1. Základní nerezové materiály

V následujícím přehledu jsou vybrány základní korozivzdorné oceli. Výběr je proveden z více než stovky ocelí dostupných na trhu.

a) X7 Cr13

Vysocelegovaná chromová ocel s 0,07%C a 13% Cr. Tato ocel je i s minimem legur korozivzdrorná. Není vhodná ke svařování. Uplatnění nachází např. při výrobě příborů a nábytkového kování.

b) X12CrNi18 8

Ocel používaná již delší dobu, bývá též označována V2A. Z hlediska svařování je tato ocel problematická, vzhledem k vysokému obsahu uhlíku asi 0,12%. Chrom vytváří s uhlíkem, při tepelném ovlivnění, karbidy chromu, tj. velmi tvrdé a křehké oblasti v mikrostruktuře materiálu. Chrom je tvorbou těchto struktur vázán a tím vznikají oblasti chudé na chrom, ve kterých je snížena korozivzdornost.

c) X2CrNi18 9

Význačným znakem této oceli je nízký obsah uhlíku. Tento snížený obsah umožňuje potlačit nebezpečí vzniku karbidů chromu a nepředstavuje žádné problémy při svařování. Jestliže není zvýšen obsah C přídavným materiálem a nebo v průběhu svařování, nevzniká zde nebezpečí snížení obsahu Cr.

d) X2CrNiMo 18 12

Vyšší korozivzdornost je dosaženo legováním Mo. Obsah Mo asi 2,8% snižuje výskyt důlkové koroze, tzn. vznik trhliny např. v potrubí na libovolném místě bez znatelné příčiny. Tato ocel bývá též označována V4A, přičemž i zde jsou oceli ELC.

e) X10CrNiMoTi 18 12

Stabilizovaná ocel. Místo malého množství C pro snížení tvorby karbidu chromu je tato ocel legovaná Ti. Titan váže C na TiC, který omezuje vliv C na chrom. Mimoto TiC působí na zvýšení pevnosti základního materiálu a svarového kovu.

Velmi důležitá je správná volba přídavného materiálu ke svařovanému materiálu. OERLIKON disponuje ucelenou paletou přídavných materiálů, která je uvedena v katalogu „Vysocelegované přídavné materiály“. Je velmi jednoduché zvolit odpovídající elektrodu, drát, plněný drát a tavidlo. Základem je vždy typ svařovaného materiálu.

2. Vlastnosti CrNi ocelí

Vlastnosti jsou závislé na podílu jednotlivých legur v ocelích. Zde je nutné uvést speciální vlastnosti, které mají přímý vliv na průběh svařování:

 Struktura CrNi oceli s 18%Cr a 8%Ni je austenitická a zůstává i při nízkých teplotách austenitická. Není tedy žádná možnost pro zlepšení pevnosti tepelným zpracováním, jako je např. kalení. Přesto je dosaženo dobrých hodnot rázové práce, tedy houževnatosti, i při nízkých teplotách.
 Materiál silně reaguje na tváření za studena. Zpevnění je znatelné při ohýbání, stříhání, ale i při rovnání po svařování.
 CrNi ocel má asi o 50% větší tepelnou roztažnost než nelegovaná ocel. Důsledkem je velké smrštění vneseným teplem při svařování. Doporučení: stehovat na krátké vzdálenosti, svarová mezera asi o polovinu širší než při svařování nelegovaných materiálů, svarek pokud možno dobře upevnit.
 Tepelná vodivost CrNi ocelí je nízká. To znamená, že teplo vnesené svařováním jen velmi pomalu přechází do materiálu. Pokud je to možné použít měděné podložky. Důležité je také udržet množství vneseného tepla na co nejnižší úrovni, tzn. nastavení nízkých proudových hodnot, krátké housenky.
 Nejdůležitější vlastností je korozivzdornost. Molekulární adsorpční síly vytváří na povrchu materiálu tenkou vrstvu kyslíku, která není ve formě oxidů jako u hliníku, ale ve formě plynu. Pokud je tato vrstva poškozena není již materiál korozivzdorný. Proto je předpis, zpracovávat CrNi ocel a nelegovaný materiál odděleně. Kovový prach, po broušení nelegovaných materiálů, který se usazuje na povrchu CrNi oceli je dostatečný pro poškození vrstvy kyslíku a tím narušení korozivzdornosti. Dodrženo musí být také používání nerezových pracovních nástrojů – sekáčů, kartáčů, pilníků atd.

3. Příprava CrNi ocelí pro svařování

Na základě speciálních vlastností je nutné dodržovat následující:

 používat nerezové nářadí, měnit brusné kotouče používané pro broušení nelegovaných ocelí
 volit přídavné materiály podle svařovaného materiálu
 ochranné plyny nesmí obsahovat CO2
 hrany svaru připravit jako u nelegovaného materiálu, úkos u V a X svarů s < 600
 dostatečně široká svarová mezera

4. Metody svařování

V zásadě jsou uvedené oceli svařitelné všemi metodami. Přesto je nutné mít na zřeteli následující:

Svařování plamenem – C2H2 + O2 není běžná metoda. Je zde velké nebezpečí nauhličení plamenem. V první kapitole je pojednáno o vysoké afinitě chromu k uhlíku. Dochází k velmi rychlé tvorbě karbidů chromu. Stejné nebezpečí vzniká i při ohřevu, často bývá používána pro ohřev směs vodíku a kyslíku.

Ruční svařování elektrickým obloukem s obalenou elektrodou je velmi častá metoda pro svařování austenitických CrNi ocelí od tlouštěk materiálu 2 mm. Základem pro velmi časté používání této metody je velká nabídka různých elektrod, které umožňují elektrodu prakticky pro každý svařovaný materiál. V posledních letech došlo k výraznému zlepšení vlastností svařování, jako je vzhled svaru a odstranitelnost strusky. V tomto ohledu můžeme poukázat na elektrody typu SUPRANOX. Všechny elektrody pro svařování CrNi ocelí mají legované jádro. to je důležité pro zabezpečení požadavků na odolnost proti korozi po celé délce svaru. Pokud jsou používány obalené elektrody existuje vždy nebezpečí ztráty legujících prvků při poškození obalu elektrody a při zapálení a znovuzapálení elektrického oblouku.

Svařování metodou TIG netavitelnou elektrodou v ochranné atmosféře argonu je velmi dobrou metodou pro svařování CrNi ocelí. Optimální čistota oblouku, dobrý ochranný plyn, dobré sledování svarové lázně, která umožňuje svařeči možnost optimálního svařování, to jsou nejdůležitější přednosti této metody. Metoda je používaná pro svařování materiálů do tloušťky 4 mm a pro svařování kořenů tlustých plechů. Důležité je, aby i spodní strana materiálu byla chráněna před oxidací. Pro ochranu této strany používáme čistý argon a nebo tzv. formovací plyn – směs dusíku a vodíku.

Při svařování metodou MIG/MAG tavící se drátovou elektrodou se používá jako ochranný plyn směs argonu a 1,2 nebo 3% O2. Kyslík má za úkol zlepšit vzhled svaru. Pouze ve vyjímečných případech nebo při použití trubičkových drátů je možné použít ochranného plynu s podílem CO2. Je nutné dávat pozor na nebezpečí tvorby karbidů chromu. Metoda je používána pro svařování materiálů od tlouštěk 5 mm. Pokud používáme zdroje, které umožňují svařovat pulzním proudem je možné svařovat materiály o tloušťkách 2 mm.

Firma OERLIKON má v současné době vypracovaný velmi kvalitní program pro svařování CrNi ocelí pod tavidle. Správná volba kombinací může vyřešit většinu úloh svařování pod tavidlem. Basická nebo kyselá tavidla s částmi chromu nabízí mnoho možností pro použití této metody při svařování dlouhých svarů.

Pro svařování elektrickým odporem je CrNi ocel velmi vhodná. Na rozdíl od nelegovaných materiálů je možné zdvojnásobit přítlačnou sílu elektrod. Typickým příkladem odporového svařování je svařování kuchyňského nádobí nebo švové svařování umyvadel.

5. Zpracování svarových spojů – dokončovací operace

Odolnost proti korozi CrNi ocelí závisí na množství legujících prvků. Dalším důležitým faktorem je zachování čistoty povrchu. Čím hladší povrch je, tím lepší je korozivzdornost. Tomuto požadavku odpovídá broušený, leštěný nebo vysoce leštěný povrch. I při problematičtějším použití, jako je např. svařování potrubí je nutné umožnit tvorbu vrstvy kyslíku nad celým povrchem.

Operace po ukončení svařování:

 čištění svaru nerezovým kartáčem
 moření celé prohřáté a zabarvené oblasti, mořidlo – kyselina solná/ kyselina dusičná + voda
 oplach velkým množstvím vody
 u komplikovaných dílů neutralizace sodným roztokem a následně oplachem vodou

Vytvoří se znovu vrstva kyslíku. Tento proces může být urychlen a zlepšen pasivací s aso 20% kyseliny dusičné. Velmi účinná je celoplošná pasivace v lázni. Tím se odstraní zbylé nečistoty popř. rez, které mohly vzniknou při zpracování.

6. Svařování legovaných a nelegovaných materiálů

V současné době se z ekonomických důvodů stále rozšiřuje kombinace svařování nelegovaných a legovaných materiálů.

Touto oblastí svařování se zabýval významný metalurg Schaeffler. Prováděl u více než stovky vzorků, různých typů legovaných ocelí, rozbor struktury. Struktura materiálu dává informace o vlastnostech materiálu, jako je pevnost, houževnatost, korozivzdornost, změny vlivem vneseného tepla.

Výsledky zkoušek byly zaneseny do Schaefflerova diagramu. Tím jsme získali nástroj, pomocí kterého můžeme určit strukturu materiálu na základě legujících prvků.

Můžeme omezit vznik martenzitu, vysokého obsahu feritu, zkřehnutí -fáze nebo nedefinovaných promíšení.

Svarový kov se skládá z:

 tavenina materiálu 1
 tavenina materiálu 2
 přídavný materiál

Jestliže natavením obou základních materiálů vznikne nevhodná struktura, musí se a je možné toto ovlivnit správně zvoleným přídavným materiálem. Přitom je rozhodující množství nataveného materiálu, promísením, což je nejjednodušší přesně určit na průřezu svarového kovu. V katalogu „Vysocelegované přídavné materiály“ je uvedena kapitola na toto téma.

7. Shrnutí

Jako shrnutí můžeme říci,že svařování CrNi ocelí s austenitickou strukturou při zohlednění zvláštních vlastností materiálu nezpůsobuje problémy

Typické korozivzdorné oceli