Актуальность

Для получения прочных швов на нержавеющих трубах малых и средних диаметров из высoкoлегирoванной стали, а также сплавов алюминия, титана, никеля и др., используют методы сварки плавлением — дуговую сварку под защитой инертных газов и плазменную. Вместе с наиболее распространенными видами труб d x s = (8 + 102) x (1 + 3) мм, широко распространенной является сварка труб с особо тонкими стенками (8 + 40) x (0,2 + 0,35) мм, процесс производства которых нуждается в очень точной регулировке тепловых режимов сварки.

Газоэлектрическая сварка

Применяется электрическая дуга между вольфрамовым неплавящемся электродом и трубной заготовкой. Концентрация тепла дуги приходится на небольшой участок в зоне горения, что вызывает достаточно быстрое расплавление кромок. Ванночка с расплавленным металлом до образования сварного шва защищена от воздействия воздуха слоем инертного газа, который препятствует окислению металла. Шов кристаллизуется самостоятельно, кромки не сдавливаются. С помощью такой сварки производят трубы из высоколегированной стали и различных сплавов с очень качественным и прочным швом без пилообразного грата.

Технология сварки

Кроме вольфрамового электрода диаметром 3−5 мм необходимо керамическое сопло для подвода газа к месту сварки. Грелку крепят к сварочной головке, которая снабжена устройствами для продольной (параллельно шву) вертикальной и поперечной корректировки. Сваривание производится переменным токами частоты (180−360 Гц). Но чаще всего применяют постоянный ток. В зависимости от свариваемого материала ему могут придавать различную полярность, учитывая более высокую температуру анодных пятен дуги. Переменный ток повышает тепловую мощность дуги, однако делает ее менее устойчивой.

Дуга

Трубы обычного сортамента сваривают дугой непрерывного действия под напряжение порядка 10 КВ с силой тока 100−300 А. Эта дуга не намного длиннее, чем толщина стенок изделия. Для нержавеющих особо тонкостенных труб применяют ток в 20−30 А, однако даже при такой силе тока дуга малоустойчива, могут возникать прожоги, деформации кромок. Поэтому для сваривания таких труб используют импульсную дугу. Здесь сочетается малоамперная дуга (1−1,5 А), которая горит постоянно, а также импульсная (при длине 0,8−1 мм, сила тока 20−30 А), которая горит периодически. Раздельные источники питания дуг подключают к одному электроду. Импульсная дуга плавит металл, а малоамперная нужна для возбуждения импульсной и заваривания кратеров.

Сваривание особо тонкостенных труб

Особенность заключается в очень точном сведении кромок. Это достигается установкой вместо опорных валков разрезной фильеры, которая имеет регулируемый диаметр проходного отверстия.
Защиту зоны сварки, а также охлаждение сварной ванны осуществляют аргоном, гелием либо смесями на их основе. Гелий наиболее подходит — с его помощью легко стабилизировать дугу и теплоотдачу за счет чего улучшается качество швов, а также возрастает скорость сварки. Однако гелий быстро рассеивается из-за небольшой плотности. Аргон — плотнее воздуха, расходуется экономнее, более надежно защищает зону сварки и более дешевый. Аргонно-дуговая сварка широко распространена

Грат
Еще одна важная задача — производство труб, имеющих минимальный внутренний «грат» — выступание шва над поверхностью труб. Сварочная ванночка подвешена благодаря силам поверхностного натяжения. Чем больше толщина труб и вес такой ванночки, тем больше ее провисание вовнутрь. Для создания дополнительных вертикальных сил и защиты от окисления, в полость трубы вводят аргон. Полученный с помощью этого небольшой «грат» позволяет применять сварные трубы в качестве заготовок для станов ХПТ.

Недостатки

Основным недостатком аргонно-дугового метода является низкая скорость сварки 0,01−0,03 м/с. Для особо тонкостенных труб скорость сварки 0,01 м/с. Это связано с пределом подводной тепловой мощности (из-за возможных деформаций кромок и прожогов), а также временем, необходимым для застывания расплавленного металла.

Оптимизация

С целью ускорения сварки, кромки предварительно разогревают до 150−200°С при помощи высокочастотного индуктора. Дальнейшее увеличение скорости сварки возможно благодаря использованию плазмотронов. С их помощью осуществляют микроплазменную сварку и сварку закрытой сжатой дугой. Такую дугу получают после установки электродов внутри горелки и образования тонкого канала сопла с диаметром горения дуги до 3 мм. Через это отверстие также выходят плазмообразующие газы. Дуга вспыхивает между электродом и кромками (т.н. прямая дуга). Аргон, изолирует и сжимает дугу на выходе из сопла. Плотность тока в дуге возрастает, газ при этом ионизируется и превращается в плазму. В средней части такой дуги t* 1500−3000*С. Поскольку пятно нагрева уменьшается больше, чем в 2 раза, то увеличение концентрации тока при той же теплоотдаче практически в 2 раза ускоряет сварку. Затраты аргона снижаются. Плазменная сварка, так же, как и аргонно-дуговая, выполняется как в непрерывном, так и в импульсном режиме.

Использование микроплазменной сварки

С её помощью производят особо тонкостенные трубы 12x18н10т. Из-за большей степени сжатия дуги и концентрации плотности тока при минимальном диаметре сопла 1 мм и электрода 1 мм, дуга зажигается отдельным слаботочным источником питания. При формировании плазменной струи эту дугу отключают, напряжение переключают на трубу, и происходит образование плазменной дуги прямого действия. Благодаря малому пятну нагрева не происходит коробление кромок, и получается узкий шов. Во время такой сварки скорость ионизированных газов может достигать околозвуковых скоростей, благодаря высокой температуре и прохождению газа через узкие каналы сопла. При критических скоростях истекания плазмы сваривание переходит в резку.

Купить, цена

На складе Evek GmbH в наличии широкий ассортимент нержавеющего проката. Мы ценим время своих клиентов, поэтому всегда готовы помочь с оптимальным выбором. К вашим услугам опытные менеджеры-консультанты. Качество продукции гарантируется строгим соблюдением норм производства. Сроки выполнения заказов минимальные. Оптовые покупатели получают льготные скидки.