СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сварка хромоникелевых аустенитных сталей

Высоколегированные хромоникелевые аустенитные стали об­ладают большой вязкостью, хорошо противостоят коррозии, дей­ствию кислот, окалинообразованию, действию высоких и низких температур, хорошо свариваются и поэтому широко применяются при изготовлении различных аппаратов для химических производств и изделий, работающих как при высоких, так и очень низких тем­пературах и подвергающихся действию агрессивных жидкостей, паров и газов.

Наиболее распространенные марки этих сталей содержат 0,08— 0,2% углерода, 18—20% хрома и 8—10% никеля и имеют обоз­начение, например 0Х18Н9, 1Х18Н9 и т. д. Цифра 0 в обозначении марки указывает, что сталь содержит менее 0,07% углерода, циф­ра 1 —до 0,14%; цифра 2 — 0,15—0,25% углерода; обозначение Х18—хрома 17—20%; Н9 — никеля 8—11%.

Для предупреждения выпадения в стали карбидов хрома к ней добавляют до 0,8% титана или до 1,5% ниобия, которые связывают углерод и тем предупреждают выделение в структуре карбидов хрома. В этом случае в обозначение марки стали добавляется бук­ва Т (титан) или Б (ниобий). Соответственно сталь обозначается 1Х18Н9Т или 1Х18Н11Б.

Для сварки хромоникелевых нержавеющих сталей применяют электроды с обмазками ЦЛ-2, ЦЛ-3, ЦЛ-4, ЦЛ-11, ЦЛ-22, УОНИ - 13/нж и многие другие. Покрытие ЦЛ-11 имеет состав: 38% мра­мора, 44% плавикового шпата, 4% ферромарганца, 3% ферроти­тана, 2% ферросилиция, 4,5% двуокиси титана, 4,5% феррониобия, жидкого стекла — 520—540 см3 на 1 кг сухой смеси.

Основное затруднение при сварке хромоникелевых сталей, не содержащих титана или ниобия, состоит в том, что при нагревании до 500—700° они теряют свои антикоррозийные свойства и стано­вятся хрупкими вследствие выделения карбидов хрома по грани­цам зерен. Свойства стали можно снова восстановить нагреванием до температуры 850° (при которой карбиды хрома вновь растворяют­ся в сплаве) и последующим быстрым охлаждением в воде, а для малых толщин — на воздухе. Такой вид термообработки называет­ся стабилизирующим отжигом.

Хромоникелевые стали обладают низкой теплопроводностью и чувствительны к перегреву так же, как и хромистые стали. По­этому их необходимо сваривать на постоянном токе обратной по­лярности и применять те же режимы, что и при сварке хромистых сталей. Электроду придают только поступательное движение, без поперечных колебаний. Для отвода тепла от места сварки исполь­зуют медные подкладки. Кромки металла перед сваркой должны быть тщательно зачищены. Хромоникелевые стали с повышенным содержанием углерода свариваются с предварительным подогре­вом до 300—500°.

После сварки изделие рекомендуется подвергнуть термообра­ботке — нагреву до 850° с последующим охлаждением в воде. Сталь толщиной 1—2 мм можно охлаждать на воздухе. Хромоникеле­вые стали, содержащие титан или ниобий, термообработке после сварки можно не подвергать.

Тонколистовую нержавеющую сталь 1Х18Н9Т толщиной 1—1,5 мм сваривают проволокой из хромоникелевой нержавеющей ста­ли Св-02Х19Н9 или Св-04Х19Н9С2 по ГОСТ 2246—60. Проволока Св-04Х 19Н9С2 содержит повышенное количество кремния (от 2 до 2,75%), который способствует образованию феррита в структуре наплавленного металла. В качестве покрытия используют ЦЛ-2 или ЦЛ-11. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярно­сти. Ток берется для электродов диаметром 2 мм 40 а, диаметром 2,5 мм 40-—60 а. Покрытие ЦЛ-2 дает более плотный наплавленный металл, но внешний вид шва получается хуже.

При сварке стали 1Х18Н9Т может происходить науглерожива­ние металла шва, вызывающее снижение его стойкости против межкристаллитной коррозии. Как показали исследования, ос­новным источником науглероживания является мрамор, входящий в состав покрытия электрода и содержащий до 12% углерода, а при автоматической сварке — флюс. Поэтому лучшие результаты дает сварка нержавеющих сталей в среде защитных инертных га­зов— аргона и гелия.

Для сварки жаропрочных аустенитных сталей (например, мар­ки 1Х18Н12МЗТ) применяют специальные электроды, обеспечиваю­щие содержание в структуре наплавленного металла от 2 до 5% ферритной фазы. За последние годы разработан ряд новых ма­рок таких аустенитно-ферритных электродов а именно: КТИ-5, ЦТ-15, ЦТ-7, ЦТ-16,ЗИО-3, ЗИО-7 и других, хорошо зарекомендо­вавших себя в различных отраслях промышленности. Электроды КТИ-5 и ЦТ-7 содержат дополнительные легирующие примеси — молибден и ванадий; электроды ЦТ-15 и ЗИО — ниобий. Кроме того, различные марки этих электродов отличаются содержанием углерода, марганца и никеля. Изменением содержания хрома ре­гулируется количество ферритной фазы, получаемой в наплавлен­ном металле.

Окалиностойкие стали Х23Н13, Х23Н18 и др. содержат боль­ше хрома (от 22 до 25%), никеля (от 12 до 20%). Они склонны давать при температуре 850—950° горячие трещины. Их сваривают

электродами, содержащими в проволоке титан, ниобий, молибден, способствующие образованию мелкозернистой структуры металла шва. При сварке этих сталей рекомендуется производить послой­ную проковку швов. После сварки изделие подвергается термооб­работке со скоростью нагрева 100—130 град/час до 950—1100° и последующим быстрым охлаждением. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности — 35—40 с на 1 мм диаметра электрода.

* Используют покрытия ЦЛ-8, ЦТ-1, ЦТ7А, ЦТ12А НИИ-48.

Покрытие ЦЛ-8 применяют для проволоки Св-13Х25Н18. По­крытие ЦЛ-8 имеет следующий состав: 38,5% мрамора; 44% пла­викового шпата, 4,5% двуокиси титана, 8% ферромарганца, 2% ферросилиция, 3% ферротитана. Коэффициент наплавки Кн = П ^/с • час.