Ферритная нержавейка. Пищевая нержавейка

Википедия дает такое определение: «Нержавеющая сталь это сложнолегированная сталь (сталь это сплав железа с углеродом, в котором последнего (0,01-2%)), стойкая против коррозии в атмосфере и агрессивных средах, содержащая в своем составе не менее 12% хрома» .

Таким образом хром, является основным легирующим элементом нержавеющей стали, определяющим ее коррозионную стойкость. Чем выше содержание хрома, тем больше коррозионная стойкость стали. Коррозия – это процесс разрушения металла под воздействием внешней среды. По механизму протекания различают химическую коррозию, возникающую под воздействием газов и неэлектролитов (нефть), и электрохимическую, развивающуюся в случае контакта металла с электролитами (кислоты, щелочь, соли, влажная атмосфера, почва, морская вода).

Коррозионностойкие (нержавеющие) стали

Стали, устойчивые против электрохимической коррозии, называются коррозионностойкими (нержавеющими) сталями (содержание хрома 17% и более). Устойчивость стали против коррозии достигается введением в нее элементов, образующих на поверхности плотные, прочно связанные с основой нерастворимые пленки окислов, препятствующие непосредственному контакту с внешней средой, а также повышающие ее электрохимический потенциал в данной среде. На коррозионную стойкость стали влияет также и состояние ее поверхности. Если поверхность стали полированная не имеет точечных дефектов, которые могут являться концентраторами коррозионного процесса, то коррозионная стойкость такого материала выше. Для нержавеющей стали существует также понятие межкристаллитной коррозии (МКК). Межкристаллитная коррозия это явление, обусловленное неравномерной (зерновой) структурой металла, при котором на границе зерен при нагреве активно образуются карбиды хрома (Cr23C6). При этом происходит обеднение хромом основной структуры зерна ниже 12% порога.

Особенно склонны к такому явлению, закаливаемые нержавеющие стали, имеющие повышенное процентное содержание углерода и минимальное (13%) содержание хрома. Закаливаемость стали напрямую зависит от процентного содержания углерода, чем больше углерода в составе стали, тем большей твердости можно достичь при закаливании, правда в ущерб пластичности. Если твердость и способность к закалке не являются основными требованиями к нержавеющей стали, то процентное содержание углерода стараются сделать минимальным, это позволяет снизить склонность стали к МКК. Другим способом снижения вероятности возникновения МКК является введение в состав стали сильных карбидообразующих элементов, таких как титан и ниобий. В этом случае вместо карбидов хрома образуются карбиды типа TiC и NbC, а хром остается в твердом растворе, сохраняя тем самым, антикоррозийные свойства стали. Для придания повышенных антикоррозионных свойств и устойчивости к особо агрессивным средам сталь дополнительно легируют молибденом.

Классы нержавеющих сталей

Нержавеющие стали по своей структуре делятся на три основных класса:

• 1) мартенситные нержавеющие стали
• 2) ферритные нержавеющие стали
• 3) аустенитные нержавеющие стали

а также смежные классы типа аустенитно-ферритного и т.д. Два первых класса обладают свойством намагничивания, а третий класс немагнитен.

Таким образом, испытание постоянным магнитом поможет определить лишь только то, к какому классу относится нержавеющая сталь, но ни в коей мере не позволяет судить о ее качестве .

Легирующие элементы

Основными легирующими элементами определяющими аустенитную структуру стали являются никель и марганец. Кроме того, эти элементы влияют и на определенные механические свойства нержавеющих сталей. Стали содержащие в своем составе 17-18% хрома и 8-10% никеля обладают хорошей пластичностью и способностью к глубокой вытяжке при штамповке. В последнее время в связи с ростом цен на никель все чаще начали применяться более дешевые, так называемые экономно легированные стали, в которых процентое содержание никеля снижено до 4-5% , а вместо дорогого никеля используется более дешевый марганец (8-10%). Для стабилизации структуры такого типа стали, в нее добавляется медь (1.5-2%) . Недостатком экономно легированных сталей является их склонность к трещинообразованию при глубокой вытяжке. Причем образование трещин происходит по направлению движения рабочего инструмента как непосредственно в процессе вытяжки, так и через некоторое время после того. Вероятность трещинообразования напрямую зависит от толщины материала. Чем материал (лист) тоньше, тем больше вероятность образования таких трещин.

Стали аустенитного класса обладают хорошей свариваемостью. Они дают практически идеальный зеркальный блеск при механической полировке. Эти стали хорошо полируются методами электрохимической и электролитно-плазменной полировки (ЭПП), при этом, чем выше % содержание никеля, тем лучше результат (улучшение до 2-х классов чистоты поверхности за один 3-х минутный цикл).

Безникелевые высохромистые (17-23% хрома) относятся к ферритному классу нержавеющих коррозионностойких сталей. Эти стали жестче аустенитных сталей, при этом некоторые из них практически не уступают по коррозионной стойкости аустенитным сталям, за счет введения в структуру ниобия или титана и пониженного содержания углерода. Эти стали обладают хорошей способностью к глубокой вытяжке, хорошей свариваемостью, значительно дешевле хромоникелевых аустенитных сталей, но хуже поддаются механической полировке. Полировке методом ЭПП поддаются, но идеального блеска не дают из-за молочной матовости поверхности. Безникелевые низкохромистые стали (13% хрома), с повышенным содержанием углерода (0.2-0.65% углерода) относятся к мартенситному классу. Эти стали обладают способностью к закаливанию. В закаленном состоянии обладают высокой твердостью поверхности (HRC 45-65). Из-за пониженного содержания хрома склонны к МКК. Процесс закалки таких сталей производится в среде инертных газов, чтобы избежать выгорания хрома и излишнего карбидообразования. Для повышения антикоррозийных свойств и снижения вероятности образования МКК такие стали могут дополнительно легироваться молибденом и титаном. Обрабатываются мартенситные стали в сыром (незакаленном) состоянии методом ковки и штамповки. Механическая полировка производится после закалки. Для полировки методом ЭПП такие стали малопригодны, в рабочем растворе электролита для хромоникелевых сталей они чернеют и теряют блеск.

