Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

Сварка среднелегированных и высоколегированных сталей

Сваривание этих видов сталей затруднено по ряду причин. В процессе сварки происходит частичное выгорание легирующих примесей и углерода. Вследствие малой теплопроводности возмо­жен перегрев свариваемого металла. Эти стали отличает повышен­ная склонность к образованию закалочных структур, а больший» чем у низкоуглеродйстых сталей, коэффициент линейного расши­рения может вызвать значительные деформации и напряжения, связанные с тепловым влиянием дуги. При этом, чем больше в стали углерода и легирующих примесей, тем сильнее проявля­ются эти свойства.

Для устранения влияния перечисленных причин па каче­ство сварного соединения рекомендуется:

1. Тщательно подготавливать изделие под сварку.

2. Вести сварку при больших скоростях с малой погонной энергией, чтобы не допускать перегрева металла.

3. Применять термическую обработку для предупреждения образования закалочных структур и снижения внутренних напряжений.

4. Применять легирование металла шва через электродную проволоку и покрытие с целью восполнения выгорающих в процессе сварки примесей.

Изготовление электродов для сварки высоколегированных сталей осуществляется из, высоколегированной сварочной прово­локи. Для них применяют покрытие типа Б. Обозначения типов электродов состоят из индекса Э и следующих за ним цифр и букв. Две или три цифры, следующие за индексом, указывают на коли­чество углерода в металле шва в сотых долях процента. Следую­щие затем буквы и цифры указывают примерный химический состав металла. Сварку производят постоянным током обратной полярности, сварочный ток выбирают из расчета 25-40 А на 1 мм диаметра электрода. Длина дуги должна быть возможно короткой. Рекомендуется многослойная сварка малого сечения при малой погонной энергии.

Хромистые стали относятся к группе нержавеющих коррозионно-стойких и кислотостойких сталей. По содержанию хрома они делятся на среднелегированные (до 14% хрома) и высо­колегированные (14-30% хрома). Во время сварки хромистых сталей возникают следующие затруднения. Хром при температуре 600- ЭОО'С легко вступает во взаимодействие с углеродом, образуя карби­ды, которые, располагаясь в толще металла, вызывают межкрис - таллитную коррозию, снижающую механические свойства стали.

Чем выше содержание углерода в стали, тем активнее обра­зуются карбидные соединения. Кроме Того, хромистые стали об­ладают способностью к самозакаливанию (при охлаждении на воздухе), вследствие чего при сварке металл шва и околошовной зоны получает повышенную твердость и хрупкость. Возникаю­щие при этом внутренние напряжения повышают опасность воз­никновения трещин в металле шва. Усиленное окисление хрома и образование густых и тугоплавких оксидов также являются серьезными препятствиями при сварке хромистых сталей.

Среднелегированные хромистые стали, содержащие углеро­да до 2% у относятся к мартенситному классу. Они свариваются удовлетворительно, но требуют подогрева до 200-300’С и после­дующей термической обработки. Высоколегированные хромис­тые стали ферритного класса сваривают с предварительным по­догревом до 300-400°С.

После сварки для снятия внутренних напряжений и восста­новления первоначальных физико-механических свойств изделие подвергают высокому отпуску — нагреву до 650-750‘С и медленному охлаждению.

Электроды изготовляют из сварочной проволоки марок СВ01Х19Н9, СВ-04Х19Н9 и Св-07Х25Н13 с покрытием, содержа­щим плавиковый шцат и оксид марганца. Это обеспечивает полу­чение жидкого шлака, хорошо растворяющего окислы хрома. Рекомендуются покрытия типов ПЛ-2, ЦТ—2 и УОНИИ-13/НЖ.

Хромистые стали, как и большинство легированных сталей, обладают малой теплопроводностью и легко подвергаются пере­греву. Поэтому сварку их производят постоянным током обрат­ной полярности при малых сварочных токах из расчета 25-30 А на 1 мм диаметра электрода.

Высоколегированные хромоникелевые аустенитные стали обладают рядом важных физико-химических и механических свойств: Коррозионной стойкостью, кислотоупорностью, тепло­стойкостью, вязкостью, стойкостью против образования окалин. Важным качеством этих сталей является хорошая свариваемость.

Хромоникелевые стали марок 08Х18Н10 и 12Х18Н9 при нагреве до температуры 600-80СГС теряют антикоррозионную стойкость. Выделение карбидов хрома по границам зерен приво­дит к межкристаллитной коррозии стали. Поэтому сварку выпол­няют постоянным током обратной полярности при малых свароч­ных токах, сокращая продолжительность нагрева металла. Принимают также меры но Отводу тепла при помощи медных под­кладок или охлаждения. После сварки рекомендуется подверг­нуть изделие нагреву до температуры 850-1100°С и закалке в воде или на воздухе (для малых толщин металла).

Хромоникелевые стали марок 12Х18Н9Т и 08Х18Н12Б содержат титан и ниобий, которые, являясь более сильными карбидообразователями, связывают углерод стали, предупреждая образование карбидов хрома. Поэтому эти стали после сварки не подвергают термообработке.

