смотреть статью в виде pdf 
В этой статье, отвечая на вопросы читателей, мы сосредоточимся на проблеме сварки трубопроводов из высоколегированной нержавеющей стали TIG, и это будет первая часть серии статей по сварке труб.
Хотя производство труб из металлов высокой формы (медь, свинец) было освоено много веков назад, начало производства стальных труб восходит к первой половине девятнадцатого века. Основным стимулом для развития технологии стальных труб стала первая в мире установка для легких газов, построенная в Лондоне около 1815 года. Он был сделан из стволов винтовок (из наполеоновских войн), соединенных с нитью. Впоследствии, сильное промышленное развитие требовало более высоких и более высоких эксплуатационных параметров, чем у трубных установок - как на ближнем, так и на дальнем расстоянии. Сегодня многие виды труб изготавливаются очень высокого качества из различных материалов со строго определенным применением. Однако все еще остается проблема умелого объединения этих труб в одно функциональное целое.
Невозможно обсудить все проблемы, связанные со сваркой стальных труб из-за объема материала. В этом выпуске «Журнала Установщика», отвечая на вопросы читателей, мы сосредоточимся на вопросах сварки высоколегированных трубопроводов из нержавеющей стали с использованием метода TIG, и это будет первая часть серии статей по сварке труб.
Самые чистые методы
Сварка трубопроводов из нержавеющей стали требует использования самых «чистых» методов сварки. Среди обычно используемых в качестве таковых следует рассматривать метод TIG (сварка вольфрамовым электродом с инертным газом в среде инертного газа - главным образом, аргона). Присутствие таких элементов, как никель, хром, молибден и другие, в высоколегированной стали усложняет сварку и требует специальной обработки и внимания до, во время и после сварки.
Рис. 1. Способ заполнения аргона пространствами внутри сварных труб (а), газовой линзой и удлинением электрода снаружи сопла защитного газа (б).
При работе с высоколегированной нержавеющей сталью мы должны соблюдать один основной принцип, а именно - избегать контакта высоколегированной нержавеющей стали с «черной» сталью. Известны случаи, когда даже деликатное протирание угловой шлифовальной машины гайкой из нержавеющей стали приводило к очень быстрой коррозии поверхности.
Подготовка и сварка
В качестве защитных газов в методе TIG мы можем использовать только инертный газ (аргон, гелий или смеси этих газов). В случае сварки нержавеющей стали мы будем использовать чистый аргон. Нержавеющая сталь очень чувствительна к окислению при высоких температурах, сопровождающих процесс сварки. В частности, легирующие элементы подвергаются окислению, обеспечивая его высокую коррозионную стойкость, и тогда сталь теряет эту стойкость. Поэтому, когда мы заботимся об очень высоком качестве (чистота, коррозионная стойкость) сварных соединений, мы должны обеспечить точную защиту не только жидкой металлической ванны, но и нагрева до высокой температуры основного материала, как на лицевой поверхности, так и на поверхности сварного шва. На практике, в условиях мастерской, когда у нас нет специальных заглушек, разделяющих пространство, в котором происходит сварка, мы можем защитить ребро следующим образом. Мы склеиваем оба конца сварных труб алюминиевой лентой, через один конец вводим аргон в пространство трубы и поддерживаем постоянный поток аргона через это пространство (фото 1а).
Рис. 2. Способ скашивания кромок труб перед сваркой.
Мы должны помнить, чтобы не создавать избыточное давление (газ должен иметь возможность свободно выходить из сварочного пространства) в пространстве труб. В противном случае возникнут проблемы с «закрытием сварного шва». С лицевой стороны жидкий металл защищен газом, вытекающим из сопла сварочной горелки. Тогда лучше дополнительно использовать газовую линзу, которая обеспечивает ламинарный поток защитного газа (фото 1b). Мы должны помнить, чтобы защитить зону сварки от порывов ветра, продувающих газовую защиту, удерживая газовую рукоятку дольше после выключения дуги (время продувки после выключения дуги не менее 5 секунд) и удерживая расплавленный конец вторичного провода в зоне защитного газа. Для сварки сталей TIG используйте вольфрамовый электрод с добавкой оксида тория (наконечник электрода, окрашенный в красный цвет), который подключен к отрицательному полюсу постоянного тока. Диаметр электрода выбирается в зависимости от используемых текущих параметров (предполагается, что диаметр электрода составляет около 70 А / мм). Наконечник электрода заострен так, что угол конического наконечника электрода составляет около 20-30 °. Острый наконечник электрода должен быть слегка тупым, чтобы он не плавился во время сварки. Обостряйте электрод так, чтобы царапины на его поверхности были расположены параллельно его оси. Электрод вытягивают из держателя на расстояние примерно 3 диаметра электрода от сопла защитного газа (фото 1b).
фасок
Чтобы гарантировать, что вся толщина стенки трубы расплавлена, нам нужно скосить ее края. Скос не требуется, если толщина стенки трубы не превышает 3 мм. Края труб скошены под V с углом открытия канавки 60 ° и зазором между сварными элементами, равным примерно 1-2 мм, как на рисунке 2. Элементы, подготовленные перед установкой соединения, должны быть расположены друг над другом. Для этого выполняются прихваточные швы в количестве 4 по периметру (в случае труб малого диаметра достаточно 3 прихваточных швов).
Рис. 3. Сравнение поверхности сварного соединения сразу после сварки и после травления с помощью Antox 71 E Plus.
Нельзя недооценивать проблему прихваточных сварных швов, потому что их качество влияет на процесс сварки и конечное качество сварного шва. Перед сваркой мы также должны обеспечить высокую чистоту как кромок основного материала, так и самого связующего. Самый простой и часто достаточный метод для достижения чистоты - это протереть поверхность тканью, смоченной в ацетоне. К сожалению, когда элемент не может вращаться во время сварки, сам процесс очень труден, потому что сварка происходит во всех положениях. В случае горизонтального расположения труб сварка начинается с нижней части одной стороны, а с другой стороны, до прихваток, которые - если это возможно - мы расплавляем или режем и продолжаем сварку до тех пор, пока «сварной шов не будет закрыт».
Очистка сварного шва после сварки
Сварные швы, несмотря на защиту инертного газа, обесцвечиваются и слегка окисляются. К сожалению, окисленные поверхности теряют коррозионную стойкость и поэтому должны быть удалены. Удаление производится с помощью щеток (тогда можно использовать только проволочные щетки с проволокой из нержавеющей стали.) Примечание: проволочные щетки из обычной «черной» стали не допускаются. Еще одним методом удаления оксидных покрытий с поверхности элементов в зоне сварки является их травление. Для этой цели используются специальные кислотные химические реагенты. Поверхность после травления пятнистая (фото 3). Мы должны помнить об очень тщательном удалении используемого реагента с протравленной поверхности. Операция очистки поверхности после процесса сварки может рассматриваться как заключительная, связанная с процессом сварки.
В следующем выпуске мы более подробно рассмотрим сварку MAG труб из нелегированной стали.
Доктор Инь. Мацей Рожанский