Маркировка нержавеющих сталей

Марки нержавеющих сталей стандартизированы. В мире действует несколько систем стандартов по нержавеющим сталям. Американская AISI, японская JIS, европейская EN, немецкая DIN, в странах СНГ система ГОСТ и т.д.

Илья Н. Петунов © 2008г.

Производство оборудования или тары, которые взаимодействуют с пищевыми продуктами, требует выбора определенного материала. Приготовление, хранение, перевозка пищи, санитарная обработка, чаще всего связаны с условиями, когда даже нержавеющая сталь может быть подвержена коррозии и отрицательно воздействовать на качество пищи. Решить эту проблему помогает так называемая пищевая нержавеющая стать.

Пищевая нержавейка – это обобщенное название для марок нержавеющей стали, которые имеют повышенную устойчивость к коррозии . В ГОСТе этого определения нет, именно по этой причине пищевую нержавеющую стать зачастую нужно выбирать, ориентируясь на разрозненные отзывы и сведения. Что же такое пищевая нержавейка, и как правильно выбрать марку стали? Обо всем по порядку.

Изготовление различной тары и посуды, которые контактируют с продуктами питания, подразумевают выбор специальных материалов, имеющих особые свойства. Так как даже обычная нержавеющая сталь, которая славится своими антикоррозионными свойствами, не всегда сможет противостоять агрессивным химическим процессам, которые имеют отношение к пищевой промышленности .

В этих случаях вопрос решается использованием специализированных пищевых нержавеющих составов. Именно эти сплавы лучше всего подходят для изготовления разного рода оборудования для обработки и хранения пищи.

Эти составы отвечают самым высоким требованиям (токсикологическим, гигиеническим, эстетическим) к металлам, которые допускается использовать в области пищевой промышленности.

Преимущества пищевой нержавеющей стали:

• экологически безопасна;
• легко обслуживается;
• не боится большинства химических сред;
• износостойкая;
• соответствует четким правилам растворения тяжелых металлов в рабочих средах.

Нержавейка по праву является одним из самых лучших материалов для изготовления посуды, которая используется в повседневном обиходе. Никакая хозяйка не откажется от красивой сковороды из этой стали, кастрюли, довольно практичных и элегантных столовых приборов, да и от какой-либо иной кухонной утвари. Из нержавеющей стали изготавливают поверхности холодильников, варочные плиты и так далее. На сегодняшний день количество применения изделий из нержавейки в быту постоянно растет.

Производители различных продуктов и предприятия общественного питания для оборудования своих цехов и заведений устанавливают нержавеющие трубы . Они тоже применяются для изготовления технологических устройств, используемых на всех этапах процесса приготовления пищи – для подготовки и измельчения сырья, его перемешивания, тепловой обработки, перевозки, разделения и сортировки.

Какие нержавеющие составы являются пищевыми

Под «нержавеющей сталью» принято понимать большую номенклатуру высоколегированных металлов, имеющих в своем составе довольно большое количество хрома (около 25 процентов). Именно такой химический элемент придает сплавам антикоррозионные характеристики благодаря тому, что при контакте с агрессивной средой образует на стальной поверхности особую защитную пленку. Этот защитный слой не позволяет металлу ржаветь, потому что имеет в составе нерастворимые окислы.

Для увеличения антикоррозионных свойств и придания металлам особых характеристик в нержавеющую сталь добавляют и иные химические элементы (никель, титан, молибден и так далее), которые меняют свойства сплава. К примеру, в слабоагрессивных средах можно применять нержавеющую сталь в соотношении с хромом на уровне приблизительно 14-18 процентов, не переживая о том, что она может поржаветь. Если же добавить чуть-чуть хрома (сделать его количество менее 18 процентов), а также молибдена и никеля, то эту металлическую композицию уже можно будет использовать в соляных растворах и иных довольно агрессивных жидкостях.

У нас в стране отдельных Государственных стандартов и правил на «пищевую нержавеющую сталь» не существует. Именно по этой причине большинство людей затрудняются ответить, какие марки нержавейки можно относить к «пищевым», а какие нельзя. Специалисты утверждают, что почти все существующие на сегодняшний день нержавеющие составы чисто теоретически можно относить к тем, которые подойдут для приготовления или хранения пищевых продуктов. В этом случае главное –определиться с правилами их эксплуатации .

На предприятиях общественного питания, на комбинатах, где производят пищу, применяемое для данных целей оборудование все время подвержено агрессивному действию активных и химически веществ. Естественно, что в этих условиях пищевой будет являться та нержавейка, которая успешно противостоит этому агрессивному воздействию. А вот в случаях, если продукты питания непостоянно и недолго контактируют с химическими средами, под определение пищевой стали могут попасть другие марки нержавеющих составов.

Распространенные марки пищевой нержавеющей стали

Подбирая конкретную марку нержавеющего сплава для использования стали в пищевой области, для начала нужно ориентироваться на то, на протяжении какого времени это стальное изделие будет контактировать с продуктами питания. Из сплавов, которые обеспечивают максимальную стойкость против коррозии , делают конструкции и оборудование, которые все время контактируют с продуктами. А для столовых приборов, к примеру, выбирают, как правило, более «легкую» сталь со значительно меньшим антикоррозионным свойством.

