Какими электродами варить нержавейку: выбор и технология

Соединения из нержавеющей стали требует особого подхода. Коррозионная стойкость, жаропрочность, устойчивость к агрессивным средам – обусловлены наличием хрома, никеля, молибдена и других элементов. Именно эти добавки и определяют специфику производства работ.

Для ручного дугового метода сваривания этих сплавов подходят оба типа полярности, но с оговорками:

• Постоянный ток (DC) обратной полярности (на детали, земле “–”). Плюсы: более стабильный процесс, меньшее разбрызгивание ванны, лучшее формирование наплавки, меньший риск перегрева зоны наплавки. Оптимальный выбор для большинства работ, особенно на инверторах. Минусы: требует более дорогого оборудования (инвертор или выпрямитель).
• Переменный ток (AC). Плюсы: можно использовать с более простыми и дешевыми трансформаторными, (переменными) аппаратами. Минусы: дуга менее стабильна, выше разбрызгивание, сложнее получить аккуратный шов, выше риск дефектов. Требует расходников со специальным покрытием, стабилизирующим дугу на AC.

Почему нержавейка так “капризна” при сварке?

1. Низкая теплопроводность (в 4 раза ниже, чем у углеродистых марок): Сплав в зоне сваривания прогревается быстрее и сильнее. Решение: Уменьшать сварочный ток на 10-15% по сравнению с аналогичными толщинами обычных сталей.

2. Высокий коэффициент теплового расширения. Решение: Тщательный подбор режимов, правильная подготовка кромок, иногда – предварительный нагрев.

3. Риск выгорания легирующих элементов: хром, никель, а также другие ценные добавки могут “испаряться” или окисляться при перегреве.
   Решение: Использование материалов с особым составом, защищающим рабочую зону, процесс на минимально возможной энергии.
4. Опасность межкристаллитной коррозии. Решение: Использование присадок с повышенным содержанием легирующих элементов (особенно титана, ниобия), стабилизирующих структуру. Быстрое охлаждение шва после сварки (если это допустимо для конкретной серии).

Можно использовать с более простыми и дешевыми трансформаторными, (переменными) аппаратами.

Минусы: Дуга менее стабильна, выше разбрызгивание, сложнее получить аккуратный шов, выше риск дефектов. Требует расходников со специальным покрытием, стабилизирующим дугу на AC.

Ключевой вопрос: Какими электродами варить НЖ марки?

Специальные материалы для ВЛ сплавов имеют стержень из высоколегированной проволоки, а покрытие основного (реже – рутилового) типа. Покрытие создает защитную газовую атмосферу и шлак, предохраняющий расплавленный состав от воздуха и стабилизирующий наплавку.

Основные и наиболее распространенные:

1. ЦЛ-11 (ГОСТ Э-08Х19Н9Г2Б):

• Назначение: Универсальное решение для сварки хромоникелевых сталей Х18Н9, Х18Н10Т, Х17Н14М2 и их аналогов (AISI 304, 316 и др.).
• Особенности: Обеспечивает высокую стойкость наплавленного валика к межкристаллитной коррозии. Шлак легко отделяется. Варит во всех положениях. Работает на обратной полярности (DC-). Некоторые производители предлагают AC/DC.
• Где применяется: Пищевая промышленность, химическое, общее машиностроение. Один из самых популярных наименований.

2. ОЗЛ-8 (ГОСТ Э-07Х20Н9):

• Назначение: для особо ответственных конструкций из Х18Н10, Х18Н12Б и их аналогов (304L, 321, 347), работающих в высокоагрессивных средах (кислоты, щелочи).
• Особенности: Наплавленный металл обладает высокой стойкостью к общей, а также межкристаллитной коррозии. Шов плотный, без пор. Работает на DC-.

3. НЖ-13 (ГОСТ Э-04Х20Н10Г2М2Б):

• Назначение: Для работы со сталями с повышенным содержанием никеля и молибдена (это Х17Н13М2Т, Х17Н15М3Т, 316, 316L, 316Ti, 317), а также разнородных соединений (коррозионностойкая + углеродистая сталь). Хорош для жаропрочных деталей.
• Особенности: Обеспечивает высокую пластичность и ударную вязкость валиков, стойкость к МКК и питтинговой коррозии. Работает на DC- обратной полярности. Шлак отделяется труднее, чем у ЦЛ-11.

