У легированной стали четыре основных вида и множество марок. При этом каждая отрасль использует прокат со столь специфическими характеристиками, что их взаимозаменяемость невозможна. Количество электродов, применяемых для соединения металлических деталей, тоже немало.
Наша задача: подобрать пару «нержавейка – электрод» так, чтобы сделать сварочный шов долговечным, герметичным и опрятным внешне. Для этого нужно разобраться в их технических параметрах и химическом составе.
На что способна нержавеющая сталь
Среди физических свойств этого металла остановимся на тех, которые важны для сваривания.
- Коррозийная стойкость
Противостоять влиянию воздуха, воды, растворов солей, отдельных кислот и других агрессивных сред нержавейке помогает хром, покрывающий поверхность сплава специальной оксидной пленкой. Его содержание может доходить до 30%, а, если к ним добавить от 4% никеля и 0,8% титана, уровень защиты станет еще выше.
В то же время максимальные доли легирующих добавок не выгодны, поскольку приводят к противоположному результату. При повышенных температурах по краям сварочного шва хром трансформируется в легкорастворимый карбид. Возникает межкристаллитная коррозия: прочность стыковки нарушается, появившиеся очаги ржавчины могут дать течь.
- Низкая теплопроводность
При зажженной дуге отвод тепла с места сцепления металлических деталей затруднен, что чревато пропаленным насквозь материалом.
- Повышенный коэффициент линейного теплового расширения
При нагревании легированные сплавы расширяются, при снижении температуры дуги – сжимаются до своих изначальных размеров. Процесс осложняется тем, что во время сварки расширение изделий идет скачкообразно, по мере остывания они могут покоробиться, а стыки утратить герметичность.
- Склонность к окислению
Если в сварочную ванну проникнет кислород, незамедлительно начнет выделяться углерод и формирующийся шов покроется крупными порами.
Электроды по нержавейке: расшифровка маркировки
Согласно золотому правилу выбора электродов, его покрытие должно быть изготовлено из того же (или близкого по химическим и техническим свойствам) материала, который вы собираетесь варить. Тогда стыковка металла и стержня будет прочной.
Возникающее внутреннее напряжение делает сварочный шов хрупким и предрасположенным дать течь. Поэтому использовать простые проводники стоит ограниченно. Предпочтительнее варить изделия из нержавеющей стали штучными (покрытыми) электродами с легирующими добавками. Они различаются по виду покрытия.
С рутиловым покрытием.
- в основе лежит природный концентрат рутила (двуокиси титана);
- среди преимуществ: стабильная дуга на обоих вида тока, высокая влагостойкость, отсутствие вредоносных испарений;
- основной недостаток – мало марок, пригодных для работы с высоколегированной сталью. Это, скажем, АНВ-29 и ESAB OK 67.60.
С основным покрытием.
- состав базируется на карбонатах кальция и магния;
- соединяют изделия из высоколегированных сталей, которые испытывают серьезные нагрузки и высокие температуры, а также толстые металлы;
- минусами являются повышенная восприимчивость к влаге и склонность к залипанию;
- главный плюс: швы с высокой коррозийной прочностью.
Рассмотрим характеристики наиболее распространенных марок этого вида, в том числе важные параметры прочности: ударную вязкость и относительное удлинение.
| Марка электрода | Что сваривают | Особенности | Диапазон диаметра, мм | Металл шва
|
|
| Ударная вязкость Дж/см² (кг/см²) | Относительное удлинение, % | ||||
| ЦЛ-11 | Хромоникелевые стали | — Образуют швы, стойкие к влиянию азотной и фосфорной кислоты. Это позволяет, к примеру, применять стержни при варке деталей для котлов.
— Хорошая изоляция сварочной ванны перекрывает доступ воздуху. |
2,0-5,0 | 80 (8) | 22 |
| НЖ-13 | Стали с высоким процентом хрома, никеля и молибдена. Детали из пищевой нержавейки | — Электроды обработаны раствором от окисления: их используют, когда сварочную область не удается защитить от выбросов кислорода.
— Шлак отслаивается сам собой с остывшего шва. |
2,0-5,0 | 70 (7) | 22 |
| ОЗЛ-8 | Хромоникелевых стали | — Выполняют работу в четырех положениях.
— Не требуются особые меры для борьбы с межкристаллитной коррозией. |
2,0-5,0 | 160 (16) | 41 |
| ОЗЛ-6 | Жаростойкие и хромистые стали. Нержавейку с углеродистыми сталями | — Минимальное разбрызгивание металла.
