ステンレス鋼の溶接における変形と粒界腐食を回避する方法

1 ステンレス溶接消耗品の選定

ステンレス鋼溶接電極は、GB/T983-2012 規格に従って、クロム ステンレス鋼とクロム ニッケル ステンレス鋼電極の 2 つの主要なカテゴリに分類されます。

1. クロムステンレス鋼電極

   電力、石油、化学機器などの一般的なクロムステンレス鋼に適合します。この材料は溶接性に劣ります。クラック欠陥を防ぐためには、厳密な溶接熱管理と後熱処理が必要です。

2. クロムニッケルステンレス鋼電極

   耐食性・耐酸化性に優れ、医療・食品・精密機械製造現場で主流です。主要な操作ルール: 炭素鋼と比較して溶接電流を約 20% 削減し、アーク長を短くし、粒界腐食を防ぐために層間冷却が速い狭い溶接ビードを採用します。

ステンレス鋼TIG溶接の2芯作業基準

TIG溶接は6mm以下のステンレス鋼板に適合し、滑らかな溶接と最小限の変形を実現します。 DCストレート極性（ワークプラス、タングステン電極マイナス）の垂直外部特性電源を採用。

1. シールドガス要件

   純度99.99%の純粋なアルゴン。ガス流量: 50 ～ 150A の電流で 8 ～ 10 L/分。 150 ～ 250A の電流で 12 ～ 15 L/min。

2. タングステン電極エクステンション

   平らな溶接の場合は 4 ～ 5 mm。シールドが不十分な隅肉溶接の場合は 2 ～ 3 mm。深い溝の場合は5～6mm。ノズルとワークピース間の距離は 15mm を超えてはなりません。

3. アーク長制御

   ステンレス鋼の場合は1～3mm、炭素鋼溶接より短い。アークが長すぎるとアルゴン保護が損傷し、酸化細孔が発生します。

4. 溶接前の洗浄

   溶接継ぎ目の油、錆、酸化層を完全に除去し、内部の気孔を防ぎます。

5. ルートパス用のバックシールド

   根元の酸化と粒界腐食を防ぐために、バットジョイントの背面にアルゴン保護を追加します。

6. トーチとワイヤーの角度

   タングステン電極とワークピースの間の角度は 80 ～ 85° に維持してください。溶融池を安定させるために、フィラー ワイヤの角度を 10° 以下に保ちます。

7. 防風性

   屋外作業の場合は防風板を設置してください。屋内作業場ではガス障害を防ぐために換気が必要です。

3 ステンレス鋼ミグ溶接の標準仕様

DC逆極性(ワイヤープラス)のフラット特性電源を採用。

1. シールドガスのオプション

   純粋な 99.99% アルゴンまたは混合 Ar+2% 酸素、流量は 20 ～ 25 L/min に制御されます。

2. 円弧長の設定

   スプレー移送モードで動作させ、アーク長を 4 ～ 6 mm に保つように電圧を調整します。

3. 防風性

   0.5m/sを超える微風でも溶接気孔が発生します。オープンワークショップエリアには風よけ板が必須です。

ステンレス鋼フラックス入りワイヤ溶接の4つの作業規則

一般的なCO2溶接機が使用できますが、ワイヤ送給圧の調整は少し緩めにしてください。

1. パワーモード：フラット特性DC逆極性。

2. シールドガス：CO2、流量20～25L/min。

3. トーチノズルとワーク間の距離：15～25mm。

4. ワイヤ延長長さ: 電流が 250A 未満の場合は 15mm。電流が 250A を超える場合は 20 ～ 25mm。

5 発生源防止：ステンレス鋼の溶接変形を除去

ステンレス鋼は熱を受けると炭素鋼よりもはるかに膨張します。設計とプロセスの方法を組み合わせて歪みを制御します。

1. 低入熱原理

   総熱蓄積を減らすには、小電流、狭い溶接ビード、速い移動速度、多層薄パス溶接を使用します。幅の広い 1 パス溶接は避けてください。

2. 治具のクランプ

   自由熱膨張収縮を制限するために、溶接前にワークピースを剛性クランプで固定してください。

3. 対称溶接シーケンス

   スキップ溶接とセグメント溶接を採用し、片側収縮応力のバランスをとります。

4. プリセットされた逆変形

   溶接後の曲げを防ぐために、材料の収縮の法則に従って逆オフセットを確保します。

5. 急速層間冷却

   溶接終了後に各溶接層を急速に冷却することで、高温滞留時間を短縮し、残留応力変形を軽減します。

6 粒界腐食を防止するための基本対策

粒界腐食は、ステンレス鋼が 450 ～ 850°C で長時間保持されると発生し、粒界にクロム炭化物が析出します。コアソリューション:

1. 入熱を厳しく制限する

   過熱やゆっくりとした冷却を避けてください。溶接を迅速に完了し、溶接後はワークを急速に冷却します。

2. 低炭素溶接材料

   炭化クロムの析出リスクを軽減するには、超低炭素ステンレス鋼のワイヤ/電極を選択してください。

3. 安定した合金充填

   ニオブとチタンを含む溶接材料を使用して炭素元素を結合させ、マトリックス内のクロムを保護します。

4. 溶接後の溶体化処理

   高い耐食性要件の場合は、高温溶体化焼きなましを実行して、析出した炭化物を溶解し、均一なクロム分布を回復します。

7 結論

変形と粒界腐食は、ステンレス鋼の製造において最も一般的な 2 つの故障リスクです。溶接消耗品の合理的なマッチング、標準化された TIG/MIG/フラックス入りワイヤ操作パラメータ、低入熱溶接技術、および溶接後の熱処理により、これら 2 つの主要な問題を根本的に解決できます。標準化された溶接プロセスは、ワークピースのスクラップ率を削減するだけでなく、ステンレス鋼製品の耐腐食性の耐用年数も延長します。

カスタマイズされたステンレス鋼溶接パラメータスキームまたは防食プロセス最適化ソリューションが必要な場合は、次の専門技術チームにご相談ください。 heavth.com を参照してください。 全プロセスの製造ガイダンスについては、