Как сваривать сталь, устойчивую к атмосферным воздействиям, как профессионал — — РТК

Подробный разбор по теме в нашем закрытом телеграмм канале ВЭД Логика. В чате можно задать вопрос, посоветоваться с экспертами, поделиться новостью.

Стойкая к атмосферным воздействиям сталь, часто называемая коррозионной сталью, является замечательным материалом, известным своей способностью образовывать защитный налет, похожий на ржавчину, при воздействии внешних факторов. Этот естественный слой защищает сталь от дальнейшей коррозии, что делает ее лучшим выбором для наружного применения, такого как мосты, здания и скульптуры. Несмотря на непревзойденную долговечность и эстетическую привлекательность, сварка стали, устойчивой к атмосферным воздействиям, требует специальных знаний и методов для обеспечения прочного и долговечного соединения, которое дополняет ее уникальные свойства. В этом всеобъемлющем руководстве мы рассмотрим каждый этап процесса — от понимания материала до освоения технологии сварки, — чтобы вы могли достичь профессиональных результатов. ⚡

Что такое атмосферостойкая сталь?

Атмосферостойкая сталь — это высокопрочная низколегированная сталь с небольшим содержанием легирующих элементов, таких как медь, хром и никель. Эти элементы вызывают образование стойкой патины, похожей на ржавчину, когда сталь подвергается воздействию влаги и воздуха. В отличие от обычной ржавчины, которая разрушает большинство металлов, эта патина действует как барьер, предотвращая дальнейшую коррозию и устраняя необходимость в защитных покрытиях. В результате получается прочный, землистый внешний вид в сочетании с исключительной долговечностью, что делает сталь, устойчивую к атмосферным воздействиям, идеальной как для строительных, так и для художественных проектов.

как сваривать сталь, подверженную атмосферным воздействиям

Что делает сталь, устойчивую к атмосферным воздействиям, особенной? 🌧️🛡️

Атмосферостойкая сталь — это семейство низколегированных сталей, предназначенных для повышения стойкости к атмосферной коррозии. В отличие от обычной углеродистой стали, она содержит небольшое количество таких элементов, как медь, хром, никель и фосфор. Эти добавки способствуют образованию плотного, прилипающего оксидного слоя (патины), который действует как барьер против влаги и кислорода, замедляя прогрессирование ржавчины. Эта самозащитная функция делает его идеальным для конструкций, подверженных атмосферным воздействиям, таких как железнодорожные мосты, транспортные контейнеры и художественные инсталляции.

Патина образуется с течением времени — обычно через 1-3 года в зависимости от условий окружающей среды — начиная с красновато-коричневого оттенка и затемняя до стабильного пурпурно-коричневого. Один интересный факт: впервые этот материал был зарегистрирован под торговой маркой COR-TEN компанией U.S. Steel в 1930-х годах, но сегодня он производится по различным стандартам по всему миру. Преимущества включают в себя снижение затрат на техническое обслуживание, экологичность (отсутствие покраски означает меньшее количество ЛОС) и эстетику в деревенском стиле, которая идеально подходит для современного дизайна. Однако сварка требует внимания к деталям, чтобы сохранить эту коррозионную стойкость и соответствовать патине.

“Сталь, подверженная атмосферным воздействиям, защищает себя от воздействия окружающей среды, образуя патину, которая, по сути, является контролируемым слоем ржавчины”. – Мнение экспертов по сварке.

А теперь давайте перейдем к сути.

Марки и стандарты стали, устойчивой к атмосферным воздействиям: Знайте свой материал 📊

Прежде чем взять в руки свой фонарик, вам необходимо определить правильную марку. Стойкие к атмосферным воздействиям стали классифицируются в зависимости от их химического состава, механических свойств и назначения. Наиболее распространенными стандартами являются ASTM в США, EN в Европе и другие, такие как JIS в Японии.

Ключевые оценки включают:

• ASTM A242: Один из оригиналов, подходит для конструкционных форм толщиной до 12,7 мм. Он обладает пределом текучести около 50 кси и отлично подходит для болтовых или клепаных конструкций.
• ASTM A588: Высокопрочный вариант (предел текучести около 50 кси), выпускаемый в виде пластин, брусков и профилей. Он широко используется для мостов и зданий, с такими вариантами, как A588 класса A, B, C и K, для различных толщин и требований к ударопрочности.
• ASTM A606: Идеально подходит для тонких листов и рулонов, идеально подходит для кровли или сайдинга. Он выпускается типа 2 и типа 4, его коррозионная стойкость в восемь раз выше, чем у обычной углеродистой стали.
• ASTM A709: Специально для мостов, таких марок, как 50W или HPS 70W, что подчеркивает свариваемость и прочность.