Рассмотрим подробней самые популярные сегодня марки пищевой нержавеющей стали:

• 08Х13 (AISI409) применяют для производства столовых принадлежностей и кухонной посуды. В повседневном быту нас очень часто окружают предметы и конструкции, изготовленные именно из этой марки стали, которая отличается повышенным уровнем адаптации к различным эксплуатационным условиям.
• 08Х18Н10 (по коду AISI304) – недорогая и популярная марка стали, которая используется для устройства пищевого производства, не контактирующее с активными кислотными сульфаминовыми веществами и каустической содой. 08Х18Н10 обладает уникальным химическим составом, который обеспечивает возможность производить электрическую полировку предметов из нержавеющей стали, их высоких прочностные качества при пониженных температурах. Этот состав великолепно противостоит межкристаллитному воздействию, а также характеризуется хорошим уровнем свариваемости.
• 12Х13 (AISI410) – это основная сталь для изготовления элементов оборудования, которое используется в сфере переработки пищевых отходов и виноделия, производства спирта и различных напитков. 12Х13 имеет повышенную жаропрочность при слабоагрессивных условиях, повышенную ударную вязкость и великолепную устойчивость против коррозии.
• 20Х13–40Х13 (AISI420) – состав данных стальных сплавов таков, что их можно безбоязненно применять для производства любых типов моек (и промышленных, и бытовых), посуды для гигиенической, а также для тепловой обработки продуктов питания. Эти сплавы великолепно противостоят повышенному температурному ржавлению, они имеют великолепные характеристики износостойкости и эластичности.

Также большую популярность имеют предметы из нержавеющей стали 08Х17 (AISI430) . Эти изделия незаменимы в случаях, если необходимо изготовить посуду, где пища будет подвержена термообработке. Сталь AISI430 характеризуется отличной прочностью и деформируемостью, в средах, которые имеют содержание серы, показала высокую степень противокоррозионной устойчивости, имеет великолепные механические характеристики и высокий коэффициент теплопроводности.

Нужно отдельно отметить и сталь 08Х17Т (AISI439) , из которой изготавливают мойки и другие санитарно-технические приспособления, холодильные агрегаты, а также машины для стирки белья. В целом этот нержавеющий состав является универсальным и пригодным для использования при различных условиях эксплуатации.

Особенности пищевой нержавейки

Изготовители продуктов питания чаще всего используют нержавеющие трубы. Они обязаны соответствовать требованиям и правилам стандарта DIN11850, который указывает состав металла и качество сварочного соединения. Нержавеющие трубы полностью отвечают всем высоким требованиям, экологичности и гигиеничности материалов, используемых при изготовлении оборудования для сферы общественного питания и пищевой промышленности. Их делают из стали марок AISI316L и AISI304 , которые имеют следующие характеристики:

В пищевой промышленности для мойки оборудования зачастую применяют каустической соды или горячие растворы сульфаминовой кислоты. В таких условиях лучше всего подбирать более стойкую к агрессивным веществам нержавеющую сталь AISI316. Для общепита и бытовых условий, когда металл не контактирует с такими растворами, можно выбирать AISI304 и более дешевые аналоги AISI430, AISI410 .

Вопрос цены

Если вам необходима пищевая нержавеющая сталь, то стоимость ее будет в большей степени определяться наличием в составе дорогостоящих легирующих составов. Также немаловажно качество обработки поверхности нержавеющих изделий. Оборудование для пищевой индустрии подразумевает более высокие нормы и стандарты к нержавейке, так как они находится в более агрессивных средах, а в случае появления коррозии может принести вред большим объемам продуктов. В общепите и быту может быть использована дешевая пищевая нержавеющая сталь .

Как узнать, что это пищевая нержавейка

Для того чтобы узнать состав нержавеющего сплава и его пригодность по критерию коррозионной стойкости, можно использовать справочник по маркам нержавеющей стали. Если у вас есть образец стали неизвестной марки, ее качество можно проверить, разместив на несколько дней в рабочую среду или в двухпроцентный уксусный раствор. Металлом можно пользоваться, если сталь не потемнеет.

Металлург Гарри Бреарли из Англии в 1913 году при работе над проектом, связанным с улучшением оружейных стволов, обнаружил случайно, что добавление в низкоуглеродистую сталь хрома придает ей способности сопротивляться кислотной коррозии. Добавление в сталь хотя бы 12% хрома делает её коррозионностойкой и нержавеющей, а увеличение содержания хрома до 17% делает её стойкой к агрессивной среде.

Свойства нержавеющей стали

Согласно классификации нержавеющие стали принято относить к высоколегированным сталям, что являются устойчивыми к коррозии. Хром, который содержится в стали, при взаимодействии с кислородом образует невидимый и тонкий слой оксида хрома, который называют оксидной пленкой.

Атомы хрома и их оксиды имеют подобные размеры, поэтому они вплотную примыкают между собой на поверхности металла и образуют стабильный слой, который имеет толщину всего лишь в несколько атомов. Если поцарапать или порезать поверхность нержавеющей стали, то оксидная пленка разрушится. Однако вместе с этим создаются новые оксиды, которые восстанавливают поверхность и защищают ее от окислительной коррозии.

Благодаря своим прочностным и антикоррозионным характеристикам, нержавеющие стали активно применяются в промышленности и быту. Изделия, что изготовлены из нержавейки, вы можете встретить везде, – начиная от кухни в каждой квартире и заканчивая цехами-гигантами химического производства.

Оборудование для сварки нержавейки в современном мире позволяет создавать такие сложные изделия, как разнообразные конструкции с нержавейки высокой прочности, перила для лестниц, нержавеющие трубы, листы, сетки, полосы, уголки, нержавеющие баки самого разнообразного назначения, нержавеющие вешалки.

Нержавеющая сталь вместе со стеклом и некоторыми синтетическими материалами является почти незаменимым материалом для создания оборудования для обработки и транспортировки пищевых продуктов, изготовления хирургического инструмента, разнообразных металлических конструкций. Это объясняется высокими гигиеническими, токсикологическими и эстетическими требованиями.

Гигиена в пищевой отрасли имеет высочайшее значение. Существуют конкретные требования, которые касаются смываемости тяжелых металлов с такого оборудования, которое постоянно находится в контакте с пищевыми продуктами. Марками нержавейки, которые используются в пищевой промышленности, выступают AISI 304 и 316.

Состав нержавеющей стали

В составе нержавейки основным легирующим элементом выступает хром с содержанием 12 – 20%. Если содержание хрома составляет больше 17%, такие сплавы являются коррозионностойкими в агрессивных и окислительных средах.

В составе нержавеющей стали также присутствуют элементы, которые отвечают за специфические физико-механические и увеличивающие антикоррозионные свойства нержавейки: никель, молибден, ниобий, титан и марганец. Ниобий, молибден и хром увеличивают коррозионную стойкость, а никель уменьшает теплопроводность и электропроводность стали.

Нержавеющая сталь по химическому составу бывает хромистой, хромоникелевой и хромомарганцевоникелевой. Хромистая нержавейка применение нашла в качестве конструкционного материала для изготовления клапанов гидравлических прессов, арматуры крекинг-установок, турбинных лопаток, режущих инструментов, пружин и прочих предметов быта.

Хромоникелевая нержавейка используется в различных отраслях промышленности. Отмечаются такие свойства нержавеющей стали аустенитного класса. Благодаря собственной структуре поверхность нержавеющей стали считается высококачественной и не нуждается в дополнительной обработке для использования в пищевой промышленности.

Хромоникелевая аустенитная нержавейка не способна магнититься, что позволяет её легко отличить от прочих сплавов, а также применять подобное свойство в промышленности. Особо отличается сталь 12Х18Н10Т, которая используется для сварных конструкций, бытовых приборов, в архитектуре и строительстве зданий различного назначения.

Разновидности нержавейки

Выделяют три основных вида нержавеющей стали – аустенитная, ферритная и мартенситная нержавейка. Эти типы определяются микроструктурой нержавеющей стали, а также преобладающей кристаллической фазой.

Аустенитные стали в качестве основной фазы имеют аустенит. Подобные сплавы содержат никель и хром, иногда азот и марганец. Самой известной нержавеющей сталью аустенитного класса является 304 сталь, которую называют иногда T304, с содержанием 18-20% хрома и 8-10% никеля. Подобное содержание элементов делает нержавеющую сталь немагнитной и придает ей высокие коррозионные свойства, пластичность и прочность, благодаря чему они используются повсеместно в различных областях промышленности.

Ферритные стали в качестве основной фазы имеют феррит. Данные стали содержат хром и железо. Основной вид подобной нержавеющей стали – сталь 430, что содержит 17% хрома. Ферритные стали являются менее пластичными, чем аустенитная сталь. Стали не закаляются посредством термической обработки и, как правило, применяются в агрессивной среде.

Мартенситные стали имеют характерную микроструктуру, которую наблюдал впервые микроскопист Адольф Мартенс из Германии в 1890 году. Мартенситная нержавеющая сталь является низкоуглеродистой сталью, основным видом среди которой является сталь 410, что содержит 12% хрома и около 0,12% углерода. Мартенсит способен придавать стали высокую твердость, однако вместе с этим снижает ее жесткость и делает её хрупкой. Поэтому этот тип стали используется в слабоагрессивной среде, к примеру, при изготовлении режущих инструментов и столовых приборов.

Виды аустенитной нержавейки

Виды сталей самой популярной аустенитной группы обозначают дополнительным номером, указывающим на химический состав:

• Нержавеющая сталь A1, как правило, используется в подвижных и механических узлах. Из-за высокого содержания серы подобная сталь имеет низкое сопротивление коррозии, чем прочие типы нержавейки.
• Нержавейка A2 является самой распространенной, нетоксичной, немагнитной, незакаливаемой, устойчивой к коррозии сталью, которая легко поддается сварке и после этого не становится хрупкой. А2 проявляет магнитные свойства после механической обработки. Крепежи и изделия из нержавейки A2 не подходят для применения в кислотах и средах, которые содержат хлор, к примеру, в соленой воде и бассейнах. Пригодна А2 для температуры вплоть до минус 200 градусов по Цельсию.
• Сталь A3 отличается похожими свойствами, как и нержавейка A2, и стабилизирована дополнительно титаном, танталом и ниобием. Это улучшает ее качества сопротивления против коррозии при высокой температуре.
• Нержавеющая сталь A4 является похожей на нержавейку A2, но в своем составе имеет 2-3% молибдена. Это придает ей в большой степени высокие способности сопротивляться кислоте и коррозии. Такелажные изделия и крепеж из A4 применяются в судостроении. Пригодна нержавеющая сталь А4 для температуры до минус 60 градусов.
• Нержавейка A5 имеет похожие свойства, которые присущи стали A4, и дополнительно стабилизирована танталом, ниобием и титаном, но с разным содержанием легирующих добавок для повышения ее сопротивляемости высоким температурам.

Свариваемость нержавейки

Перед тем, как приступить к сварке нержавейки своими руками, рекомендуется ознакомиться с ее особенностями. Сварка нержавейки является достаточно трудным занятием, которое зависит от многих параметров. Наиболее важным среди них выступает свариваемость – способность металла образовывать сварное соединение, материал шва которого имеет аналогичные или близкие механические свойства к металлу основы.

