Проблема выгорания легирующих элементов при повышенном тепловложении при сварке труб из аустенитной нержавеющей стали и пути её решения
В процессе кристаллизации сварочной ванны при сварке аустенитной нержавеющей стали происходит только одно кристаллизационное преобразование - металл сварного шва переходит из жидкого состояния в твердое, тогда как в сварных швах углеродистой или низколегированной стали возможно вторичное кристаллизационное преобразование (так называемое фазовое преобразование в твердом состоянии). В связи с этим в сварных швах из нержавеющей стали после затвердевания металл сохраняет аустенитную структуру, которая при охлаждении до комнатной температуры лишь подвержена росту зерен. Следует обратить внимание, что и после завершения затвердевания металл сварного шва остывает постепенно, оставаясь при этом на относительно высоких температурах, что способствует дальнейшему росту зерен.
Как показывает практика, для ускорения производственного процесса строительно-монтажные организации или сами сварщики могут прибегать к увеличению тепловложения для повышения производительности и ускорения плавления сварочного материала. Хотя это решение на первых порах кажется выгодным с точки зрения производительности, на деле оно приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик сварного шва. Основная проблема заключается в том, что при увеличении тепловложения начинается выгорание легирующих элементов.
Проблема окисления при избыточном тепловложении
Если сварочный ток слишком велик, сварочное тепловложение становится чрезмерным. Это может привести к перегреву основного металла и выгоранию полезных легирующих элементов в сварочной проволоке или электроде. В процессе плавления сварочной проволоки или электрода под воздействием тепла сварочной дуги расплавленный металл поступает в сварочную ванну. Однако при чрезмерном тепловложении легирующие элементы могут сгорать еще в зоне действия дуги. Если же сварочная ванна находится на высоких температурах длительное время, выгорание легирующих элементов продолжается уже в самой ванне. Более того, металл сварного шва на финальных этапах затвердевания также может подвергаться окислению из-за долгого пребывания на высоких температурах. Пример процесса окисления при сварке аустенитной нержавеющей стали методом аргонодуговой сварки с добавлением кислорода в аргон показан на рисунке ниже.
С увеличением содержания кислорода в защитном газе (аргоне) наблюдается усиление окисления сварного шва.
Особенно заметны различия в яркости, оттенке и ширине оксидного слоя от позиции 1 до 10, где при высоких концентрациях (от 500 ppm и выше) начинается значительное окисление поверхности, что критично для сварки чистовых труб в пищевой, фармацевтической и других чувствительных отраслях.
Проблемы, возникающие вследствие избыточного тепловложения при сварке, зачастую невозможно выявить методами неразрушающего контроля. Это создает потенциальную угрозу для сварных конструкций и деталей, особенно таких, которые используются в качестве емкостей или трубопроводов для хранения и транспортировки высокотемпературных, высоконапорных и агрессивно коррозионных сред.
Решение: Автоматическая сварочная головка серии MWF
Решением данной проблемы может стать использование профессионального оборудования — такое, как серия закрытых орбитальных сварочных машин MWF. Эти аппараты, созданные специально для сварки тонкостенных труб из нержавеющей стали, отличаются компактным дизайном и реализуют технологию односторонней сварки с двухсторонним проваром. Это делает их популярным выбором для установки трубопроводов в пищевой, фармацевтической, биоферментационной, водоочистной, холодильной и контрольно-измерительной промышленности. Использование данного оборудования эффективно предотвращает проблемы, вызванные избыточным тепловложением.
Эти сварочные машины эффективно решают проблему избыточного тепловложения. Они изготовлены с использованием импортных комплектующих из Германии, обладают лёгкой и прочной конструкцией, высокой точностью, надёжностью и устойчивостью. Полное водяное охлаждение корпуса, четырёхканальная газовая защита сварочной головки, высокая ПВ (продолжительность включения) и стабильность дуги делают эти аппараты идеальными для автоматической сварки чистовых труб из аустенитной нержавеющей стали диаметром от 4 до 168 мм и толщиной стенки до 3 мм.
Основные характеристики и преимущества оборудования:
Процесс сварки полностью контролируется компьютерной системой с цифровым управлением. Встроенная база данных по параметрам сварки позволяет оператору легко освоить работу с аппаратом и быстро достичь оптимального результата. Оборудование при необходимости автоматически адаптируется к различным материалам, обеспечивая стабильный процесс сварки, высокое качество шва и отсутствие вредных примесей. Аппараты соответствуют стандартам санитарной безопасности и позволяют проводить эндоскопический контроль сварных швов изнутри труб.
Эта серия профессионального оборудования существенно упрощает процесс сварки, устраняет нестабильность, снижает вероятность производственных дефектов, а также уменьшает потребность в доработках и увеличивает производительность минимум на 30%, что приводит к значительному сокращению затрат на рабочую силу. Аппараты серии MWF доказали свою надежность в условиях длительной эксплуатации и заслужили высокую оценку от клиентов.
Доступные модели и соответствующие диаметры труб:
- MWF-12: диаметры от 3,17 до 12,7 мм
- MWF-40: диаметры от 6,35 до 38,1 мм
- MWF-80: диаметры от 12,7 до 76,2 мм
- MWF-120: диаметры от 19,05 до 114,3 мм
- MWF-168: диаметры от 50,8 до 168 мм
Типы сварки, поддерживаемые оборудованием:
- Прямая труба — прямая труба
- Прямая труба — фланец
- Прямая труба — тройник
- Прямая труба — отвод
- Фланец — отвод
- Фланец — тройник
- Большие U-образные изгибы и другие конфигурации