В Европе EN 10025-5 определяет такие марки, как S355J0WP, S355J2WP, S355J0W и S355J2W, которые обладают свойствами, аналогичными аналогам ASTM, но с метрическими измерениями. Эти стали должны соответствовать минимальному пределу текучести (например, 355 МПа) и обладать хорошей формуемостью.

Вот удобная таблица, в которой представлены популярные оценки:

Всегда проверяйте сертификат материала для подтверждения марки, так как несоответствия могут привести к повреждению сварного шва. Совет профессионала: Для морских условий или сред с высокой степенью коррозии выбирайте марки с более высоким содержанием никеля для лучшей стойкости. 🧰

Сварочные материалы: Соответствие волшебству ✨

Ключом к успешной сварке стали, устойчивой к атмосферным воздействиям, является использование расходных материалов, повторяющих легирующие элементы основного металла. Это гарантирует, что на металле сварного шва образуется аналогичная патина, предотвращающая ускоренную коррозию в местах соединения. Несоответствующие наполнители могут привести к тому, что сварной шов заржавеет быстрее, чем окружающая сталь — ого! 😱

Распространенные процессы сварки включают SMAW (stick), GMAW (MIG), FCAW (порошковая сварка), GTAW (TIG) и SAW (дуга под флюсом). Вот разбивка по процессам:

• SMAW (дуговая сварка экранированным металлом): Используйте электроды типа E7018-W или E8018-W1, которые содержат медь и никель для обеспечения стойкости к атмосферным воздействиям. Они содержат мало водорода, что обеспечивает устойчивость к растрескиванию.
• GMAW (газовая дуговая сварка металла): Хорошо работают сплошные проволоки, такие как ER70S-6 с добавлением сплавов (например, ER80S-Ni1). Защитный газ: 75-95% аргона с добавлением CO2 для лучшего проникновения.
• FCAW (дуговая сварка порошком): Используйте проволоку E71T-8 или E81T1-Ni1. Эти самозащитные варианты отлично подходят для работ на открытом воздухе, обеспечивая хорошую устойчивость к атмосферным воздействиям.
• GTAW (Газовая вольфрамовая дуговая сварка): Присадочные стержни типа ER80S-Ni1 обеспечивают точный контроль, идеально подходят для тонких сечений или корневых проходов.
• ПИЛА (дуговая сварка под флюсом): Используйте проволоку типа EA2 или EM12K с флюсами, содержащими легирующие элементы, для толстых пластин.

Таблица рекомендуемых расходных материалов:

Помните, что при хранении во влажных условиях предварительно разогревайте расходные материалы, чтобы избежать водородного растрескивания. Всегда соблюдайте предел прочности при растяжении — старайтесь использовать наполнители с плотностью не менее 70-80 кси в дополнение к основному металлу.

“Использовать правильную шпаклевку — все равно что покрыть сварной шов атмосферостойким покрытием – пропустите это, и вы пожалеете об этом!” — мудрость сварщика.

Термическая обработка: укрощение температуры 🔥❄️

Сталь, подверженная атмосферным воздействиям, чувствительна к воздействию тепла, которое может изменить ее микроструктуру и коррозионную стойкость. Чрезмерное нагревание может привести к растворению легирующих элементов или образованию зон хрупкости. Предварительный нагрев, контроль температуры между проходами и термообработка после сварки (PWHT) имеют решающее значение.

• Предварительный нагрев: При толщине более 12 мм предварительно разогрейте до 100-150 ° C (212-300 ° F), чтобы снизить риск образования трещин. В более тонких секциях это может быть пропущено при использовании процессов с низким содержанием водорода.
• Температура между проходами: Поддерживайте ее ниже 250 °C (480 °F), чтобы избежать перегрева. Контролируйте температуру с помощью температурных палочек или инфракрасных термометров.
• ПВТ: Редко требуется для стойкой к атмосферным воздействиям стали, но при необходимости (например, для снятия напряжений в толстых сварных швах) нагревайте до 550-650 °C (1020-1200 ° F) в течение 1 часа на дюйм толщины, затем охладите на воздухе. Это восстанавливает прочность без ущерба для возможности образования патины.