4. ОЗЛ-6 (ГОСТ Э-10Х25Н12Г2):

• Назначение: Для особо жаростойких и жаропрочных панелей (Х23Н13, Х20Н20С2, Х25Н20, 309, 310), а также для наплавки износостойких слоев и сварки разнородных марок (нержавеющая + углеродистая или низколегированная).
• Особенности: Наплавленный слой устойчив к окислению при температурах до 1000°С. Работает на DC- и AC (проверяйте у производителя!). Требуют строгого соблюдения технологии

Как варить «нержу» электродом: практические шаги (на примере инвертора DC)

Подготовка:

• Зачистка: Тщательно очистите кромки свариваемых деталей от грязи, масла, краски металлической щеткой (лучше из нержавеющей стали) или шлифовальной машинкой. Как показала практика, жировые загрязнения – частая причина пористости шва.
• Разделка кромок: При толщине металла от 3-4 мм. необходима разделка кромок для полного провара. Угол раскрытия примерно 60-70°.
• Прихватки: Для тонкого металла (до 2 мм) и сложных конструкций предварительно сделайте короткие прихватки через 50-100 мм.

Настройка аппарата:

• Полярность: установите обратную полярность (DC-, электрод на “+”).
• Ток: выставьте силу тока ниже на 10-20%, чем для аналогичной толщины углеродистой стали. Ориентировочные значения:

Важно: Точные настройки зависят от марки, положения сварки, конкретного инвертора. Смотрите рекомендации производителя на упаковке электродов. *Опытные сварщики отмечают, что лучше начинать с нижнего значения диапазона и корректировать по ходу.

Процесс работы:

• Дуга: Ведите электродную присадку на максимально короткой дистанции от заготовки. Это снижает риск окисления и насыщения азотом.
• Угол: Держите стержень под углом 70-80° к поверхности шва.
• Скорость: Двигайтесь с равномерно, обеспечивая хорошее формирование валика без подрезов и чрезмерного усиления.
• Направление: По возможности ведите стержень “углом вперед”.
• Кратер: В конце валика сделайте “замок” – немного задержите дугу или вернитесь назад на 5-10 мм.
• Охлаждение между проходами: при многопроходных валиках давайте детали остыть до температуры примерно 100°С перед наложением следующего слоя. Исследования подтверждают, что это снижает риск перегрева и межкристаллитной коррозии.

Завершение:

• Очистка шлака: дождитесь остывания шва (несколько минут), затем аккуратно обстучите шлак молоточком и очистите наплавку металлической щеткой. Шлаковая корка на нержавейке часто отделяется хуже, чем на обычной стали.
• Контроль качества: визуально проверьте наплавку на отсутствие трещин, пор, подрезов, непроваров.

Сварка нержавейки с черным металлом

Соединение коррозионностойкой стали с углеродистой или низколегированной сталью – сложная задача из-за разного состава и коэффициента теплового расширения.

Материалы

Используйте электродные присадки, специально предназначенные для разнородных соединений, например:

• ОЗЛ-6: Служит, в том числе, для сваривания неопределенных марок стали, разнородных элементов (нержавейка + чермет, чугун + нержавейка). Варит практически “всё со всем”.
  Технология: тщательно очищайте кромки. Основной шов накладывайте со стороны нержавейки, чтобы минимизировать перемешивание металлов. Как показала практика, сварка TIG (аргоном) вольфрамовым электродом часто дает лучший результат для таких соединений.

Критерии выбора материала

При выборе ориентируйтесь на:

• Марку свариваемой стали. Главный критерий. Определите ее по маркировке (Х18Н10Т, AISI 304 и т.д.) или назначению детали.
• Условия эксплуатации шва. Будет ли он работать под нагрузкой, в агрессивной среде, при высоких температурах?
• Тип сварочного аппарата (DC/AC). Убедитесь, что выбранный материал подходит для вашего оборудования.
• Положение соединения. Некоторые электроды лучше работают в нижнем положении, другие – универсальны. Репутация производителя и наличие сертификатов: Отдавайте предпочтение проверенным брендам.

Вывод

Сваривание высоколегированной марки, материалами для ММА – выполнимая задача при условии понимания особенностей металла, плюс – строгое соблюдение технологии. Ключ к успеху – правильный выбор электродной присадки (ЦЛ-11, ОЗЛ-8, ОЗЛ-6 и т.д.). Точная настройка режимов (постоянный ток обратной полярности предпочтителен) чистота кромок, аккуратное ведение короткой дуги. Используйте только специализированные материалы для нержавейки – вы получите прочное, надежное и коррозионностойкое сварное изделие.