
И книги говорят что можно при выполнении некоторых условий — например подогрев, предварительная наплавка, присадочный материал из промежуточной стали, возможно с модификатором, последующее ТО и т.д. Набор зависит от марок сталей ..
Источник — Сварка разнородных металлов и сплавов/В.Р. Рябов, Д.М. Рабкин и др. — М.: Машиностроение, 1984.

Регистрация: 02.04.2018
Сообщений: 102

А разве таблица 1 не говорит об этом? Исходя из нее, как я понял-нельзя соединять две пластины черного металла болтом из нержавейки, при конкретных атмосферных условиях.

Сообщение от RicoSand

Источник — Сварка разнородных металлов и сплавов/В.Р. Рябов, Д.М. Рабкин и др. — М.: Машиностроение, 1984.

Благодарю, изучим.
Регистрация: 28.10.2015
Сообщений: 429
Неа . Не говорит %) Почитайте ниже . п. 4.5.1 например ..
Регистрация: 02.04.2018
Сообщений: 102
Сообщение от RicoSand
Неа . Не говорит %) Почитайте ниже . п. 4.5.1 например ..

«4.5.1. Изоляцию контактируемых материалов проводят, когда существует техническая необходимость применения материалов, контакты которых в соответствии с требованиями настоящего стандарта являются недопустимыми.»
Это мне понятно.
Мне другое не понятно:
Представим соединение- квадратная труба прикладывается к уголку и приваривается, при сварке, защитное покрытие получает перегрев и частично отваливается. Будет ли коррозия в указанных местах? Чертеж приложил
Тоже касается и болтового соединения где болт из нержавейки, а соединяемые элементы из углеродистой стали, при затягивании ведь происходит повреждение изоляции и при попадении воды будет должна начаться коррозия.

Сварка нержавейки с черным металлом описание, особенности

Да, можно. Для этого необходимо применить специальную присадку и припаять получившиеся детали с помощью раскаленного металла.

Разница между нержавейкой и черными металлами

Нержавеющие металлы – это те металлы, которые имеют очень низкий уровень коррозии и долговечности. Нержавеющие металлы могут быть легко производить и обрабатывать, а также имеют красивое внешнее выражение. Они применяются для производства бытовой техники, автомобильных деталей, архитектурных и декоративных изделий.

Черные металлы намного менее популярны и используются для производства стальных изделий, оружия и других металлических изделий. Они имеют более низкую прочность и прочность, чем нержавеющие металлы, и поэтому их часто используют для выпуска дешевых изделий.

Проблемы в сварке нержавейки и черного металла

  1. Неравномерное покрытие слоя сварки. Черный металл может быть недостаточно прорежен, в результате чего при плавком соединении он может образовать неравномерные слои.
  2. Появление проблем с коррозией. Образование неравномерных слоев приводит к неравномерному покрытию металла, что в свою очередь приводит к появлению проблем с коррозией.
  3. Несовместимость сварных соединений. Черный металл может быть несовместим с нержавеющей сталью, что приводит к плохому качеству сварки.

Инструменты для сварки нержавейки и черного металла

  • Сварочный аппарат.
  • Сварочные электроды.
  • Дуговые ручки.
  • Защитная газовая маска.
  • Сварочные штанги.
  • Защитная одежда.
  • Сварочные тигели и щетки.
  • Антисплавные валики.
  • Антисплавные диски.

Марки электродов для сварки нержавейки и черного металла

  1. Для сварки нержавейки используются электроды АНО-НИ и АНО-НИМО.
  2. Для сварки черного металла применяются электроды АНО-Комарит и АНО-КОНТАКТ.

Технология сварки нержавейки и черного металла

Сварка нержавеющей стали и черного металла производится при помощи процесса газовой аргонной сварки (TIG). В процессе сварки используется два различных типа проволоки: проволока для черного металла и проволока для нержавейки.

При сварке двух разных металлов необходимо следить за соотношением температуры и скорости подачи проволоки. Для сварки нержавейки и черного металла рекомендуется использовать проволоку для нержавейки с меньшим диаметром, чтобы снизить риск подогревания черного металла. Также необходимо использовать соответствующий присадочный материал для устранения межметаллических щелей.

Для максимального результата сварки нержавейки и черного металла рекомендуется использовать среднескоростной процесс сварки, причем выбрать скорость подачи проволоки таким образом, чтобы достичь максимальной эффективности сварки. Необходимо проверять качество сваренной шва путем проверки на прочность и коррозионную стойкость.

Как проверить качество соединение нержавейки и черного металла

Для проверки качества соединения нержавейки и черного металла можно использовать метод визуального осмотра. Для этого необходимо проверить поверхность соединения на предмет присутствия загрязнений, повреждений и других дефектов. Также можно проверить качество соединения методом циклической нагрузки. Для этого необходимо применить определенную силу к соединению и измерить его прочность после применения нагрузки. Этот метод позволяет оценить качество соединения и прочность материалов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *