Уголок расходных материалов: стратегии для вертикальных

Apr 25, 2024

Авторы раздела «Расходные материалы» Роб Кольц и Нино Маскалько помогают читателю разобраться с проблемами производительности при использовании газовой дуговой сварки (GMAW), газовой вольфрамовой дуговой сварки (GTAW) и дуговой сварки с порошковой проволокой (FCAW) при вертикальной сварке нержавеющей стали. . Гетти Изображения

Вопрос: Мне была бы интересна любая информация о вертикальной сварке нержавеющих сталей. Ограничения на использование шестивалентного хрома не позволяют в большинстве мест использовать дуговую сварку с флюсовой проволокой (FCAW), а газовая дуговая сварка (GMAW) не очень хорошо работает в любом направлении для сварных швов с разделками. Что делают другие производители для повышения производительности и надежности?

Ответ: Нержавеющая сталь (SS) в целом создает ряд производственных трудностей: от обработки материалов до резки и сварки. Давайте сделаем краткий обзор того, что делает сталь нержавеющей.

Существует несколько различных групп нержавеющих сталей, но в целом углеродистая сталь становится нержавеющей сталью с минимальным добавлением 10,5% хрома по весу. Наиболее распространенной версией нержавеющей стали является аустенитная нержавеющая сталь, в которую входит около 8% никеля по весу. Это улучшает коррозионную стойкость, действует как аустенитный катализатор и значительно повышает ударную вязкость при криогенных применениях.

Семейство аустенитных SS, которые относятся к материалам с содержанием 18% хрома и 8% никеля, обеспечивают эффективную стойкость к окислению (ржавлению) и коррозии экологического или химического характера. Выбор конкретного типа нержавеющей стали зависит от ее способности обеспечивать необходимые механические свойства для условий эксплуатации. Они различаются в зависимости от концентрации продукта, диапазона рабочих температур или вязкости. Абразивные воздействия могут значительно снизить эффективность некоторых марок или типов нержавеющей стали в зависимости от рабочей температуры.

Что касается сварки, добавление хрома и никеля, а также других легирующих элементов также усложняет сварку нержавеющей стали. Эти элементы изменяют динамику сварочной ванны, одним из которых является текучесть, вызванная изменениями в передаче энергии дуги и поверхностном натяжении расплавленной сварочной ванны. По этим причинам сварка вертикально вверх (3G/F) или вертикально вниз становится более сложной задачей.

Первой целью при производстве сварных швов из нержавеющей стали является поиск подходящего присадочного металла, соответствующего предполагаемым условиям эксплуатации.

При необходимости следует принять во внимание использование защитного газа с учетом требуемых условий эксплуатации. Предполагая, что все эти условия выполнены, следующей целью является использование процесса сварки и присадочного металла, которые дадут вам возможность получить сварной шов без дефектов и оптимизировать скорость наплавки в процессе сварки.

Для большинства применений можно выбрать газовую вольфрамовую дуговую сварку (GTAW), GMAW или FCAW для процессов ручной сварки. GTAW производит одни из самых высококачественных сварных швов, но он очень медленный с точки зрения скорости наплавки и скорости перемещения, поэтому мы не будем рассматривать его в настоящее время. Конечно, при сварке на месте также можно использовать дуговую сварку защитным металлом (SMAW) в качестве потенциального решения для упрощения оборудования, но мы сосредоточимся на собственном производстве.

Поскольку нержавеющая сталь имеет разнообразный химический состав, в гораздо большей степени, чем углеродистые стали, то, что подходит для одной марки или типа, может не работать так же хорошо для другой марки. Конкретная марка основного материала нержавеющей стали, необходимая для условий эксплуатации, требует выбора присадочного металла, который соответствует требуемым механическим свойствам или превосходит их.

Распространенные проблемы при сварке в вертикальном направлении заключаются в том, что получаемые сварные швы имеют плохой внешний вид сварных швов, чрезмерное разбрызгивание, плохую сварку узлов сварного шва, недостаточное проваривание и размытый (или вогнутый) внешний вид. Вы все еще можете создать структурно прочный, герметичный сварной шов на тонких материалах, но в целом совокупность этих переменных может заставить производителей искать другие решения. Имейте в виду, что для материалов толщиной менее 3/16 дюйма сварка вертикально вниз является наиболее распространенным методом.

Если деталь, которую вы свариваете, невозможно безопасно расположить так, чтобы сварные швы находились в плоском или горизонтальном положении (1G/F или 2G/F), тогда единственным вариантом может быть 3G/F (вертикально вверх).