ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

СВАРКА ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ

К ферритным высокохромистым сталям относятся стали с 13% Сг при очень низком содержании углерода (например, на нижнем уровне углерода в стали 08X13) ряд нпзкоуглеродпетых сталей с 17 % Сг и добавками титана, а также молибдена (марки 12X17, 08Х17Т, типа 08Х17М2Т), а также с 25—30% Сг (например, марки 15Х25Т). Общей характеристикой для этих сталей служит их склонность к росту зерна при высокотемпературной обработке, в том числе и в результате сварочного нагрева в зоне термического влияния и в металле швов (при их составе, аналогичном феррит­ным сталям). При крупном зерне такие стали теряют пластич­ность и вязкость при комнатных и более низких темпера­турах.

На рис. 138 показано изменение ударной вязкости в зависимо­сти от температуры испытания стали 08Х17Т и металла зоны тер­мического влияния при автоматической сварке под флюсом. При этом вакуумный и электрошлаковый переплавы высокохромистых сталей хотя и позволяют за счет уменьшения содержания газов и неметаллических включений повысить ударную вязкость основ­ного металла, но они не исключают понижения вязкости около - шовиых зон сварных соединений.

При отсутствии титана или при

1 Ті

малом его количестве < 7)

в сталях нагрев выше температуры ~ 950 °С и быстрое охлаждение при­водят к ухудшению их общей кор­розионной стойкости и появлению склонности к межкристаллитной кор­розии. Отпуск при температуре 760—780° С улучшает и пластичиость и коррозионную стойкость основного металла и сварных соединений.

В целях максимального ограни­чения роста зерен при сварххе пред­почтительны методы с сосредоточен­ными источниками теплоты (напри­мер, дуговая сварка предпочтитель­ней газовой) и малой погонной энергией. Наиболее распространены ручная дуговая сварка покрытыми электродами и механизирован­ная в углекислом газе и под флюсом Для малых толщин иногда применяют аргонодуговую сварку пеплавящимсн электродом.

При ручной дуговой сварке и сварке в углекислом газе при­меняют сварочные материалы, позволяющие получить металл шва, по составу подобный основному, или обеспечивающие полу­чение металла шва с аустенитной или лучше аустенитно-феррнтной структурой, иногда с большим содержанием ферритной состав­ляющей.

В нервом случае хрупкость, связанная с крупным зерном, представляет опасность не только для околошовной зоны, но и для металла сварного шва. В некоторой степени она может быть умень­шена, если применять сварочные материалы, дающие состав ме­талла швов, который при сварочных скоростях охлаждения по­зволяет получить не чисто ферритную структуру, а с некоторым содержанием мартенситной составляющей. Это возможно при сварке сталей, содержащих Сг ^ 18%, и достигается введением в металл шва углерода, азота, никеля, марганца. В зависимости от свойств такого закаленного при сварке металла шва выбирают и режим последующей термообработки. Обычно появление такой гетерогенной структуры снижает коррозионную стойкость свар­ных соединений в ряде химически агрессивных сред.

Аустенитно-ферритпые швы получают, используя сварочные материалы, дающие хромоникелевый или хромоникеле-марганцо - вый металл. При этом необходимо учитывать и участие в форми­ровании металла шва проплавленного основного. Так как при автоматической сварке под флюсом доля расплавленного основ­ного металла в шве, как правило, больше, чем при ручной дуговой сварке, количество аустенитизаторов в электродной проволоке
при автоматической сварке должно быть больше, чем в электро­дах для ручной сварки.

Так, например, при ручной сварке могут применяться элект­роды со стержнями типа Х25ІИЗ, а при автоматической сварке — электродные проволоки типа Х25Н18. При этом приходится учи гывать, что в некоторых агрессивных средах коррозионная стой­кость сварных соединений хромистых сталей с хромоникелевьтмп швами может оказаться ниже стойкости основного металла. По­следующая термообработка таких сварных соединений (высокий отпуск при температурах 650— 800е С) далеко не всегда благо­приятна для улучшения их эксплуатационных характеристик.

В тех случаях, когда по условиям эксплуатации для сварных соединений допустима невысокая пластичность, для исключения возможности появления при сварке трещин, особенно при доста­точно большей жесткости свариваемого изделия, применяют пред­варительный и сопутствующий подогрев при температурах 120- 180° С и последующую термообработку.

Для сварки высокохромистых ферритных сталей с получением такого же типа наплавленного металла применяют электроды с покрытиями фтористокальциевого типа с большим количеством в покрытии ферротитана и алюминия (табл. 67).

Технические свойства электродов из высокохромистых сталей определяют и свойства металла швов сварных соединений из ста­лей подобного состава. При применении хромоникелевых элект­родов, в связи с отличием химического состава наплавленного металла от основного, свойства металла шва значительно отли­чаются от свойств как основного, так и наплавленного металлов (табл. 68).

Механизированные процессы сварки ферритных хромистых сталей (сварка в углекислом газе, а также под флюсом) при исполь­зовании сварочных материалов, дающих ферритные швы, не обес­печивают улучшения вязкости швов даже после высокого отпуска, хотя отпуск несколько улучшает коррозионные характеристики сварных соединений сталей типа 08Х17Т. Более распространены

электродные проволоки из хромоникелевых сталей, относящиеся к аустенитному и аустенитно-ферритному классам. При этом для обеспечения коррозионной стойкости, например в азотной и уксусной кислотах, сопоставимой со стойкостью основного ме­талла, швы должны содержать титан или ниобий. Для сварки стали 08Х17Т в углекислом газе, удовлетворительные резуль­таты могут быть получены при электродных проволоках марок Св-08Х20Н917Т или Св-06Х25Н12ТЮ. Однако наиболее удовлет­ворительное качество сварных соединений может быть получено при использовании проволоки типа 08Х20П15ФБЮ (табл. 69, 70).

Коррозионная стойкость таких сварных соединений в азотной кислоте различной концентрации сопоставима со стойкостью стали 08Х17Т. Для сварки сталей, содержащих Сг 25%, исполь - муомых в основном как жаростойкие (окалиностойкие), в свар­ных швах должна быть обеспечена примерно такая же концентра­ция хрома. При механизированных процессах в швах, как пра­вило, стремятся получить аустенитно-ферритиые или ферритно - иустенитные структуры (табл. 71).

Механические свойства сварных соединений, сваренных при­веденными выше сварочными материалами, кроме ударной вяз­кости в зоне термического влияния, соответствуют свойствам основного металла. Швы, выполненные автоматической сваркой под флюсом электродной проволокой марки Св-13Х25Н18 (а также и при ручной дуговой сварке электродами на этой проволоке, например марки ЦЛ-8), оказываются склонными к межкрпстал - литной коррозии, определяемой, видимо, повышенным содержа­нием углерода и отсутствием стабилизирующих элементов.

При выборе сварочных материалов для сварки ферритпмх высокохромистых сталей необходимо учитывать возможное отри­цательное проявление различия в коэффициентах теплового рас­ширения основного металла и металла швов. Заметное различии коэффициентов теплового расширения основного металла и ме­талла швов приводит к накоплению локальных деформаций поело каждого цикла нагрева и охлаждения.

В связи со значительными трудностями в изготовлении круп­ногабаритных сварных изделий пз высокохромистых сталей их часто заменяют хромоиикелевымп ферритно-аустепнтными, имею­щими <~50% ферритной составляющей в структуре.