Каковы методы сварки и меры предосторожности при сварке труб из нержавеющей стали?

Сначала сварка труб из нержавеющей стали.

(1) Аргонодуговая сварка

Трубы из нержавеющей стали требуют глубокого проплавления, отсутствия оксидных включений и минимальной зоны термического влияния. Аргонодуговая сварка с защитой вольфрамового инертного газа отличается хорошей адаптируемостью, высоким качеством сварки и хорошими характеристиками проплавления. Продукция компании широко используется в химической, атомной и пищевой промышленности. Низкая скорость сварки является недостатком аргонодуговой сварки. Для повышения скорости сварки за рубежом разработаны различные методы. Среди них метод сварки с использованием нескольких электродов и нескольких горелок превратился из одного электрода и одной горелки в многоэлектродный метод с несколькими горелками, используемый в производстве. В 1970-х годах в Германии впервые был принят метод расположения нескольких горелок по прямой линии вдоль направления сварки для формирования длинного распределения теплового потока, что значительно повысило скорость сварки. Как правило, аргонодуговую сварку трехэлектродной горелкой применяют для стальных труб с толщиной стенки S≥2 мм. Скорость сварки в 3-4 раза выше, чем у одной горелки, а также улучшается качество сварки. Аргонодуговая сварка в сочетании с плазменной сваркой позволяет сваривать стальные трубы с более толстыми стенками. Кроме того, добавление 5-10% водорода в аргон и использование высокочастотного импульсного сварочного источника питания также может увеличить скорость сварки. Многогорелочная аргонодуговая сварка подходит для сварки труб из аустенитной и ферритной нержавеющей стали.

(2) Высокочастотная сварка

Высокочастотная сварка используется при производстве сварных труб из углеродистой стали более 40 лет, но ее применение для труб из нержавеющей стали является относительно новым. Экономическая эффективность делает продукцию более широко используемой в отделке зданий, бытовой технике и механических конструкциях. Высокочастотная сварка имеет более низкое энергопотребление и позволяет достичь более высоких скоростей сварки стальных труб из разных материалов, наружных диаметров и толщины стенок. По сравнению с аргонодуговой сваркой максимальная скорость сварки более чем в 10 раз выше. Следовательно, он имеет более высокую производительность при производстве труб из нержавеющей стали общего назначения. Из-за высокой скорости сварки удаление заусенцев со сварной стальной трубы затруднено. В настоящее время трубы из нержавеющей стали, сваренные высокочастотной сваркой, пока не применяются в химической и атомной промышленности, что является одной из причин. С точки зрения сварочных материалов, высокочастотная сварка позволяет сваривать различные типы труб из аустенитной нержавеющей стали. Между тем, разработка новых марок стали и достижения в методах формовки и сварки также привели к успешной сварке ферритных марок нержавеющей стали, таких как AISI409.

(3) Технология комбинированной сварки

Различные методы сварки труб из нержавеющей стали имеют свои преимущества и недостатки. Как использовать сильные стороны и уменьшить недостатки, а также объединить несколько методов сварки для формирования новых сварочных процессов, отвечающих требованиям людей к качеству и эффективности производства сварных труб из нержавеющей стали, - это новая тенденция в развитии технологии сварных труб из нержавеющей стали. К комбинированным методам сварки относятся: аргонодуговая сварка плюс плазменная сварка, высокочастотная сварка плюс плазменная сварка, высокочастотный предварительный нагрев плюс аргонодуговая сварка тремя горелками и высокочастотный предварительный подогрев плюс плазма плюс аргонодуговая сварка. Комбинированная сварка значительно повышает скорость сварки. Для комбинированных стальных труб, сваренных с применением высокочастотного предварительного подогрева, качество сварного шва сравнимо с качеством сварки обычной аргонодуговой и плазменной сваркой. Операция сварки проста, вся сварочная система легко автоматизируется, а эту комбинацию легко интегрировать с существующим высокочастотным сварочным оборудованием, что приводит к низким инвестиционным затратам и хорошей выгоде.

Во-вторых, термообработка труб из нержавеющей стали.

Во всем мире для термообработки труб из нержавеющей стали обычно используются печи непрерывного действия с защитными газами. Эти печи используются для промежуточной термообработки в процессе производства и для окончательной термообработки готовой продукции. Поскольку они создают яркую, неокисляющуюся поверхность, традиционный процесс травления исключается. Этот процесс термообработки улучшает качество стальных труб и предотвращает загрязнение окружающей среды, вызванное травлением.

В соответствии с современными мировыми тенденциями яркие печи непрерывной термообработки в основном делятся на три типа:

(1) Яркая печь для термообработки с роликовым подом

Этот тип печи подходит для термообработки крупногабаритных стальных труб с производительностью более 1,0 тонн в час. Можно использовать водород высокой чистоты, разложившийся аммиак и другие защитные газы. Для быстрого охлаждения стальных труб можно установить конвекционную систему охлаждения.

