Технология сварки низко- и среднелегированных сталей.

Сварка низколегированных конструкционных сталей

Низколегированные конструкционные стали упрочнены по сравнению с углеродистыми сталями за счет легирования марган­цем, кремнием, в некоторых случаях в небольших количествах никелем (1-2 %).

При сварке они обычно образуют сварные швы перлитной структуры. Однако при высоких скоростях охлаждения в шве может образовываться бейнит и мартенсит. При малой погонной энергии, для которой характерны высокие скорости охлаждения, снижается пластичность и возрастает твердость шва, увеличивается содержание в шве мартенсита. Это в некоторых случаях может привести к образованию трещин. Таким образом, низколегированные стали более чув­ствительны к термическому циклу, чем низкоуглеродистые нелегированные стали, что необходимо учитывать при сварке и более тщательно подходить к выбору режимов.

В случаях, когда ожидаются повышенные скорости охлаждения вследствие увеличенного теплоотвода, целесообразно выполнение небольшого предварительного подогрева до 150-200°С. Это может быть сварка при отрицательных температурах, сварка тавровых соединений за один проход (теплоотвод идет в трех направлениях), сварка первого прохода для больших толщин и др. В остальном технология и режимы сварки низколегированных низкоуглеродистых сталей мало отличаются от сварки обычных низкоуглеродистых сталей.

При ручной сварке используются электроды типа Э46А; Э50; Э50А, чаще всего с основным типом покрытия. Наиболее распространены электроды УОНИ 13/55; АНО-10; АНО-11; АНО-12; АНО-23; АНО-25; АНО-30; К-5А; ОЗС-5; ОЗС-18; ОЗС-25; ОЗС-29.

При сварке под флюсом используются проволоки, легированные марганцем Св08ГА; Св10Г2. Флюсы используются те же, что и для низкоуглеродистых сталей АН-348; ОСЦ-45 (Ас=0, 7—0, 8), или с несколько меньшим коэффициентом Ас, свидетельствующим о более низком содержании кислорода, например флюсы АН-60, АН-1, (Ас=0, 65—0, 75), особенно при повышенных скоростях сварки, характеризующихся более низкой погонной энергией.

При сварке в защитных газах применяются обычно газ СО2 или смесь Аг+СО2. Смеси более предпочтительны, так как позволяют обеспечить высокую ударную вязкость шва. Используются сварочные проволоки сплошного сечения Св08Г2С, Св08ХГС, Св08ХГ2С; порошковые проволоки ПП-АН10, ПП-АН13, ПП-АН18, ПП-АН22; активированные проволоки АП-АН2; АП-АН24, АП-АН4.

При сварке самозащитными порошковыми проволоками приме­няются марки ПП-АН11, ПП-АН23; ПП-АН7 и др.

При электрошлаковой сварке используют проволоки Св08ГС; Св10Г2, флюс АН-8. После сварки рекомендуется термообработка в виде нормализации.

Сварка низколегированных теплоустойчивых сталей

Теплоустойчивые стали широко применяются для изготовления трубопроводов и другого энергетического оборудования атомных и тепловых электростанций, эксплуатирующегося при температурах до 600°С.

Наиболее неблагоприятные структурные изменения при сварке происходят в зоне термического влияния - на участках оплавления и перегрева.

При неблагоприятном термическом цикле сварки на участках повышенной твердости возможно образование холодных трещин. В зоне оплавления и перегрева сопротивляемость зарождению холодных трещин может уменьшиться в 30 раз по сравнению с исходны­ми свойствами основного металла.

Рядом с зоной повышенной твердости располагается так называемая " белая полоса", в которой твердость металла резко снижается и происходит его разупрочнение. По этой зоне наиболее часто происходит разрушение сварного соединения в процессе длитель­ной эксплуатации при повышенной температуре.

Одним из основных приемов предотвращения холодных трещин является предварительный и сопутствующий подогрев. Он уменьшает разницу температур металла в зоне сварки и на периферийных участках, что снижает напряжения в околошовных участках металла. Подогрев уменьшает также скорость охлаждения метал­ла, что предотвращает образование мартенсита, которое кроме снижения пластичности сопровождается резким увеличением удельного объема металла, вызывающим появление структурных напряжений.