На свариваемость нержавеющей стали влияет ряд характеристик, которыми она обладает:

• Большое значение показателя линейного расширения и существенная литейная усадка, которая возникает из-за этого, высокая литейная усадка способствуют росту деформации металла при сварке и после нее. Если между свариваемыми деталями, обладающими значительной толщиной, отсутствует достаточный зазор, то могут образоваться огромные трещины.
• Теплопроводность, что снижена по сравнению со сталями низкоуглеродистыми в 1,5 — 2 раза, способна вызывать концентрацию теплоты и усиливать проплавление металлов в зоне сварки. При сварке нержавейки из-за этого возникает потребность уменьшения силы на 15 — 20% тока по сравнению с током для обычной стали.
• Высокое электрическое сопротивление провоцирует очень сильный нагрев электродов из высоколегированной стали. Чтобы уменьшить отрицательный эффект, изготовляют электроды с хромоникелевыми стержнями, которые имеют длину не больше 350 миллиметров.
• Важным свойством нержавейки выступает склонность высокохромистой стали к потере собственных антикоррозийных свойств при применении неправильного термического режима или неправильном использовании аппарата для сварки нержавейки. Данное явление называют межкристаллитной коррозией. Его природа заключается в том, что при температурах больше 500 градусов по Цельсию по краям зерен формируется карбид хрома и железа, которые становятся впоследствии очагами коррозионного растрескивания и самой коррозии. С подобными явлением борются различными методами, к примеру, с помощью быстрого охлаждения места сварки любой методикой, вплоть до поливания водой, для уменьшения потерь коррозионной стойкости.

Особенности сварки нержавейки

При сварке нержавейки рекомендуется учитывать некие отличия её физических свойств от характеристик углеродистого проката. К примеру, стоит брать во внимание, что уделенное электрическое сопротивление приблизительно в 6 раз больше, на 100 градусов меньше точка плавления, теплопроводность достигает одной трети от аналогичного показателя углеродистого проката. Показатель теплового расширения по длине составляет на 50% больше.

Сварку нержавейки в домашних условиях выполняют разными методами. Ручную дуговую сварку нержавейки вольфрамовыми электродами в инертной среде обычно применяют, когда толщина материала составляет больше 1,5 миллиметров. Для сварки труб и тонких листов используют дуговую сварку плавящимися электродами в инертном газе.

Импульсная дуговая сварка плавящимися электродами в инертном газе предназначена для листов, которые имеют толщину 0,8 миллиметра. Сварка короткой дугой плавящимися электродами в инертной среде прописана для листов, толщина которых 0,8-3,0 миллиметра, а сварка со струйным переносом металла плавящимися электродами в инертном газе – для листов, что имеют толщину больше 3,0 миллиметров.

Плазменная сварки нержавеющей стали может использоваться для широкого диапазона толщины и применяется в наше время достаточно широко. Дуговая сварка нержавейки под флюсом предназначена для материалов, толщина которых больше 10 миллиметров. Однако самыми популярными методами остается технология сварки нержавейки покрытыми электродами, вольфрамовыми электродами в среде аргона и аргонная полуавтоматическая сварка нержавеющей проволокой.

Подготовка кромок нержавеющих деталей практически не отличается от подготовки изделий из стали низкоуглеродистой, за исключением одного нюанса – в сварном стыке должен быть зазор для обеспечения свободной усадки швов.

Поверхности кромок перед сваркой принято зачищать до блеска стальной щеткой и промывать растворителем – к примеру, авиационным бензином или ацетоном для удаления жира, который вызывает появление в шве пор и уменьшение устойчивости дуги.

Ручная сварка нержавейки покрытыми электродами

Сварка нержавеющей стали покрытыми электродами способна обеспечить без особых проблем приемлемое качество швов. Поэтому если вы не предъявляете к сварному соединению особых требований, искать другой способ сварки нержавейки нет резона.

К покрытым металлическим электродам для ручной дуговой сварки нержавеющей стали относят электроды особого состава ОЗЛ-8, НИАТ-1, ЦЛ-11. Выбирать рекомендуется электроды, обеспечивающие основные эксплуатационные характеристики сварного соединения – высокие механические свойства, значительную коррозионную стойкость и жаростойкость.

Сварку принято производить с помощью постоянного тока обратной полярности. Стремитесь к меньшему проплавлению шва, техника сварки нержавейки предполагает использование электродов, которые имеют небольшой диаметр, при минимальной тепловой энергии. При сварке нержавеющей стали сила тока должна быть примерно на 15-20% меньше, чем для обыкновенной стали.

Использование большого тока из-за низкой теплопроводности и высокого электрического сопротивления электродов может спровоцировать перегрев их покрытия и даже отваливание отдельных кусков. Электроды для сварки по данной причине отличаются высокой скоростью плавления, по сравнению с обычными стальными. Приступая к сварке нержавейки впервые, нужно к этому быть готовым.

Чтобы сохранить коррозионные характеристики шва, необходимо обеспечить его ускоренное охлаждение при использовании для этого медных прокладок или обдувания воздухом. Если сталь причисляется к хромоникелевым сталям аустенитного класса, вы можете использовать для охлаждения воду.

Сварка вольфрамовыми электродами в среде аргона

Сварку нержавеющей стали данным методом применяют в ситуациях, когда свариваемый металл очень тонкий или предъявляются к сварному соединению повышенные требования качества. Нержавеющие трубы, которые используются для перемещения под давлением жидкостей или газов, сваривать лучше всего именно вольфрамовыми электродами в инертной среде.

Сварку проводят в среде аргона постоянным или переменным током прямой полярности. Желательно использовать в качестве присадочного вещества проволоку, которая имеет более высокий уровень легирования, чем главный металл. Выполняют работу электродами без колебательных движений, иначе можно нарушить защиту зоны варки, что провоцирует окисление металла шва и увеличивает стоимость сварки нержавейки.

Обратную сторону шва защищают поддувом аргона от воздуха, однако нержавеющая сталь к защите обратной стороны не является такой критичной, как титан. Исключите попадание вольфрама в сварочные ванны. Поэтому целесообразно применять бесконтактный поджог дуги или проводить зажигание дуги на графитовой или угольной пластинке, перенося ее на основной металл.

После окончания процедуры с целью меньшего расхода вольфрамового электрода защитный газ сразу не выключайте. Это следует делать спустя определенное время – 10-15 секунд. Это поможет исключить интенсивное окисление нагретых электродов и продлить срок его службы.

Механические методы обработки нержавейки

Помните, что использовать разрешается только такие рабочие принадлежности, которые предназначаются для обработки нержавеющего проката, и которые вы видели на видео о сварке нержавейки: специальные шлифовальные ленты и круги, щетки из нержавеющей стали, нержавеющие дроби.

Травление считается самой эффективной методикой дальнейшей обработки сварных швов. Если правильно выполнить травление, то вы сможете устранить зону с низким содержанием хрома и вредный оксидный слой. Травление выполняют посредством погружения в кислоту, покрытия пастой или поверхностного нанесения зависимо от условий.

При травлении чаще всего используют смешанную кислоту: азотную и фтористоводородную кислоту в таких пропорциях – от 8 до 20% азотной кислоты и 0,5 – 5% фтористоводородной кислоты, вода выступает в качестве остального компонента. В народе с этой целью используют крепкий настой чая.

Время травления нержавеющего аустенитного проката зависимо от концентрации кислоты, температуры, сорта проката, толщины окалины. Помните, что кислотоупорный прокат нуждается в более продолжительном времени обработки, чем нержавеющий прокат. Доведение уровня шероховатости сварных швов до соответствующего показателя главного листа посредством полирования или шлифования после процедуры травления повышает еще более стойкость конструкции к коррозии.

Профилактика дефектов после сварки

Процесс нержавеющей стали имеет некие особенности. Если их не учитывать особенностей сварки нержавейки, в итоге возникнут некоторые дефекты сварных швов и нежелательные эффекты. К примеру, через определенное время после процедуры в области сварных швов может формироваться так называемая «ножевая» коррозия.

Результат воздействия высокой температуры – горячие трещины, которые возникают из-за аустенитной структуры сварных швов. Причина хрупкости швов кроется в длительном воздействии высокой температуры, а также стигматации.

Чтобы предотвратить возникновение горячих трещин, принято использовать присадочные материалы, которые позволяют формироваться прочным швам. Содержание феррита при этом составляет не меньше 2%. Также с этими целями рекомендуется проводить дуговую сварку с малой длиной дуги. Не следует кратеры выводить на основной металл.

Автоматическую сварку принято осуществлять при уменьшенных скоростях. Лучше всего сделать меньше подходов. Увеличение скорости и применение короткой дуги существенно уменьшают риски возникновения сварочных деформаций и цену сварки нержавейки. Благоприятно влияет на стойкость нержавейки к коррозии сварка на максимальной скорости.

Таким образом, нержавейка бывает разных видов и различного состава. Присутствие в металле хрома определяет основные свойства, за которые нержавейка и ценится в разных отраслях промышленности. Зависимо от конечного результата, существует много способов её сварки. Один из них обязательно подойдет и вам!

· AISI200
Нержавеющие стали, в которых никель для стабилизации аустенитной структуры частично заменен на марганец и азот, зарекомендовали себя как эффективный заменитель стандартных хромоникелевых сталей.
Область применения:
Используется для изготовления металлической посуды, бытовых кухонных принадлежностей и аппаратов.

· AISI 304 (08 Х18Н10)
Аустенитная, с низким содержанием углерода. Легко поддается сварке, устойчива к межкристаллитной коррозии. Высокая прочность при низких температурах. Поддается электрополировке. Является наиболее универсальной и широко используемой из всех марок нержавеющих сталей.
Область применения:
Используется в установках для пищевой, химической, текстильной, нефтяной, фармацевтической и бумажной промышленности.

· AISI 310 (20 Х23Н18)
Сталь тугоплавкая аустенитная жаростойкая. В окисляющей среде можно применять обычно до 1100°С и до 1000°С в восстанавливающей среде, но в любом случае в атмосфере содержащей менее 2 гр. серы (S ) на 1 м³.

· AISI 310S (10 Х23Н18)
Является низкоуглеродистой версией AISI 310 (20 Х23Н18) и предлагается для использования в условиях, где возможна коррозия высокотемпературными газами или конденсатами.
Область применения:
В установках для термической обработки и при гидрогенизации, а также теплообменниках для печей; изготовлении дверей, штифтов, кронштейнов, деталей установок для конверсии метана, газопроводов, камер сгорания. Может применяться как материал для нагревательных элементов в производстве подогревателей воздуха. А также, как материал для конвейерных лент в транспортерах печей, отводных трубах газовых турбин и моторов.

· AISI 316 (08 Х17Н13М2)
Улучшенная версия AISI 304 (08 Х18Н10) (с добавлением молибдена), что делает ее особенно устойчивой к воздействию коррозии. Технические свойства этой стали при высоких температурах гораздо лучше, чем у аналогичных сталей, не содержащих молибден. (Молибден (Mo ) делает сталь более защищенной от питтинговой коррозии в хлористой среде, морской воде и парах уксусной кислоты).