— Не подходит для создания вертикальных швов. |
3,0-5,0 | 100 (10) | 33 |
Рядом с названием электрода производители ставят строчку из букв и цифр — маркировку. Она включает в себя вид проводника, его диаметр, назначение, коэффициент толщины покрывающего слоя, индекс по ГОСТу, тип тока, возможные положения для работы и характеристику покрытия.
К примеру, в маркировке ЦЛ-11 — Э-08Х20Н9Г2Б буква Э означает проведение дуговой сварки электродом; 2 – диаметр; 0 – работу на постоянном токе с обратной полярностью; Н – нанесение поверхностных слоев наплавкой; Г – максимальную толщину покрытия; 2 – варку в трех позициях из четырех. Исключение — вертикаль сверху — вниз; Б – основной вид покрытия. Чтобы облегчить выбор проводника, также приводим таблицу их совместимости с типами нержавеющей стали.
| Марка электрода | Марка металла (и подобные им) |
| ЦЛ-11 | 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Б, 08Х18Н12Т, 12Х18Н9Т |
| НЖ-13 | 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13МЗТ, 08Х21Н6М2Т |
| ОЗЛ-8 | 08Х18Н10, 12Х18Н9, 08Х18Н10Т |
| ОЗЛ-6 | 08Х18Н10, 03Х18Н11, AISI 304, 20Х23Н18, 20Х23Н13 |
Знакомство с инвертором
В ходе работы сварочного инвертора ток и напряжение проходят многоступенчатые преобразования, благодаря чему материал присадки глубже закрепляется в нержавеющей стали и швы получаются гладкими и непроницаемыми. Агрегат оснащен рядом полезных функций:
- при включении т.н. форсажа электрической дуги сила тока автоматически увеличивается и электрод мгновенно зажигается;
- при коротком замыкании ток самостоятельно падает до минимальных значений. Это не дает проводнику залипать при контакте с нержавейкой;
- каждая модель имеет свой срок непрерывной работы (ПВ). Так, при 50% ПВ вы можете варить примерно пять минут из десяти.
Настройку параметров аппарата и размер электрода задает диаметр легированной стали. Чем он больше, тем крупнее используют проводник.
| Толщина металла, мм | Диаметр электрода, мм | Напряжение, V | Сила тока, A |
| 1,5 | 2 | 13 | 40-60 |
| 3 | 3 | 15 | 75-85 |
| 4 | 3 | 16 | 90-100 |
| 6 | 4 | 18 | 140-150 |
Варка электродами
Выгоды и недочеты. С помощью электродов в домашних мастерских и на мелких производствах стыкуют сделанные из нержавейки небольшие металлоконструкции, трубы, различные емкости, садовый инвентарь и автомобильные запчасти, а также наплавляют поврежденные изделия. Сварщики мирятся с тем, что:
- скорость сварки замедлена;
- готовый шов нужно очищать от шлака.
Но выгод все же больше:
- инверторы портативны, просты в обслуживании, недороги;
- небольшие габариты отдельных моделей дают возможность варить в труднодоступных местах;
- с электродами определенных марок можно соединять разные виды легированных сталей;
До, в процессе, после
- Металлической щеткой очищаем место будущей сварки от следов краски и загрязнений. Края стыка обезжириваем растворителем. На стык наносим средство от налипания брызг.
- Предварительная поверхностная прокалка электродов облегчит сваривание и поспособствует крепости шва.
- Устанавливаем обратную полярность. Электродугу зажигаем немного сбоку от зоны стыка и, удерживая на максимально коротком расстоянии, плавно подводим к нему. Короткая дуга не дает шву перегревать материал.
- Стержень водят под углом сорок — шестьдесят градусов к металлической поверхности. Наклон делают или вдоль перемещения расходника, или в обратную сторону.
- При соединении деталей из нержавейки диаметром один — два миллиметра зазор не делают. Напротив, их края тесно прижимают друг к другу.
- Стыковку толстых сталей (от четырех миллиметров и выше) начинают с разделки концов под наклоном сорок пять градусов, а затем формируют зазор в несколько миллиметров, чтобы расплавленный металл направлялся прямо к основанию шва.
- Готовый сварочный шов остужаем прокладками из меди.
- Во избежание вмятин от ударов на еще мягкой нержавейке выжидаем около пяти минут и отбиваем шлак.
- Совершенствуем внешний облик шва, зачищая его жесткими стальными щетками, пескоструйным аппаратом, а также шлифуя и полируя.
Кроме того, примените пассивацию – покройте стальную плоскость веществом, которое образует предохраняющий слой из оксида хрома. И травление – растворите в кислоте окалину, способную вызвать ржавчину. Этим вы поддержите и укрепите антикоррозийные свойства сваренных деталей из нержавеющей стали.