Избегайте быстрого охлаждения — используйте изолирующие одеяла, чтобы замедлить его. В холодную погоду необходим дополнительный предварительный нагрев, чтобы предотвратить хрупкие переломы. 🌡️

Основные рекомендации по наилучшей практике управления теплом:

• Перед началом работы точно измерьте температуру основного металла.
• Используйте многопроходную сварку для толстых соединений для распределения тепла.
• Рассчитайте тепловыделение: Ориентируйтесь на 1-2 кДж/мм, чтобы сбалансировать проникновение и свойства.
• При сварке разнородных металлов ознакомьтесь со спецификациями, чтобы избежать гальванической коррозии.

Уход после сварки: Сохранение патины 🌱

После сварки происходит настоящее волшебство — образуется патина. Но не спешите с этим — правильный уход обеспечивает равномерную защиту.

• Очистка: Удалите шлак, брызги и окалину проволочными щетками или шлифовальными машинами. Избегайте загрязнения инструментами из углеродистой стали; используйте щетки из нержавеющей стали, чтобы предотвратить появление пятен ржавчины.
• Осмотр: Проверьте наличие трещин, пористости или подрезов с помощью визуального контроля, анализа на проникновение красителя или ультразвукового контроля. Сварные швы из стойкой к атмосферным воздействиям стали должны соответствовать стандартам AWS D1.1 по целостности конструкции.
• Ускорение образования патины: В сухом климате опрыскивайте водой или применяйте слабые кислоты (например, растворы уксуса), чтобы ускорить образование ржавчины. Но сначала протестируйте на обрезках!
• Герметизация швов: По эстетическим или функциональным соображениям заделайте щели герметиками, совместимыми с атмосферными воздействиями, чтобы предотвратить попадание воды.
• Хранение и экспозиция: Храните сварные узлы на открытом воздухе для образования патины, но защищайте от скопления воды на начальном этапе.

Распространенные ловушки, которых следует избегать:

• Закрашивание сварных швов — противоречит цели!
• Используйте щелочные чистящие средства, которые удаляют образующийся оксид.
• Игнорирование факторов окружающей среды, таких как воздействие соли, которые могут ухудшить производительность.

“Уход после сварки — это невоспетый герой — относитесь к нему правильно, и ваша конструкция прослужит десятилетия”. – Экспертная консультация на местах.

Лучшие методы сварки: советы для достижения успеха 🏆

Чтобы эффективно сваривать сталь, устойчивую к атмосферным воздействиям, следуйте этим золотым правилам:

1. Подготовка является ключевым моментом: Очистите поверхности от окалины, масла или грязи. Скошенные кромки для полного проникновения — V-образные канавки для односторонних, X-образные канавки для двусторонних.
2. Контролируйте влажность: Сталь, устойчивая к атмосферным воздействиям, впитывает влагу, поэтому храните в сухих помещениях. Используйте процессы с низким содержанием водорода во влажных условиях.
3. Положение сварки: плоское или горизонтальное для достижения наилучших результатов; вертикальное / в гору для более толстых материалов, чтобы избежать включения шлака.
4. Избегайте чрезмерной сварки: Сведите к минимуму размер сварного шва, чтобы уменьшить зоны термического воздействия. Используйте бусины-стрингеры поверх плетения для лучшего контроля.
5. Безопасность превыше всего: Надевайте СИЗ—перчатки, шлемы, респираторы. Стойкие к атмосферным воздействиям пары стали содержат хром, поэтому обеспечьте хорошую вентиляцию. 😷
6. Тестирование и квалификация: Квалифицируйте процедуры в соответствии с такими кодами, как AWS или EN. Выполните испытания на изгиб, чтобы проверить пластичность.
7. Общие проблемы и исправления:
   • Растрескивание: Увеличьте предварительный нагрев или используйте более мягкие дуги.
   • Деформация: Зажмите детали и используйте сбалансированную последовательность сварки.
   • Несоответствие патины: Всегда используйте легированные наполнители.

Для продвинутых проектов рассмотрите гибридные процессы, такие как laser-MIG для повышения точности. А если вы создаете произведения искусства, поэкспериментируйте с узорами из патины, чтобы добиться этого вау-фактора! 🎨

Таким образом, сварка стойкой к атмосферным воздействиям стали сочетает в себе науку и искусство. При правильном выборе марок, расходных материалов, терморегуляции и уходе ваши сварные швы будут не только прочными, но и органично сочетаться с природой. Есть какой-нибудь проект на примете? Поделитесь в комментариях ниже — в чем ваша самая большая победа при сварке? Продолжайте творить, ребята!