· AISI 316L (03 Х17Н13М2)
Сталь аналогичная AISI 316 (08 Х17Н13М2) с очень низким содержанием углерода. Особенно подходит для изготовления сварных конструкций. Обладает высокой устойчивостью к межкристаллитной коррозии, применяется в температурных режимах до 450°С.
Область применения:
AISI 316 (08 Х17Н13М2) и 316L (03 Х17Н13М2) используются для химического оборудования, инструментов, вступающих в контакт с морской водой и атмосферой, при изготовлении оборудования для проявления фотопленок, в установках для переработки пищи, емкостях для отработанных масел.

· AISI 316Ti (08 Х17Н13М2Т)
Наличие титана (Ti ), в пять раз превышающее содержание углерода, обеспечивает стабилизирующий эффект в отношении осаждения карбидов хрома (Cr ) на поверхность кристаллов.
Область применения:
Детали, обладающие повышенной устойчивостью к воздействию высоких температур и к среде с присутствием новых ионов хлора. Лопасти для газовых турбин, баллоны, сварные конструкции, коллекторы. Также применяется в пищевой и химической промышленности.

· AISI 321 (08 Х18Н12Т)
Хромоникелевая сталь с добавкой титана (Ti ), особенно рекомендуется в изготовлении сварных конструкций и для использования при температурах между 400°С и 800°С. Устойчива к коррозии.
Область применения:
Оборудование для нефтеперерабатывающей промышленности, химическое оборудование и оборудование, устойчивое к высоким температурам. Также применяется для изготовления сварного оборудования в разных отраслях промышленности (трубы, детали печной арматуры, теплообменники, муфели, реторты, патрубки и коллекторы выхлопных систем).

· AISI 409 (08 Х13)
Пониженное содержание углерода, высокая стойкость к окислению и обрабатываемость.
Область применения:
Трубы для отвода отработанных газов, коллекторы, кожухи конвертеров.

· AISI 410 (10X13 )
Базовая мартенситная нержавеющая сталь. Обладает высокой ударной вязкостью, хорошей коррозионной стойкостью и жаропрочностью.
Область применения:
Успешно применяется в изделиях, подвергающихся воздействию слабоагрессивных сред (атмосферные осадки, водные растворы солей органических кислот) при комнатной температуре. Стали типа AISI 410 (10X13 ) могут использоваться в изготовлении деталей машин и аппаратов для винодельческой промышленности. Эти стали разрешено применять в непосредственном контакте с суслом, коньячным спиртом, продуктами переработки отходов пищевой промышленности.

· AISI 420 (20X13 )
Мартенситная нержавеющая сталь, обладает высокой износостойкостью, пластичностью, устойчива к высоким температурам и коррозии. По сравнению с базовой мартенситной маркой AISI 410 (10X13 ), сталь AISI 420 (20X13 ), обладая высоким содержанием углерода, имеет более высокую твердость и износостойкость.
Область применения:
Применяется в тех случаях, когда необходимо сочетание высокой прочности и хорошей коррозионной стойкости. А именно:
· режущий, мерительный инструмент, пружины, карбюраторные иглы, стоки поршневых компрессоров, детали внутренних устройств аппаратов и другие различные детали, работающие на износ в слабоагрессивных средах до 450°С;
· детали турбин и котлов;
· тепловые и сепарационные экраны, фильтры.
Сталь AISI 420 (20X13 ) может быть использована для изготовления технологического оборудования, применяемого на различных этапах пищевого производства (мойка или гигиеническая обработка сырья, измельчение, разделение и сортировка продукции, смешивание, тепловая обработка).

· AISI 430 (12X17 )
Это наиболее широко применяемые ферритные хромистые стали. Имеют хорошие прочностные и механические характеристики, что обеспечивается высоким содержанием хрома и низким содержанием углерода; хорошо деформируются, используются в процессах вытяжки и штамповки. В отличие от аустенитных никельсодержащих сталей, низкоуглеродистые хромистые ферритные стали устойчивы к процессам коррозии в различных серосодержащих средах. Поэтому изделия из стали AISI 430 (12X17 ) могут быть использованы в системах для перекачивания газа, нефти и чистых нефтепродуктов. Конструкции из AISI 430 (12X17 ) меньше изменяют размеры при колебаниях температур.
Область применения:
Благодаря низкому коэффициенту термического расширения, сталь оптимальна для изделий, испытывающих перепады температур, а высокая теплопроводность определяет преимущества использования этой стали в системах теплообмена. Обладая сравнительно низкой тепловой инерцией (удельной теплоемкостью), сталь AISI 430 (12X17 ), при меньших энергозатратах, быстрее прогревается и охлаждается, что позволяет избежать возможного перегрева в процессе приготовления пищевых продуктов.

· AISI 439 (08 Х17Т)
Отличная коррозионная стойкость в среде конденсата отработанных газов автомобиля.
Область применения:
Применяется при производстве автомобильных глушителей, изготовлении и отделке лифтов и эскалаторов, кухонного оборудования.

Сколько видов нержавеющей стали существует? Как понять какой именно вид подходит для изготовления изделий из нержавейки ? В этой статье мы дадим исчерпывающие ответы на эти и другие вопросы.

Нержавеющие стали устойчивы к коррозии благодаря полностью покрывающей поверхность оксидной пленке, богатой хромом и никелем. Легированные стали, содержащие менее 8% добавок, имеют показатели коррозионной стойкости, близкие к обычной углеродистой стали.

Низколегированные стали, содержащие около 8% легирующих добавок, являются ферритными или аустенитными и обладают хорошими физико-механическими свойствами. Они магнитны и относительно легко подвергаются механической обработке. Эти типы стали стоит скорее причислить к слабокоррозийным, чем к нержавеющим, поскольку они склонны подвергаться точечной коррозии и покрываться пятнами.

Ферритная нержавеющая сталь.

Марки коррозионностойкой ферритной нержавеющей стали известны как серия 400 . Марки с номерами от 403 до 420 обычно содержат от 11 до 14% хрома. Более устойчивые к коррозии марки с номерами между 430 (аналог по ГОСТ 08х17) и 440 содержат от 15 до 18% хрома. Эти марки нержавеющей стали не содержат никель в качестве легирующего элемента. Марка стали 630 содержит от 3 до 5% никеля и от 3 до 5% хрома; присутствие этих добавок делает материал хорошо поддающимся обработке и снижает выделение вторичных фаз. Этот материал хорошо противостоит коррозии в различных средах. По антикоррозийным свойствам он близок к марке 304 (аналог 08Х18Н10 по Российскому ГОСТ).

Аустенитная нержавеющая сталь.

С повышением содержания легирующих добавок (в основном никеля) стали становятся более аустенитными и теряют магнитные свойства. Повышенное содержание легирующих добавок приводит к улучшению коррозионной стойкости, в особенности это касается точечной и щелевой коррозии. Поверхностная пленка крепка и содержит мало железа (или не содержит вообще). Для того чтобы удалить с поверхности остаточное железо и сделать поверхностную пленку значительно более равномерной и устойчивой к местной коррозии, может использоваться пассивирование. При дальнейшем повышении содержания легирующих добавок появляются так называемые дуплексные нержавеющие стали, которые обладают еще большей химической устойчивостью.

Увеличение содержания легирующих элементов всегда влечет за собой увеличение стоимости материала. Тем не менее, прочность стали возрастает, а некоторые потери можно частично восполнить, уменьшая толщину и площадь сечения.

Распространенные марки аустенитной нержавеющей стали – это 301, 303, 304, 316, 317, 321, 314 (по возрастанию содержания добавок). Там, где требуется низкий уровень коррозионной устойчивости (в определенной степени приемлема точечная коррозия и пятна ржавчины), в качестве недорогого (не аустенитного) варианта можно рассмотреть марку 3CR12 .

Марка стали 301 содержит чуть меньше хрома (16-18%) и меньше никеля (6-8%), чем 304 , хотя эти две марки могут совпадать по свойствам: сталь 301 хорошего качества эквивалентна стали 304 плохого качества. В зависимости от степени холодной обработки, марку 301 можно отличить от 304 по слабым магнетическим свойствам. Разновидностями марки 301 являются 301L и 301LN . Марка 301L имеет низкое содержание углерода, за счет чего более пластична, в то время как 301LN – это разновидность с меньшим содержанием азота, которая проще нагартовывается. Она также имеет более высокий числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии (PREN), чем обычная сталь 301 .

Марка 304 – это «классическая» нержавеющая сталь 18/8. Она обычно содержит 17,5-20% хрома и от 8 до 11% никеля. Как правило, она не магнитна. Преимущество этой марки состоит в том, что ее легко подвергать глубокой вытяжке при изготовлении раковин из нержавейки, кастрюль и других промышленных товаров изготавливаемых методом штампования. Она прекрасно противостоит коррозии в различных атмосферных средах, однако она довольно чувствительна к точечной и щелевой коррозии в теплых хлоридсодержащих средах и в силу этого не должна использоваться в морских условиях или в пищевой промышленности, где применяются хлоридсодержащие чистящие реагенты. Также следует избегать контактов с биологическими жидкостями.

Стали 321 (12х18н10т) и 347 – это модификации марки 304 , в которые был добавлен титан или ниобий для снижения чувствительности материала к выделению карбидов, возникающему в результате нагревания при сварке и приводящему к межкристаллитной коррозии.

Сталь 316 (аналог 08Х17Н13М2 ) – наиболее устойчивая к коррозии из распространенных марок нержавеющей стали. Она содержит от 16 до 18,5% хрома, от 10 до 14% никеля и от 2 до 3% молибдена. Это предпочтительный материал для тех случаев, когда требуется высокий уровень устойчивости к точечной и щелевой коррозии в хлоридсодержащих средах. Она часто используется в транспорте и строительстве благодаря внешнему виду поверхности, хотя воздействие теплых хлоридсодержащих сред, тем не менее, может привести к появлению неприглядных ржавых пятен и эстетически нежелательных питтингов.

Сталь марки 314 – это аустенитная нержавеющая сталь с содержанием 23-26% хрома и от 19 до 22% никеля. Она прекрасно сопротивляется коррозии и не имеет таких проблем со сваркой, как дуплексные стали.

Дуплексные нержавеющие стали.

В качестве исключительно устойчивого к коррозии материала необходимо выбирать дуплексные нержавеющие стали. Дуплексные нержавеющие стали имеют смешанную микроструктуру феррита и аустенита. По этой причине их свойства сходны и с ферритными и с аустенитными сталями. Они чрезвычайно устойчивы к коррозии. Высока степень устойчивости как к точечной, так и к щелевой коррозии. Их недостаток заключается в сложности сварки. Существует два типа дуплексных сталей, известные как первое поколение и второе поколение. Улучшенные стали второго поколения содержат больше азота и значительно более устойчивы к точечной коррозии. Их отличие от супердуплексных нержавеющих сталей состоит в том, что их числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии (PREN) меньше 40, в то время как супердуплексные стали имеют показатель PREN больше 40. Эти типы стали известны под такими наименованиями, как SAF 2507, Ferralium SD40 и Zeron 100.

Супердуплексные сплавы используются как в высшей степени устойчивый к коррозии металл.

Дуплексные нержавеющие стали содержат от 19 до 24% хрома и от 3 до 5% никеля. Супердуплексные нержавеющие стали содержат от 24 до 27% хрома и от 6 до 8% никеля, также они, как правило, имеют повышенное содержание азота – от 0,2 до 0,35%.