Для сварки хромоникелевых сталей применяют электроды типов ОЗЛ-7, 03JI-8, ЦТ-1 и ЦТ—7. Рекомендуются электроды из сварочной проволоки типа Св-01Х19Н9, Св-06Х19Н9Т или Св-04Х19Н9С2 с покрытием ЦЛ-2, ЦЛ-4 (содержат 35,5% мрамора, 41% плавикового шпата, 8,5% ферромарганца и 15% молибдена), УОНИИ-13/НЖ и др.

Тонколистовую сталь марки 12Х18Н19Т следует сваривать аргонодуговой сваркой, так как при сварке качественными элект­родами или под флюсом происходит науглероживание металла шва. Это снижает стойкость стали против межкристаллитной кор­розии. Хромоникелевые аустенитные стали сваривают газовой сваркой при толщине металла не более 3 мм нормальным пла­менем удельной мощности 75 л/(ч*мм). Присадочным матери­алом служат проволоки марок СВ01Х19Н9, СВ-04Х19Н9С2, Св-06Х19Н9Т и Св-07Х19Н10Б. Сварку следует вести быстро. Флюсом служат смесь буры (50%) и борной кислоты (50% ) или плавиковый шпат (80% ) и двуоксид кремния (20% ).

Высоколегированная марганцовистая сталь, обладающая большой твердостью и износостойкостью, содержит 13-18% мар­ганца и 1-1,3% углерода. Она применяется для изготовления зу­бьев экскаваторов, шеек камнедробилок и других рабочих орга­нов дорожных и строительных машин, работающих при ударных нагрузках и на истирание. Для сварки применяют электроды со стержнями из углеродистой проволоки марок Св-08А, Св-08ГА, Св-10Г2 с покрытием, которое применяется для наплавочных электродов марки ОМГ, содержащим 23% мрамора, 15% плави­кового пшата, 60% феррохрома, 2% графита, все компоненты замешаны на жидком стекле (30% к общей массе сухих компо­нентов).

Рекомендуются покрытия, применяемые для наплавочных электродов типа ОЗН (45-49% мрамора, 15-18% плавикового шпата, 26-33% ферромарганца, 3% алюминия, 4% поташа), все компоненты замешаны на жидком стекле.

Применяют также стержни электродов из проволоки марок СВ04Х19Н9 и Св-07Х25Н13 с покрытием ЦЛ-2, состоящим из 44% мрамора, 51% плавикового шпата, 5% ферромарганца, за­мешанных на жидком стекле (20-22% к массе сухих компонен­тов). Хорошие результаты дает также покрытие УОНИИ-13/НЖ.

Сварка выполняется постоянным током обратной полярности ко­роткими участками. Сварочный ток определяется из расчета 30-35 А на 1 мм диаметра электрода. Для получения шва повы­шенной прочности и износостойкости следует проковать сварной шов в горячем состоянии. При этом металл шва нужно интенсив­но охлаждать холодной водой.

Молибденовые, хромомолибденовые и хромомолибденована­диевые стали относятся к теплоустойчивым сталям перлитного класса. Эти стали применяют при изготовлении сварных паровых котлов, турбин, различной аппаратуры в химической и нефтяной промышленности, для работы при высоких температурах и дав­лениях. Эти стали свариваются удовлетворительно при выполне­нии установленных технологических приемов: предварительно­го подогрева до 200-300°С и последующего отжига при темпе­ратуре 680-780°С или отпуска при температуре 650°С. Темпера­тура окружающего воздуха должна быть не ниже 4-5°С. Сварка выполняется постоянным током обратной полярности. Рекомен­дуются электроды типов ОЗС—11, ТМЛ-1,ТМЛ~2, ТМЛ-3, ЦЛ-38, ЦЛ-39 и др. Для автоматической и полуавтоматической сварки применяют сварочную проволоку марок Св-08ХМ, Св-~10Х5М и Св-18ХМА. При сварке в углекислом газе применя­ют предварительный и сопутствующий нагрев до температуры 250— ЗОО'С, присадочную проволоку типа Св-10ХГ2СМА. После сварки рекомендуется термообработка.

Газовая сварка выполняется нормальным пламенем при удельной мощности І00 л/(ч-мм). Присадочный материал — сварочная проволока типов Св-08ХНМ, Св-lSXMA и Св~08ХМ. Рекомендуется предварительный подогрев до 250-300°С, а после, сварки — термообработка (нормализация от температуры 900-950°С).

Высоколегированные стали с особыми свойствами успеш­но сваривают в защитных газах. Режимы сварки подобны тем, которые используются при ручной сварке и под флюсом (ток обратной полярности, малые токи, термообработка). Электрод­ную проволоку и флюсы применяют с учетом повышенного вы­горания марганца, титана, ниобия, молибдена, никеля, т. е. эле­ментов, обеспечивающих сохранение свойств свариваемых сталей.