Руководство: Что такое атмосферостойкая сталь и как ее сваривать?

Что такое атмосферостойкая сталь?

Сталь – отличный строительный материал. Он прочен и обладает хорошей устойчивостью к различным нагрузкам. Несмотря на то, что он тяжелый, он также недорогой, поэтому его часто используют в различных областях: от каркасов зданий до мостов и автомобилестроения.

Однако одна из самых больших проблем со сталью заключается в том, что ее основным компонентом является железо (которое обычно также содержит некоторое количество углерода), а железо, как известно, очень легко окисляется. Под воздействием таких сред, как кислород, вода и влага воздуха, сталь ржавеет. Эта ржавчина и коррозия в конечном итоге ухудшают свойства материала, заставляя его терять структурную прочность, что мы в отрасли называем «проблемой».

Существует множество способов защитить сталь от коррозии. Один из распространенных методов — покрасить или смазать его маслом, образуя на стальной поверхности защитный слой, изолирующий его от влаги и кислорода в атмосфере. Сталь также можно гальванизировать или анодировать для создания подобных покрытий, но эти процессы включают в себя более глубокие химические реакции, чем просто покрытие поверхности.

Самый большой недостаток этих методов заключается в том, что если в покрытии образуются трещины или оно повреждено, ржавчина может проникнуть в него. Поэтому необходимы надлежащее обслуживание и регулярные проверки; в противном случае серьезное повреждение может привести к катастрофическому отказу.

Чтобы решить эту проблему, инженеры-материалисты обратились к другому металлу, широко используемому во всем мире: меди.

Медь также чувствительна к воздействию кислорода. Когда вы видите, что медные изделия становятся зелеными, это оксид меди, образующий на поверхности ярь-медянку. Однако, в отличие от стали, ярь-медянка не продолжает подвергаться коррозии. Вместо этого он образует естественный защитный слой вокруг меди. Этот защитный слой подавляет большую часть дальнейшей коррозии, и если ярь-медянка повреждена, она «самовосстанавливается»-, образуя новую ярь-медянку на поврежденном участке.

Медь также чувствительна к воздействию кислорода. Когда вы видите, что медные изделия становятся зелеными, это оксид меди, образующий на поверхности ярь-медянку. Однако, в отличие от стали, ярь-медянка не продолжает подвергаться коррозии. Вместо этого он образует естественный защитный слой вокруг меди. Этот защитный слой подавляет большую часть дальнейшей коррозии, и если ярь-медянка повреждена, она «самовосстанавливается»-, образуя новую ярь-медянку на поврежденном участке.

Инженеры задавались вопросом: а что, если бы мы могли заставить сталь обладать такими же свойствами? Почти столетие назад благодаря исследованиям и разработкам был создан новый материал с использованием стали и различных сплавов металлов (включая медь, хром, кремний и фосфор). Эта сталь обладала почти всеми свойствами материала низко-углеродистой стали, но в отличие от обычной стали не ржавела; вместо этого образовалась коричневая защитная пленка.

Этот материал был впервые разработан и запатентован в 1933 году под названием Cor-Ten, где Cor-Ten означает коррозионную стойкость и прочность на разрыв. Cor-Ten, также широко известная как атмосферостойкая сталь, в конечном итоге была стандартизирована Американским обществом испытаний и материалов (ASTM), что привело к ее широкому использованию. В результате вы и сегодня столкнетесь с этим материалом, и вам придется его сваривать.

Когда используется атмосферостойкая сталь?

Благодаря своей естественной коррозионной стойкости и незначительной-способности к самовосстановлению, атмосферостойкая сталь чаще всего используется в местах, подверженных воздействию различных природных сред, но часто не нуждающихся в регулярном осмотре и обслуживании. В машиностроении и строительстве атмосферостойкая сталь часто используется в качестве открытых декоративных элементов, скульптур, крыш и стен, а также в качестве различных практических элементов, таких как цветочные горшки, навесы для велосипедов или заборы, живые изгороди и т. д. Она также широко используется на морском транспорте и часто используется в качестве конструкционного материала для коротких мостов (обычно пешеходных) через реки или ручьи.

Подводя итог, можно сказать, что этот тип стальной конструкции очень практичен и особенно подходит для применений, требующих прочности, долговечности, длительных интервалов технического обслуживания и однородного, эстетичного оранжево--коричневого цвета. Его обычно можно встретить в природных парках, где коричневый цвет органично сочетается с окружающими деревьями.

Какой процесс сварки атмосферостойкой стали лучше всего?

Поскольку атмосферостойкая сталь по сути представляет собой низкоуглеродистый-легированный стальной сплав, ее можно сваривать практически любым способом сварки. Однако, как вы уже догадались, некоторые процессы сварки дают лучшие результаты и более прочные сварные швы, чем другие.

Другими словами, сварка MIG должна использоваться в 90% случаев при сварке атмосферостойкой стали. Правильная эксплуатация имеет важное значение, но это касается любого метода сварки. Сварные швы TIG склонны к преждевременному разрушению атмосферостойкой стали, и, если вы не совсем знакомы со сваркой MIG, ручная дуговая сварка не дает существенных преимуществ перед ней.

Какой тип наполнителя следует использовать для атмосферостойкой стали?

Первый вариант — использовать сварочную проволоку из углеродистой стали, например AWS E7018, ER70S или E70C-6M. Эти проволоки наиболее подходят, когда требуется однопроходная сварка атмосферостойкой стали, а прочность или марка сварного шва низкая. Хотя прочность сварного шва будет немного ниже идеальной, стоимость будет ниже. Кроме того, сварочная проволока для низкоуглеродистой стали обладает превосходной совместимостью с атмосферостойкой сталью, поглощая легирующие элементы и сохраняя коррозионную стойкость сварного шва, аналогичную основному металлу.

Второй вариант – низко-сварочная проволока. Этот тип проволоки бывает различных форм в зависимости от состава сплава, но, как правило, он лучше всего подходит для применений, требующих высокой прочности, коррозионной стойкости или других механических свойств. При выполнении сварки большой-площади или многопроходной-сварки степень смешивания основного металла и сварочной проволоки относительно невелика. Это означает, что если сварочная проволока из углеродистой стали используется для сварки больших-площадей, ее коррозионная стойкость снизится, что сделает ее более восприимчивой к повреждениям. Чтобы обеспечить прочное соединение с основным металлом атмосферостойкой стали, сварочную проволоку из углеродистой стали необходимо покрасить или обработать другим покрытием.