СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

К высоколегированным относят стали, суммарный состав легирующих элементов в которых составляет не менее 10%, при содержании одного из них не менее 8%. При этом содержание железа должно составлять не менее 45%. В основном это стали, обладающие повышенной кор­розионной стойкостью или жаростойкостью. Легирование сталей выполняют углеродом, марганцем, кремнием, молибденом, алюминием, ванадием, вольфрамом, тита­ном и ниобием, бором, медью, серой и фосфором. Вве­дение легирующих элементов меняет физические и хи­мические особенности стали.

Так, углерод способствует повышению прочности ста­ли и снижению ее пластичности. Окисление углерода в процессе сварки способствует появлению пор. Кремний является раскислителем и содержание его в стали более 1 % приводит к снижению свариваемости. Хром также сни­жает свариваемость, помогая созданию тугоплавких окис­лов. Никель повышает прочность и пластичность свароч­ного шва, не снижая свариваемость стали. Молибден уве­личивает прочность и ударную вязкость стали, ухудшая свариваемость. Ванадий в процессе сварочных работ силь­но окисляется, поэтому его содержание в стали предус­матривает введение раскислитеЛей. Вольфрам тоже сильно окисляется при повышенных температурах, ухудшает сва­риваемость стали.

Титан и ниобий предотвращают межкристаллитную коррозию. Вор повышает прочность, но затрудняет свари­ваемость. Медь повышает прочность, ударную вязкость и коррозийную стойкость стали, но снижает ее сваривае­мость. Повышенное содержание в стали серы приводит к образованию горячих трещин, а фосфор способствует об­разованию холодных трещин.

Содержание тех или иных легирующих элементов оп­ределяют по маркировке стали. Первые две цифры в мар­кировке означают содержание углерода в сотых долях про­цента; легирующие элементы обозначают буквенными символами, а стоящие за ними цифры указывают на при­мерное содержание этих элементов, при этом единицу и меньше не ставят. Символ «А», установленный в конце маркировки, указывает, что сталь высококачественная, с пониженным содержанием серы и фосфора. Наиболее широкое применение получили коррозионно-стойкие хромоникелевые стали (12X18Н1 ОТ, 10Х23Н18 и некото­рые другие).

Из вышесказанного видно, что, как правило, легиро­вание стали приводит к снижению ее свариваемости, а первостепенную роль при этом играет углерод. Поэтому доля влияния каждого легирующего элемента может быть отнесена к доле влияния углерода. Повышенное содержа­ние углерода и легирующих элементов способствует уве­личению склонности стали к резкой закалке в пределах термического цикла, происходящего, во время сварки. В результате этого околошовная зона оказывается резко закаленной и теряет свою пластичность.

Поэтому при сварочных процессах высоколегирован­ных сталей, происходящих в зоне плавления металла и околошовной области, возникают горячие трещины и межкристаллитная коррозия, проявляющаяся в процес­се эксплуатации. Основной причиной появления тре­щин является образование крупнозернистой структуры в процессе кристаллизации и значительные остаточные на­пряжения, полученные при затвердевании металла. Леги­рование влияет на вязкость металла и коэффициент по­верхностного натяжения, поэтому у большинства высо­колегированных сталей сварочный шов формируется хуже, чем у низколегированных и даже углеродистых ста­лей.

Межкристаллитная коррозия характерна для всех ви­дов высоколегированных сталей, имеющих высокое со­держание хрома. Под действием нагрева образовавшиеся карбиды хрома выпадают по границам зерен, снижая их антикоррозийные свойства.

Препятствует образованию карбидов хрома легирова­ние стали титаном, ниобием, танталом, цирконием и ванадием. Положительное влияние на качество сварочно­го шва оказывает дополнительное легирование свароч­ной проволоки хромом, кремнием, алюминием, ванади­ем, молибденом и бором.

Для сварки высоколегированных сталей используют как ручную дуговую, так и механизированную сварку под флюсом и в среде защитных газов. Сварка выполняется при минимальном тепловложении с использованием тер­мообработки и применением дополнительного охлажде­ния.

Введение легирующих элементов меняет и технологи­ческие особенности стали. Так, система легирования сни­жает теплопроводность стали и повышает ее электричес­кое сопротивление. Это оказывает влияние на скорость и глубину плавления металла, что требует меньшего вло­жения энергии и увеличения скорости подачи сварочной проволоки.

Ручную дуговую сварку высоколегированных сталей выполняют при пониженных токах обратной полярности.

Сварку ведут короткой дугой ниточными валиками без поперечных колебаний.

Проволока, применяемая для изготовления электро­дов, должна соответствовать марке стали с учетом ее сва­риваемости. Защитное покрытие электродов должно иметь состав, снижающий отрицательное действие повышен­ной температуры. К примеру, для сварки кислотостойкой стали 12Х18Н10Т электроды типа Э-Ф4Х20Н9 (марки ЦЛ-1І) препятствуют образования горячих трещин и межкристаллитной коррозии. Предварительный и сопут­ствующий подогрев снижает опасность возникновения трещин.

Для защиты сварочной ваНны используют инертный газ аргон или его смеси с гелием, кислородом и углекис­лым газом.

Сварку в среде углекислого газа можно выполнять только в случаях, когда отсутствует опасность возникно­вения межкристаллитной коррозии. Сварка плавящимся электродом выполняется при значениях тока, обеспечи­вающих струйный перекос электродного металла.

При сварке возникает опасность коробления и оста­точных сварочных напряжений. Поэтому после сварки часто требуется термообработка.