Сварка высоколегированных сталей
К высоколегированным сталям условно отнесены стали, содержание железа в которых более 45%, а суммарное содержание легирующих элементов не меньше 10%, при содержании одного из элементов не меньше 8%.
В зависимости от фундаментальных особенностей стали и сплавы подразделяют на группы: – коррозионно-стойкие (сплавы) и нержавеющие стали, владеющие стойкостью против разных видов коррозии; – жаростойкие (окалиностойкие), владеющие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 °С, трудящиеся в ненагруженном либо слабона-груженном состоянии; – жаропрочные, талантливые трудиться в нагруженном состоянии при больших температурах в течение определенного времени и владеющие наряду с этим достаточной жаростойкостью.
В зависимости от структуры, взятой при охлаждении по окончании высокотемпературного нагрева, стали разделяют на классы — мар-тенситный, ферритный, аустенитный и др.
самоё широкое использование находят коррозионно-стойкие хромоникелевые стали (12Х18Н10Т, 10Х23Н18 и др.). Главными трудностями при сварке этих сталей являются склонность к горячим трещинам при сварке и к межкристаллитной коррозии при эксплуатации.
Стойкость к образованию тёплых трещин связана с образованием крупнозернистой Транскристаллитной структуры металла шва, высокой литейной усадки кристаллизующегося значительных деформаций и металла при затвердевании.
Главными мерами борьбы с тёплыми трещинами в этих сталях являются: – получение сварных швов с двухфазной структурой (аустениг плюс маленькое количество феррита, карбидов либо боридов) для измельчения зерна и улучшения структуры; ограничение вредных примесей; – использование неокислительных главных электродных покрытий и фторидных флюсов; – уменьшение количества сварочной отношения и ванны ширины шва к глубине проплавления для уменьшения усадочных деформаций при сварке (сварка на пониженных погонных энергиях, рациональная разделка кромок, ниточные швы).
К межкристаллитной коррозии склонны высоколегированные стали всех классов, имеющие высокое содержание хрома, благодаря выпадения под действием нагрева карбидов хрома по границам зерен, обеднения границ зерен хромом и вследствие этого пониженной стойкости границ против коррозии. Опасность межкристаллитной коррозии появляется при нагреве хромоникелевых сталей аустенитного и аустенитно-ферритного классов до температур 500—850°С, при нагреве высокохромистых сталей мартенситного, мартенситно-феррит-ного и ферритного классов до температур более чем 950 °С.
Исходя из обстоятельств межкристалльной коррозии, главные меры борьбы с ней направлены на предотвращение образования карбидов выпадения и хрома их по границам зерен.
С целью этого используют: – ограничение содержания углерода в присадочной проволоке и стали (при содержании углерода менее 0,02—0,05% межкристаллит-ная коррозия исключается); – легирование сталей титаном, ниобием, танталом, цирконием, ванадием, каковые более деятельно взаимодействуют с углеродом в стали и мешают образованию карбидов хрома; – получение двухфазной структуры в хромоникелевых сталях (содержание феррита до 20—25%) Дополнительным легированием проволоки и основного металла хромом, кремнием, алюминием, ванадием, молибденом, бором; – стабилизирующая термообработка, закалка по окончании сварки либо отжиг с целью выравнивания содержания хрома на границах и в теле зерна; – технологические меры — сварка при минимальном тепловложе-нии, использование дополнительного охлаждения, заварка последнего валика со стороны среды, уменьшение разбрызгивания, предотвращение ударов, забоин и т. д.
Технологические изюминки сварки высоколегированных сталей связаны с их системой легирования и физическими свойствами. Пониженная теплопроводность и громадное электрическое сопротивление (приблизительно в 5 раза больше, чем у углеродистых’ сталей) содействуют большей скорости плавления металла, коэффициенту наплавки и большей глубине проплавления, исходя из этого для сварки высоколегированных сталей требуются погонные энергии и меньшие токи если сравнивать с углеродистыми, укороченные электроды при ручной сварке, меньше вылет электрода и больше скорость подачи проволоки при механизированной сварке.
большой коэффициент и Пониженная теплопроводность линейного расширения содействуют более сильному короблению если сравнивать с углеродистыми сталями. Легирование воздействует на коэффициент и вязкость металла поверхностного натяжения, для большинства высоколегированных сталей шов формируется хуже, чем для углеродистых.
Для предотвращения угара легирующих защиты и элементов от сотрудничества с воздухом предъявляются дополнительные требования — сварка в инертной среде, использование безокислительных покрытий и флюсов, сварка маленькими дугами, отличных показателей снабжает механизированная сварка.
Разработку сварки выбирают с учетом Главного эксплуатационных требований и показателя свариваемости.
Виды сварки высоколегированных сталей. Для сварки высоколегированных сталей применяют ручную дуговую сварку покрытыми электродами, механизированную и ручную в защитных газах, сварку под флюсом, электрошлаковую, лучевые виды сварки, контактную и ряд других.
Ручную дуговую сварку покрытыми электродам делают на пониженных по сравнению со сваркой углеродистых сталей токах, на постоянном токе обратной полярности, ниточными валиками без поперечных колебаний, маленькой дугой. Применяют электроды с главным покрытием со стержнем из пропилиЛи, соответствующей марке свариваемой стали с учетом эксплуатационных показателя требований и главного свариваемости.
К примеру, при сварке кислотостойкой хромоникелевой стали 12Х18Н10Т для предотвращения образования тёплых межкристаллитной коррозии и трещин применяют электроды типа Э-04Х20Н9 (электрод марки ЦЛ-11), типа Э-02Х19Н9Б (электрод марки ОЗЛ-7), снабжающие в шве аустенитно-ферритную структуру: аустенит плюс 2,5—7% феррита.
Сварку под флюсом применяют для соединения металла толщиной 3—50 мм. По сравнению со сваркой углеродистых сталей при сварке высоколегированных сталей в 1,5—2 раза значительно уменьшается вылет электрода, используют электроды диаметром 2—3 мм, сварка многопроходная, на постоянном токе обратной полярности с применением безокислительных низкокремнистых фтористых и высокоосновных флюсов (АНФ-14, АНФ-16, К-8, АН-26).
Важным преимуществом сварки под флюсом если сравнивать с ручной, наровне с увеличением качества и производительности сварки сварных соединений, есть уменьшение затрат на разделку кромок.
Сварку в защитных газах выполняют в инертных газах неплавя-щимся и пЛавящимся электродом непрерывно горящими и импульсными дугами. Аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом обширно применяют при сварке толщин менее 7 мм и для сварки корневых швов.
Сварку в защитных газах плавящимся электродом делают в аргоне, а также в смесях аргона с гелием, используют кроме этого смеси аргона с углекислым газом и кислородом. В отдельных случаях допускается сварка в углекислом газе при отсутствии опасности межкристаллитной коррозии..
Сварку плавящимся электродом выполняют на токах, снабжающих струйный перенос металла.
Большая часть высоколегированных сталей прекрасно свариваются контактной сваркой. Низкая, тепло- и электропроводность аустенитных сталей приводит к необходимости применения более твёрдых режимов, чем для низколегированных сталей.
Повышенная прочность сталей требует повышения упрочнения сжатия электродов при сварке. Сварные соединения, выполненные на оптимальном режиме, имеют высокие прочностные характеристики.
