Большинство поломок нержавеющих труб в сварных системах начинаются со сварного шва – не потому, что металл сварного шва слабый, а потому, что не соблюдаются правила сварки нержавеющей стали. Аустенитная нержавеющая сталь не требует предварительного нагрева и термообработки после сварки, как углеродистая сталь; вместо этого требуются четыре более тихих дисциплины: правильный наполнитель, контролируемое тепловложение, низкая температура между проходами и защита с обеих сторон соединения.
Если сломать любой из них, это приведет к повышению чувствительности, горячему растрескиванию или зоне сварного шва, которая корродирует быстрее, чем труба вокруг нее. В этом руководстве изложены правила, логика выбора наполнителя и дефекты, на которые следует обратить внимание.
Формы продукта
Бар и Род
Плита и лист
Катушка и полоса
Трубы и трубки
Фитинг: фланец, тройник, колено, переходник и т. д.
Ковка: кольцо, вал, круг, блок и т. д.
Чем отличается сварка нержавеющей стали
Сварка углеродистой стали позволяет избежать водородного растрескивания и восстановить ударную вязкость; Сварка нержавеющей стали направлена на сохранение коррозионной стойкости, которую разрушает тепло. Когда аустенитная нержавеющая сталь выдерживается в диапазоне 425–870 градусов (именно это происходит в зоне термического влияния сварного шва), карбиды хрома выпадают на границах зерен, а металл рядом с ними становится обедненным хромом и не поддающимся защите.
Поэтому сварной шов должен быть выполнен так, чтобы время нахождения в этом диапазоне было сведено к минимуму, а наполнитель должен быть выбран так, чтобы сам металл сварного шва оставался устойчивым к коррозии. Эти две цели определяют каждое приведенное ниже правило.
Правило 1: подбирайте наполнитель в соответствии с основным металлом и отдавайте предпочтение низкоуглеродистой версии
| Основной металл | Предпочтительный наполнитель | Почему |
| 304 / 304L | Тип 308L / 308L | Низкое содержание углерода предотвращает сенсибилизацию сварного шва. |
| 316 / 316L | Тип 316L | Молибден в наполнителе обеспечивает устойчивость к точечной коррозии |
| 321 / 347 | 347-тип | Ниобий стабилизирует сварной шов, соответствует стабилизированной основе. |
| Дуплекс 2205/2507 | Сверхлегированный дуплексный наполнитель (тип 22/25 Cr) | Обеспечивает баланс аустенита и феррита в сварном шве. |
| Никелевые сплавы (625, С276) | Соответствующий никелевый наполнитель (ERNiCrMo-3, ERNiCrMo-4) | Металл сварного шва соответствует базовой коррозионной стойкости |
Правило низкоуглеродистого наполнителя является самым простым и наиболее часто нарушаемым: сварка основы 316 с наполнителем 316L сохраняет низкий уровень углерода в металле сварного шва, даже если основа состоит из 316, и тогда сварной шов становится более устойчивым к сенсибилизации, чем металл сварного шва 316. Это ничего не стоит и дает маржу.
Правило 2: контролируйте тепловложение
Высокое тепловложение означает широкую зону термического воздействия и большее время пребывания в зоне сенсибилизации. Дисциплина — умеренная скорость перемещения, более строгие валики, а не широкое плетение, и минимальное тепловложение, которое при этом обеспечивает надежный сварной шов. Это особенно важно для тонких срезов и при первых проходах, где температурное воздействие пропорционально больше.
Правило 3: поддерживайте низкую температуру между проходами
Для аустенитной нержавеющей стали температура между проходами обычно ограничивается примерно 150 градусами - многопроходному сварному шву необходимо дать остыть между проходами, чтобы накопленное тепло не проталкивало соединение через зону сенсибилизации слишком долго.
Дуплексные сорта еще более строгие, часто ограничиваются ниже 150 градусов, а иногда и около 100 градусов, потому что перегрев нарушает фазовый баланс и может образовать сигма-фазу. Слесарь, который обрабатывает нержавеющую сталь как углеродистую и выполняет сварку проход за проходом, пока соединение остается горячим, создает в трубе коррозионное разрушение.
Правило 4: защитите обе стороны сустава
Корневой проход аустенитного сварного шва окисляется изнутри, если он не защищен, и окисленный корень становится местом коррозии и загрязнения, которое практически невозможно устранить снаружи.
Корневые проходы GTAW в коррозионно-критических трубопроводах подвергаются обратной продувке аргоном внутри соединения, и продувка проводится до тех пор, пока корень не будет защищен. Свидетельством пропущенной очистки является темный корень с чешуей, поэтому удаление внутреннего теплового оттенка является частью поверхностной истории из руководства по травлению.
Дефекты, которые ищет инспектор
| Дефект | Причина | Результат, если игнорировать |
| Горячие трещины в металле шва | Высокое тепловложение, зажатое соединение, загрязнения | Разрушение сварного шва под нагрузкой |
| Сенсибилизированная зона термического воздействия | Перегрев, большой межпроход, неправильный наполнитель. | Межкристаллитная коррозия в эксплуатации |
| Окисленный корень | Нет обратной продувки | Питтинг и загрязнение в корне |
| Сигма-фаза (дуплекс) | Чрезмерное нагревание, медленное охлаждение | Хрупкая зона сварного шва с низкой вязкостью |
| Загрязнение железом | Щетки и инструменты из углеродистой стали | Локальная ржавчина и точечная коррозия на поверхностях из нержавеющей стали. |
Что указать в заказе на поставку
- Стандарт и процедура сварки: ASME IX или эквивалентный сертифицированный WPS.
- Наполнитель: указанная марка (например, . 316наполнитель L для трубы 316).
- Предел температуры между проходами и требования к обратной продувке для защиты от коррозии
- Послесварочный осмотр: VT, RT или UT, если этого требует сервис.
- Поверхность: удаление термического оттенка и травление зоны сварного шва для работы с хлоридами.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Нужна ли нержавеющая сталь предварительного нагрева и термообработки после сварки, как углеродистая сталь?
Ответ: Нет. Аустенитная нержавеющая сталь не требует предварительного нагрева, а для большинства видов работ – PWHT. Обработка, которая имеет значение, обратная: поддержание низкого уровня нагрева и охлаждение между проходами, чтобы избежать зоны сенсибилизации.
Вопрос: Зачем использовать наполнитель 316L на трубе 316?
Ответ: Низкое содержание углерода в присадке обеспечивает стойкость металла сварного шва к сенсибилизации. Это стандартная практика, которая стоит недорого и защищает зону сварки при работе с хлоридами.
Вопрос: Что произойдет, если корневой проход не будет очищен обратно?
Ответ: Внутренняя часть корня окисляется. Корень с накипью представляет собой место загрязнения, которое может привести к образованию ямок во время эксплуатации и которое трудно очистить на установленной трубе. По этой причине линии, критичные к коррозии, требуют обратной продувки.
Вопрос: Дуплексную нержавеющую сталь сложнее сваривать, чем аустенитную?
О: Да – баланс фаз должен быть защищен. Тепловложение и температура между проходами являются более строгими, а наполнитель подвергается перелегированию для поддержания соотношения аустенит-феррит. Для достижения хороших результатов обязательны квалифицированные дуплексные процедуры.