(2) Печь для яркой термообработки с сетчатым поясом

Этот тип печи подходит для тонкостенных прецизионных стальных труб небольшого диаметра с производительностью примерно от 0,3 до 1,0 тонны в час. Он может обрабатывать стальные трубы длиной до 40 метров, а также спиральные капиллярные трубки. (3) Печь для яркой термообработки муфельного типа: Стальные трубы монтируются на непрерывной стойке и нагреваются внутри муфельной трубы. Этот процесс позволяет обрабатывать высококачественные тонкостенные стальные трубы малого диаметра при относительно низких затратах, с часовой производительностью около 0,3 тонны и более.

В-третьих, влияние активатора сварки TIG на формирование сварного шва нержавеющей стали.

Сварка TIG нашла широкое применение в производстве. Он может производить высококачественные сварные швы и обычно используется для сварки цветных металлов, нержавеющей стали и сверхвысокопрочной стали. Однако сварка TIG имеет такие недостатки, как неглубокое проплавление (<3 мм) и низкая эффективность сварки. Для толстых листов необходима обработка фасок и многопроходная сварка. Хотя увеличение сварочного тока может увеличить проплавление, увеличение ширины сварного шва и объема сварочной ванны намного больше, чем увеличение провара.

В последние годы активные методы сварки TIG привлекли внимание всего мира. Эта технология предполагает нанесение на поверхность сварного шва перед сваркой слоя активированного флюса (так называемого активатора). При тех же характеристиках сварки по сравнению с обычной сваркой TIG можно значительно увеличить проплавление (до 300%). При сварке листов толщиной 8 мм можно добиться большой глубины провара или полного сварного шва за один проход без снятия фаски. Для тонких пластин тепловложение можно уменьшить без изменения скорости сварки. В настоящее время сварка A-TIG может использоваться для сварки нержавеющей стали, углеродистой стали, сплавов на основе никеля и титановых сплавов. По сравнению с традиционной сваркой TIG, сварка A-TIG может значительно повысить производительность, снизить производственные затраты и минимизировать сварочную деформацию, демонстрируя большие перспективы для будущих применений. Ключевым фактором при сварке A-TIG является выбор состава активатора. Обычно используемые активаторы включают оксиды, хлориды и фториды, причем для разных материалов требуются разные составы активаторов. Однако из-за важности этой технологии состав и рецептура активаторов запатентованы как в PWI, так и в EWI, и о них редко сообщается в публичных публикациях. Современные исследования сварки A-TIG в основном сосредоточены на механизме действия активаторов и технологии применения активированной сварки.

В настоящее время активаторы, разрабатываемые и используемые внутри страны и за рубежом, в основном делятся на три категории: оксиды, фториды и хлориды. Ранние активаторы, разработанные PWI для сварки титановых сплавов, представляли собой в основном оксиды и хлориды. Однако хлориды очень токсичны, что препятствует их широкому распространению. В настоящее время активаторы, используемые за рубежом для сварки нержавеющих и углеродистых сталей, представляют собой преимущественно оксиды, а для титановых сплавов содержат определенное количество фторида.

Влияние однокомпонентных активаторов на формирование сварного шва нержавеющей стали:

1. Для сварных швов, покрытых активатором SiO2, по мере увеличения количества покрытия SiO2 ширина шва постепенно сужается, а кратер становится длиннее, уже и глубже. Усиление сварного шва сзади увеличивается. На стыке участков с активатором и без активатора наблюдается скопление большего количества сварочного металла. Среди всех активаторов наибольшее влияние на формирование сварного шва оказывает SiO2.

2. Активаторы NaF и Cr2O3 мало влияют на формирование сварного шва. С увеличением количества покрытия ширина шва существенно не меняется, а кратер заметно не меняется. По сравнению со швами без активаторов ширина шва существенно не меняется, но кратер становится больше.

3. С увеличением количества покрытия TiO2 внешний вид сварного шва существенно не изменился, а кратер дуги не показал явных изменений, как и в случае без активатора. Однако полученная поверхность сварного шва была относительно гладкой и ровной, без подрезов, а формирование шва было лучше, чем без активатора.

4. Активатор CaF2 оказал существенное влияние на формирование сварного шва. С увеличением количества покрытия CaF2 качество сварного шва ухудшалось с небольшими изменениями в кратере дуги и ширине сварного шва. Однако с увеличением содержания CaF2 появлялись подрезы и другие дефекты.

5. Что касается влияния на глубину провара, по сравнению со случаем без активатора, все пять упомянутых выше активаторов могут увеличить глубину провара, причем глубина провара соответственно увеличивается с увеличением количества покрытия. Однако когда количество покрытия достигло определенного значения, увеличение глубины проникновения достигло насыщения; дальнейшее увеличение количества покрытия привело к уменьшению глубины проникновения.