Повышение температуры свариваемого металла за счет подогрева способствует эвакуации водорода из сварного соединения в связи со значительным увеличением его диффузионной подвижности. Кроме того, повышение температуры металла при любом структур­ном состоянии увеличивает его пластичность, а следовательно, и деформационную способность.

Однако при сварке теплоустойчивых сталей верхний предел температуры подогрева должен быть ограничен. Излишне высокие температуры подогрева приводят к распаду аустенита в высокотемпературной области с образованием грубой ферритно-перлитной структуры, не обеспечивающей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений.

Основным способом борьбы с разупрочнением металла теплоустойчивых сталей в зоне " белой полосы" является термообработка сварных конструкций. На рис. 6.10 приведено распределение твердости в зоне термического влияния стали 15Х1М1Ф после электро-шлаковой сварки и различных видов термообработки. При проведении так называемой не полной нормализации (при Т=830°С) и отпуска (Т=730°С) (кривая 3) происходит выравнивание твердости и механических свойств, однако уровень их снижается. В то же время нормализация, сопровождающаяся полной перекристаллизацией в комбина­ции с отпуском (кривая 4), позволяет не только получить практически равномерное распределение твердости и механических свойств сварных соединений, но и повысить их. В связи с этим для электрошлаковой сварки рекомендуется данный вид термообработки. Для дуговой сварки, которая имеет меньшую зону термического влияния, проводят, как правило, высокий отпуск (Т=680-730°С), что дешевле. Необходимость термообработки возрастает по мере увеличения прочности сталей и толщины металла. Для толщин до 4-6мм термо­обработку обычно не проводят.

При ручной сварке теплоустойчивых сталей используют элект­роды с основным типом покрытия. Они обеспечивают хорошую раскисленность металла шва при малом содержании в нем водорода. Это позволяет получить сочетание высоких прочностных и пла­стических свойств швов. Однако для электродов с основным по­крытием характерна повышенная склонность к образованию пор при удлинении дуги, наличии ржавчины на кромках и увлажнении покрытия. В связи с этим рекомендуются сварка предельно корот­кой дугой, тщательная очистка свариваемых поверхностей, сушка электродов перед применением.

В последнее время выпускаются электроды 12 типов: Э09М; Э09МХ; Э09ХМ и др.

С повышением уровня легирования длительная прочность металла возрастает.

В отдельных случаях, когда применение подогрева свариваемых изделий и последующей термообработки невозможно, могут быть применены электроды на никелевой основе ЦТ-36, обеспечивающие наплавленный металл аустенитной структуры.

Сварка в защитных газах возможна двумя способами: плавя­щимся электродом в СС" 2 и неплавящимся - в Аг. При сварке в СО? хромомолибденовых сталей используют сварочную проволоку СвОЗХГСМА, при сварке хромомолибденованадиевых сталей -проволоку Св08ХГСМФА.

Ручная аргонодуговая сварка используется для выполнения корневого шва при многопроходной сварке труб. Автоматическая аргонодуговая сварка обычно применяется в условиях монтажа для сварки неповоротных стыков паропроводов. В качестве присадочных проволок используются марки СвОЗХМФА; Св08ХГСМА; Св08ХГСМФА.

Автоматическую сварку под флюсом используют для сварки по­воротных стыков трубопроводов, коллекторов котлов, корпусов аппаратов нефтехимической промышленности и других изделий с толщиной стенки более 20 мм. Применяют низкоактивные по крем­нию и марганцу флюсы ФЦ-11, ФЦ-16; ФЦ-22. Этим достигается низкое содержание в швах дисперсных оксидных включений - продуктов кремне- и марганцевосстановительного процесса. Низкая активность по кремнию обеспечивается введением во флюс около 5 % фтористого натрия. Сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности. Используются проволоки марок Св08МХ; Св08ХМФА

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: