СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Жаропрочные перлитные стали (Баженов В. В.)

12.1. Состав и свойства сталей

12.1.1. Основные марки и применение

К жаропрочным перлитным относятся низколегированные хромомолибдено­вые стали 12МХ (ГОСТ 20072—74), 12ХМ (ГОСТ 5520—79), 15ХМ (ГОСТ 4543—71), 20ХМЛ (ОСТ 108.961.04—80), предназначенные для работы при 450—550 °С, и хромомолибденованадиевые: 12Х1МФ (ГОСТ 5520—79),

15Х1М1Ф (ТУ 14-3-460—75), 20ХМФЛ (ОСТ 108.961.04—80), 15Х1М1ФЛ (ОСТ 108.961.04—80), 12Х2МФСР (МРТУ 14-4-21—67), предназначенные для работы при 550—600 °С

Жаропрочные перлитные стали используются в энергетическом, хими­ческом и нефтехимическом машиностроении. Их широкое применение опре­деляется сравнительно низкой стоимостью и достаточно высокой техноло­гичностью при производстве отливок, поковок, проката и изготовлении из них сварных конструкций. Так, например, литые стали 20ХМФЛ и 15Х1М1ФЛ используются для отливки корпусов турбин и запорной арма­туры, а деформируемые стали 12МХ, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР для изготовления корпусов аппаратов, паропроводов, технологических тру­бопроводов и поверхностей нагрева котлов.

12.1.2. Химический состав, термообработка и структура

В соответствии с условиями длительной работы под напряжением при вы­соких температурах стали должны обладать сопротивлением ползучести, длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и жаростой­костью. Перечисленные свойства с учетом необходимости обеспечения тех­нологичности сталей при выплавке, отливке, ковке, прокатке, термической

обработке и сварке достигаются введением в их состав 0,5—2,0 % Сг,

0,2—1,0% Мо, 0,1—0,3% V, а также в некоторых случаях небольших до­бавок редкоземельных элементов и В.

Легирование Сг повышает жаростойкость сталей, т. е. сопротивление их

окислению, а также предотвращает графитизацию в процессе эксплуатации

450

500

550

565

580

600

15ХМ

265

137

63

12Х1МФ

157

88

78

59

15Х1М1Ф

186

108

88

68

12Х2МФСР

88

68

ТАБЛИЦА 12.1 ДЛИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Марка стали

Предел длительной прочности, МПа, при температуре, °С

при температуре выше 450°С. Сг в пределах 1,0—1,5 % при введении его в сталь совместно с Мо повышает, кроме того, ее длительную прочность и сопротивление ползучести. Поло­жительное влияние Мо на увели­чение прочности стали при по­вышенных температурах его в количествах 0,5—1,0 % объясня­ется способностью повышать температуру рекристаллизации железа и участием в образова­нии упрочняющей металл фазы Лавеса FesMo. V совместно с С обеспечивает упрочнение стали высокодисперсными карбидами VC и способствует стабилизации карбидной фазы как элемент, обладающий значительным срод­ством к углероду.

Оптимальное сочетание механических свойств изделий из перлитных жаропрочных сталей достигается применением нормализации (или закалки) с последующим высокотемпетуриым отпуском. При этом обеспечивается струк­тура, состоящая из дисперсной ферритокарбидной смеси. У хромомолибдено­ванадиевых сталей, особенно в случае применения закалки, появляется бей - нитная структурная составляющая.

Свойства сталей

Необходимая жаростойкость и достаточная стабильность кратковременных механических свойств в течение 100 000 ч (~10 лет) обеспечиваются для сталей 12МХ и 15ХМ при температуре эксплуатации до 550 °С, для сталей 12Х1МФ, 15Х1МЛФ, 15Х1М1ФЛ до 570°С и для стали 12Х2МФСР до 600 °С. Значения пределов длительной прочности сталей на базе 105 ч при различных температурах [1, 2] приведены в табл. 12.1.

12.2. Свариваемость сталей

Металлургическая свариваемость жаропрочных перлитных ста­лей, определяемая отношением металла к плавлению, метал­лургической обработке и последующей кристаллизации шва. не вызывает существенных осложнений. Технология сварки и сварочные материалы на современном уровне обеспечивают не­обходимую стойкость металла шва против образования торячих трещин и высокие характеристики, предъявляемые к основному металлу.

Тепловая же свариваемость осложняется склонностью свар­ных соединений к образованию холодных трещин и разупрочне­нием свариваемого металла в зоне термического влияния сварки.

12.2.1. Сопротивляемость XT

Холодные трещины — хрупкие разрушения сварных соединений жаропрочных перлитных сталей, могут возникать в процессе сварки или непосредственно после ее окончания в результате образования метастабильных структур (троостита, мартенсита) в участках околошовной зоны, нагретых выше температуры Ас3 вследствие дополнительного охрупчивания сварных соеди­нений под влиянием водорода и действия «силового» фактора. Последний определяется величиной и характером сварочных напряжений. Суммирование напряжений, вызванных неравно­мерным нагревом и структурными превращениями, может при­вести к исчерпанию пластичности охрупченных участков свар­ного соединения и вызвать его разрушение.

Образование метастабильных закалочных структур в около­шовной зоне определяется во многом системой легирования ста­лей. Так, в одних и тех же условиях сварки хромомолибдено­ванадиевые стали в большей степени склонны к образованию холодных трещин по сравнению с хромомолибденовыми.

В связи с тем, что растворимость диффузионно подвижного водорода при нормальной температуре в низколегированных сталях мала, а между его концентрацией и равновесным парци­альным давлением в газовой фазе существует квадратичная зависимость, водород способен создавать в несплошностях ме­талла значительные давления, что может приводить к образо­ванию микротрещин (флокенов) в охрупченных участках свар­ного соединения. Так, при температуре 20 °С и концентрации водорода в металле 5 мл/100 г давление его в несплошностях жаропрочной перлитной стали может достигать 0,0981 • 10® МПа (10е ат). При 200 °С давление водорода в несплошностях сни­жается примерно на три порядка [3]. В связи с этим для сварки рекомендуется использовать низководородные сварочные мате­риалы (электроды с основным покрытием, осушенные защитные газы, прокаленные флюсы).

Действие «силового» фактора во многом определяется жест­костью сварной конструкции, которая связана с толщиной сва­риваемых элементов. Это обстоятельство также необходимо учитывать при выборе методов предотвращения образования холодных трещин.

Одним из наиболее надежных средств предотвращения воз­никновения холодных трещин является сопутствующий сварке

местный или общий подогрев изделия. Подогрев уменьшает раз­ницу температур металла в зоне сварки и на периферийных участках, что снижает напряжения первого рода, вследствие чего пики этих напряжений в околошовных участках металла сглаживаются. Подогрев также уменьшает скорость охлажде­ния металла, что предотвращает превращение аустенита в мар­тенсит, которое сопровождается резким увеличением удельного объема металла, вызывающим появление структурных напря­жений.

Повышение температуры свариваемого металла способст­вует эвакуации водорода из сварного соединения в связи со значительным увеличением диффузионной подвижности водо­рода.

Кроме того, повышение температуры металла при любом его структурном состоянии увеличивает его пластичность, а сле­довательно, и деформационную способность. Повышение пла­стичности сварного соединения имеет такое же важное значение для предотвращения образования холодных трещин, как и сни­жение напряжений, поскольку трещины образуются в резуль­тате исчерпания деформационной способности металла под дей­ствием напряжений.

При сварке теплоустойчивых сталей необходимо ограничи­вать не только нижний, но и верхний предел температур подо­грева. Излишне высокие температуры подогрева приводят к распаду аустенита в высокотемпературной области с образо­ванием грубой феррито-перлитной структуры, не обеспечиваю­щей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений.

Поскольку перераспределение напряжений и структурные превращения могут происходить и после окончания сварки, в некоторых случаях необходимы дополнительные меры, пре­дотвращающие образование холодных трещин в сварных со­единениях. К ним, например, относится выдержка сварных соединений после окончания сварки при 150—200 °С в течение несколькиих часов для завершения превращения остаточного аустенита и эвакуации водорода.

12.2.2. Разупрочнение в зоне термического влияния

Применение в качестве термической обработки сталей норма­лизации (или закалки) с последующим отпуском осложняет их свариваемость в связи с возникновением в зонах термического влияния сварки участков разупрочнения, где металл был на­грет в интервале температур Асз — температура отпуска стали. Кратковременные прочностные свойства сварных соединений при этом снижаются по сравнению с основным металлом на 5—10 %, а длительная прочность может быть снижена на 20 %, если стали упрочнялись закалкой, например для паропроводной стали 12Х1МФ. Степень разупрочнения зависит не только от ре­жимов термической обработки стали, но и от параметров про­цесса сварки. Повышение погонной энергии процесса сварки вызывает большее разупрочнение свариваемой стали.

Мягкая разупрочненная прослойка в зоне термического влияния сварки может явиться причиной локальных разруше­ний жестких сварных соединений в процессе эксплуатации, осо­бенно при изгибающих нагрузках.

Разупрочнение металла околошовной зоны могло бы быть устранено перекристаллизацией при применении вместо от­пуска сварных соединений нормализации с отпуском. Однако высокотемпературная термическая обработка сварных соеди­нений не может быть подобно отпуску осуществлена местно, так как это приводит к разупрочнению близлежащих участков ме­талла, а объемная термическая обработка сварных конструк­ций ограничивается габаритными размерами печей и рядом других трудностей.

12.2.3. Изменение свойств в зоне сплавления при эксплуатации

При температурах эксплуатации 450—600 °С следует считаться с возможностью развития диффузионных процессов между ос­новным металлом и металлом шва. В первую очередь это отно­сится к углероду, который является одним из наиболее диф­фузионно подвижных элементов, входящих в состав металла. Миграциия углерода из стали в шов или наоборот может на­блюдаться даже при небольшом различии в легировании их карбидообразующими элементами (например, стал 12Х1МФ — шов 10ХЗМ1БФ). Образование в процессе эксплуатации обез- углероженной (ферритной) прослойки по одну сторону линии сплавления и карбидной гряды по другую приводит к снижению длительной прочности и пластичности сварного соединения и, как следствие, к локальному (по зоне сплавления) разруше­нию.

В связи с этим сварочные материалы, предназначенные для сварки жаропрочных перлитных сталей, должны обеспечивать химический состав металла шва, близкий к химическому со­ставу основного металла.

В отдельных случаях при необходимости отказаться от по­догрева и термической обработки (отпуска) сварных соедине­ний могут быть использованы сварочные материалы, обеспе­чивающие получение металла шва на никелевой основе (покры­тые электроды ЦЛ-36, проволока для аргонодуговой сварки Св-08Н60Г8М7Т). Возможность применения этих сварочных материалов основана на том, что диффузионная подвижность элементов в сплавах на никелевой основе при 450—600 °С зна­чительно меньше, чем в низколегированных сталях перлитного класса.

12.3. Технология сварки и свойства сварных соединений

Основными способами сварки, используемыми при изготовлении конструкций из жаропрочных перлитных сталей, являются ду­говая и электроконтактная. Электроконтактная сварка исполь­зуется в основном для выполнения стыковых соединений труб поверхностей нагрева котлов в заводских условиях. В подав­ляющем большинстве других случаев используется дуговая сварка покрытыми электродами, в защитных газах и под флю­сом.

Общими рекомендациями по всем видам дуговой сварки яв­ляются: оптимальная подготовка свариваемых кромок, тепло­вые условия сварки и режимы термической обработки сварных соединений.

Подготовка кромок деталей под сварку производится с по­мощью механической обработки. Допускается применение кис­лородной или плазменно-дуговой резки с последующим удале­нием слоя поврежденного металла толщиной не менее 2 мм.

Дуговую сварку производят при температуре окружающего воздуха не ниже 0 °С с предварительным и сопутствующим сварке местным или общим подогревом. Пределы изменения температуры подогрева в зависимости от марки стали и тол­щины свариваемого изделия приведены в табл. 12.2.

ТАБЛИЦА 12.2

ТЕМПЕРАТУРА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО И СОПУТСТВУЮЩЕГО ПОДОГРЕВА

Марка стали

Толщина сваривае­мых деталей, мм

Температура подо­грева, °С

12МХ, 12ХМ, 15ХМ

<10

10—30

150—300

>30

200—350

2ХМЛ, 12Х1МФ

<6

6—30

200—350

>30

250—400

15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ

<6

6—30

250—400

Свыше 30

300—450

Примечания: 1. При многопроходной автоматической сварке под флюсом допускается снижение минимальной температуры подогрева на 50 °С.

2. Аргонно-дуговую сварку корневого слоя труб допускается выполнять без подо­грева.

Без термической обработки сварные соединения жаропроч­ных перлитных сталей не обладают эксплуатационой надеж­ностью ввиду структурной неоднородности и наличия остаточ­ных сварочных напряжений. Поэтому большинство сварных конструкций подвергают термической обработке. Исключение составляют сварные соединения из хромомолибденовых сталей толщиной менее 10 мм и из хромомолибденованадиевых сталей при толщине менее 6 мм.

При изготовлении конструкций из жаропрочных перлитных сталей используют обычно отпуск. Его преимущество заключа­ется в том, что он может быть использован в качестве местной термической обработки. Отпуск стабилизирует структуру (твер­дость) сварного соединения и снижает остаточные напряжения. С увеличением содержания хрома, молибдена, ванадия и дру­гих элементов, повышающих релаксационную стойкость сталей, температура отпуска и время выдержки должны увеличиваться. Особую опасность представляет отпуск сварных соединений хромомолибденованадиевых сталей при пониженных темпера­турах в связи с возможностью дисперсного твердения, вызван­ного выпадением в околошовной зоне карбидов ванадия и об­разованием трещин при термической обработке. Недостатком отпуска является невозможность полного выравнивания струк­туры, в частности устранения разупрочненной прослойки в зоне термического влияния сварки. Последнее может быть достиг­нуто, как уже отмечалось выше, применением печной термиче-

ТАБЛИЦА 12 3

РЕЖИМЫ ОТПУСКА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ДУГОВОЙ СВАРКОЙ

Толщина

Минималь­ная продол* жительиость

Толщина

Минимальная

Марка стали

сваривае­

мых

Марка стали

сваривае­мых дета­

продолжи­

тельность

деталей, мм

выдержки,

ч

лей, мм

выдержки, ч

Отпуск, Т, °С — 715±15

20—40

3

12МХ

12ХМ

10

10—20

1

40—80

>80

4

5

15ХМ

20—40

2

т,

°С 745±15

20ХМЛ

40—80

3

>80

4

15Х1М1Ф

<6

т,

°С = 735±15

15Х1М1ФЛ

12Х2МФСР

6—10

10—20

1

2

12Х1МФ

<6

20—40

3

20ХМФЛ

6—10

1

40—80

5

10—20

2

>80

7

Примечание. Скорость нагрева сварных соединений из хромомолибдеиована - дневых сталей в интервале 500—700 °С должна быть не менее 60 °С/ч.

ской обработки всей конструкции, что в большинстве случаев не представляется возможным. Рекомендуемые режимы отпуска сварных соединений, выполненных дуговой сваркой, приведены в табл. 12.3.

12.3.1. Сварка покрытыми электродами

Для ручной дуговой сварки жаропрочных перлитных сталей используются электроды с основным (фтористо-кальциевым) покрытием, изготовленные на малоуглеродистой сварочной про­волоке с введением легирующих элементов через покрытие. Ос­новной тип покрытия обеспечивает повышенную раскисленность металла шва при малом содержании в нем водорода и неметал­лических дисперсных включений, а также достаточно надежную газовую защиту плавящегося металла от азота воздуха. Это позволяет получить сочетание высоких прочностных и пласти­ческих свойств швов. Однако для электродов с покрытием этого типа характерна повышенная склонность к образованию пор в швах при удлинении дуги, наличии ржавчины на поверхности свариваемых кромок и небольшом увлажнении покрытия. В связи с этим рекомендуются сварка предельно короткой ду­гой, тщательная очистка свариваемых поверхностей и сушка электрода перед их применением. Электроды малого диаметра (ЦЛ-38, ЦЛ-39), используемые в основном для монтажной сварки труб поверхностей нагрева котлов, отличаются повы­шенной надежностью газовой защиты плавящегося металла, что позволяет обеспечить плотные швы в условиях, когда поддер­живать короткую дугу достаточно сложно.

Для сварки хромомолибденовых сталей 12МХ, 15ХМ и 20ХМЛ используются электроды типа Э-09Х1М (ГОСТ 9467—75) марок ЦУ-2ХМ диаметром 3 мм и более и электроды ЦЛ-38 диаметром 2,5 мм.

Для сварки хромомолибденованадиевых сталей 12Х1М. Ф, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ и 15Х1М1ФЛ —электроды типа Э-09Х1МФ марок ЦЛ-20, ЦЛ-45 диаметром 3 мм и более и электроды ЦЛ-39 диаметром 2,5 мм.

Сварка осуществляется на постоянном токе обратной поляр­ности. Сила сварочного тока выбирается в зависимости от диа­метра электрода и положения шва в пространстве. Сварка осу­ществляется узкими валиками без поперечных колебаний элек­трода с тщательной заваркой кратера перед обрывом дуги.

В отдельных случаях, когда применение подогрева свари­ваемых изделий и последующей термической обработки свар­ных соединений невозможно или необходима сварка перлитных жаропрочных сталей с аустенитными, допускается использова­ние электродов на никелевой основе марки ЦТ-36 или аргоно­дуговой сварки проволокой Св-08Н60Г8М7Т.

12 3 2 Сварка в защитных газах

При изготовлении сварных конструкций из жаропрочных пер­литных сталей используются в основном два способа: дуговая сварка плавящимся электродом в углекислом газе и аргоноду­говая сварка вольфрамовым электродом.

Из-за опасности образования шлаковых включений между слоями сварка в углекислом газе используется обычно для вы­полнения однопроходных швов и заварки дефектов литья. При сварке хромомолибденовых сталей применяется сварочная про­волока Св-08ХГСМА, а при сварке хромомолибденованадиевых сталей — проволока Св-08ХГСМФА (ГОСТ 2246—70). Сварка осуществляется на постоянном токе обратной полярности. Для проволоки диам'етром 1,6 мм сила сварочного тока /св состав­ляет 140—200 А при - напряжении на дуге 1)л = 20-^22 В, а для проволоки диаметром 2 мм /св = 280-^340 А, £/д = 264-28 В.

Аргонодуговая ручная сварка используется для выполнения корневого слоя при многопроходной сварке стыков труб паро­проводов и поверхностей нагрева котлов. Автоматическая ар­гонодуговая сварка применяется в условиях монтажа для сварки неповоротных стыков паропроводов. При сварке в среде аргона хромомолибденовых сталей используются сварочные проволоки Св-08ХМ, Св-08ХГСМА, а при сварке хромомолиб­денованадиевых сталей — проволоки Св-08ХМФА и Св-08ХГСМФА. Проволоки Св-08ХМ и Св-08ХМФА допуска­ется применять только при содержании кремния в металле про­волоки не менее 0,22 %.

12.3.3. Сварка под флюсом

Автоматическую дуговую сварку под слоем флюса используют для сварки поворотных стыков трубопроводов, коллекторов кот­лов, корпусов аппаратов нефтехимической промышленности и других изделий с толщиной стенки 20 мм и более. С целью обеспечения высоких характеристик работоспособности швов применяют такие низкоактивные по Si и Мп флюсы, как ФЦ-11, ФЦ-16, ФЦ-22. Этим достигается низкое содержание в швах дисперсных оксидных включений — продуктов кремне - и мар­ганцевосстановительного процесса, а также стабильность со­держания Si и Мп в многослойных швах.

Флюс ФЦ-11 содержит пониженное количество оксидов Si и Мп. Флюсы ФЦ-16 и ФЦ-22 имеют достаточно высокое со­держание диоксида кремния (28—37 %), в связи с чем отлича­ются легкой отделяемостью шлаковой корки с поверхности шва. Особо высокими сварочно-технологическими свойствами харак­теризуется флюс ФЦ-22. Низкая активность флюсов ФЦ-16 и ФЦ-22 по кремнию достигается введением в их состав около 5 % фтористого натрия. Сварку осуществляют на постоянном токе .обратной полярности. Для уменьшения разупрочнения хромомолиб'денованадиевых сталей в околошовной зоне реко­мендуется использовать режимы с малой погонной энергией. В связи, с этим для сварки используется проволока диаметром 3 мм. дри силе тока 350—400 А, напряжении дуги 30—32 В и повышенных скоростях сварки (40—50 м/ч). Сварка хромомо­либденовых сталей может осуществляться проволоками 0 4 и 5 мм іґри..силе тока 520—600 и 620—650 А и напряжении 30— 32 и 32—34 В соответственно. Для сварки хромомолибденовых сталей используется проволока марок Св-08МХ и Св-08ХМ, а для сварки хромомолибденованадиевых сталей — проволока Св-08ХМФА. '

12.3.4 Электроконтактная сварка

Контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением явля­ется основным технологическим процессом при изготовлении элементов поверхностей нагрева котлов. Сварку труб диамет­ром 30—40 мм осуществляют на автоматизированных машинах ЦСТ-200 и ЦСТ-200М. Привод механизма оплавления и осадки у машин раздельный. При оплавлении передвижение подвиж­ной плиты машины осуществляется кулачковым механизмом с электроприводом постоянного тока, что обеспечивает плавное регулирование скорости оплавления. Программа, задаваемая кулачком, построена таким образом, что скорость оплавления непосредственно перед осадкой резко возрастает. Это способ­ствует повышению качества сварных соединений. Машина ЦСТ-200М позволяет, кроме того, осуществлять сварку с подо­гревом, что используется при изготовлении поверхностей на­грева из сталей 12Х2МФСР и 12Х2МФБ. Характеристики ма­шины следующие: первичное напряжение 380 В, номинальная мощность 200 кВ-А, ПВ 20 %, номинальное свариваемое сече­ние 900 мм2, максимальный ход подачи 30 мм, усилие осадки 90 Кн, зажатия 180 Кн.

Необходимое качество сварки труб достигается при выпол­нении следующих рекомендаций. Установочная длина каждой трубы должна составлять 0,8—1,0 наружного диаметра трубы, но не менее 30 мм. Сварку необходимо производить при мини­мально возможном вторичном напряжении (5,5—6,5 В), ис­ключающем возникновение коротких замыканий при оплавле­нии. Припуск на оплавление выбирают в зависимости от тол­щины стенки трубы:

б, мм 3 4 5 7

Припуск, мм 8 12 14 19

Длительность оплавления принимается из расчета обес­печения средней скорости оплавления 0,75—1,25 мм/с. Конеч­ная скорость оплавления должна возрастать в 3—4 раза по сравнению со средней. Общий припуск на осадку должен со­ставлять (1,0—1,5)6, а припуск на осадку под током — 0,5—0,8 общего припуска на осадку. Скорость осадки рекомендуется для труб из стали 12Х1МФ и 15Х1М1Ф не менее 30 мм/с, а для труб из стали 12Х2МФСР — не менее 60 мм/с.

Для уменьшения внутреннего грата в некоторых случаях во время сварки продувают трубы азотом или азотоводородной смесью с избыточным давлением около 0,1 МПа. При этом в связи с охлаждающим действием газа на зону стыка режимы сварки труб поверхностей нагрева следует корректировать с увеличением времени .-сварки и припуска на оплавление. По­сле сварки грат может удаляться с помощью специальных сна­рядов, которые закладываются в змеевик и под действием сжа­того воздуха разрушают грат. Диаметр снарядов составляет обычно 0,9 от внутреннего диаметра трубы. После пробивки стыка снаряд удерживается снарядоулавливателем.

Стыки труб из сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф мало восприим­чивы к закалке и термической обработке после сварки их можно можно не подвергать. Кратковременному отпуску сле­дует подвергать стыки труб из стали 12Х2МФСР (750±10 °С в течение 10—20 мин).

12.3.5. Свойства сварных соединений

Эксплуатационная надежность сварных соединений определя­ется их длительной прочностью и стабильностью механических свойств во времени.

При нормальной температуре механические свойства свар­ных соединений находятся на уровне соответствующих свойств свариваемых сталей. Значения этих свойств приведены в табл. 12.4.

Опыт длительной эксплуатации (105 ч и более) сварных со­единений хромомолибденовых сталей при 510 °С указывает на достаточную стабильность свойств при нормальной темпера­туре. Временное сопротивление и ударная вязкость практиче­ски не изменяются. Твердость начинает снижаться после 105 ч со 180 HV до 150—160 HV (3- 105 ч эксплуатации). Временное сопротивление и ударная вязкость сварных соединений хромо­молибденованадиевых сталей после работы при 565 °С в тече­ние 105 ч также остаются на исходном уровне. Твердость сни­жается с 200—240 HV до 160—180 HV [3].

При температуре 450—570 °С свойства сварных соединений и в первую очередь их длительная прочность несколько усту­пают свариваемым сталям. Это обусловлено разупрочнением сталей в околошовной зоне под действием термического цикла сварки в результате дополнительного высокотемпературного

ТАБЛИЦА 12.4

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ 20 °С ПОСЛЕ ОТПУСКА

Марка стали

Способ сварки

0О,2

*5

KCU,

Дж/сма

МПа

0

15ХМ

Ручная дуговая

электродами

ЦУ-2ХМ

450—500

220—300

15—22

30—55

140—200

20ХМЛ

Полуавтоматиче­ская дуговая в среде С02 прово­локой

Св-ОбХГСМА

420—450

240—280

20—22

55—60

140—200

12Х1МФ,

15Х1М1Ф

Ручная дуговая электродами ЦЛ-20

500—580

350—450

15—18

70—75

130—160

15Х1М1Ф*

Автоматическая дуговая под флю­сом проволокой Св-08ХМФА

450—500

300—320

22—26

70—76

160—200

* Свойства металла шва.

отпуска и неполной перекристаллизации. Снижение длительной прочности сварных соединений по сравнению с основным метал­лом зависит от характера термического цикла сварки, степени упрочнения сталей термической обработкой и структурной ста­бильности стали.

Длительная прочность хромомолибденовых сталей и их сварных соединений находится примерно на одном уровне (табл. 12.5). Это объясняется тем, что вследствие малой про-

ТА БЛИЦА 12.5

ДЛИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЗА 105 Ч

12. 4]

Марка стали

Способ сварки

Темпера­

тура

Длительная проч­ность за 105 ч, МПа

испыта­ния, °С

сталь

сварное

соедине­

ние

15ХМ

Ручная дуговая электродами

450

265

264

ЦУ-2ХМ

550

63

59

20ХМЛ

Полуавтоматическая дуговая

475

274

226

в среде С02 проволокой Св-08ХГСМА

550

59

58

12Х1МФ,

Ручная дуговая электродами

565

83

64

15Х1М1Ф

ЦЛ-20

88

74

15Х1М1Ф

Автоматическая дуговая под флюсом проволокой Св-08ХМФА

88

78

каливаемости и нерегламентируемой скорости охлаждения при нормализации стали этой группы упрочняются в процессе тер­мической обработки незначительно, а следовательно, и мало склонны к разупрочнению при сварке.

Хромомолибденованадиевые стали разупрочняются при сварке в большей степени, так как сталь 15Х1М1Ф, например, охлаждается при нормализации принудительно со скорстью около 1000 °С/ч, а трубы из стали 12Х1МФ проходят закалку.

Если коэффициент жаропрочности сварных соединений (т. е. отношение длительной прочности сварного соединения к дли­тельной прочности основного металла) для нормализованной и отпущенной стали 15Х1М1Ф при ручной автоматической сварке равен 0,84—0,88, то для закаленной и отпущенной стали 12Х1М1Ф (толстостенные паропроводные трубы) он равен 0,77. Коэффициент жаропрочности сварных соединений хромомолиб­денованадиевых сталей на уровне единицы можно обеспечить, используя после сварки в качестве термической обработки нор­мализацию с отпуском. Однако в этом случае необходимо при­менять такие сварочные материалы, которые обеспечивают термическую прорабатываемость швов на уровне свариваемой стали. Термическая же обработка должна быть не местной, а общей для всей сварной конструкции. Например, автомати­ческая сварка стали 15Х1М1Ф под флюсом АН-22 проволокой Св-14Х1М1ФА с последующей нормализацией и отпуском обес­печивает длительную прочность сварных соединений при 565 °С за 105 ч условного испытания, равную 88 МПа, а электрошла­ковой проволокой Св-08ХМФ — 82 МПа [5].

Что касается кратковременных механических свойств свар­ных соединений при рабочих температурах, то они не 'уступают соответствующим свойствам свариваемых сталей.

СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Сварочный аппарат стыковой сварки пластиковых труб

Сварочный аппарат стыковой сварки пластиковых труб! Вы искали новый сварочный аппарат? Возможно, вы захотите воспользоваться возможностью купить его у нас. Мы также продаем высококачественные пластиковые трубы ПНД, такие как ПЭ …

Аппарат для сварки: какой выбрать

Самый популярный способ крепления металлических деталей – сварка. И заниматься ею можно не только во промышленных масштабах. В быту сварочные работы используются также часто, причем речь не всегда о сварщиках, …

Расходные материалы, необходимые для сварки

Чтобы выполнить сварку прочно и качественно, недостаточно иметь только сварочный аппарат. Дополнительно потребуется подобрать расходные материалы с учетом вида свариваемого металла. Перед началом работы определите, что именно вам нужно, и …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua