Главная → Статьи

Общие вопросы сварки высоколегированных сталей

Высоколегированной называется сталь, в которой содержание легирующих компонентов более 10% (кроме углерода). В строительстве наибольшее распространение получили нержавеющие (коррозионно-стойкие), жаростойкие (окалиностойкие) и жаропрочные стали. Нержавеющими называют стали, обладающие стойкостью против электрохимической коррозии; жаростойкими — стали, стойкие против химического разрушёния поверхности в газовых средах при температурах выше 550 °С и работающие в ненагруженном и слабонагруженном состояниях; жаропрочными — стали, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и имеющие при этом достаточную жаростойкость. Наряду с обозначениями, принятыми в стандартах, высоколегированные стали имеют еще одно, более сокращенное обозначение — двумя или тремя группами цифр. Например, 18— 8, 18—10, 16—13—3. Первая группа цифр — это среднее содержание хрома, вторая — никеля, третья — важнейшего легирующего элемента (в данном случае молибдена) в процентах. По сравнению с углеродистыми высоко-легированые стали имеют пониженную теплопроводность, большой коэффициент теплового расширения при нагреве, высокое омическое сопротивление и значительную литейную усадку. Основными трудностями, которые встречаются при сварке высоколегированных сталей, являются обеспечение стойкости металла шва и околошовной зоны против кристаллизационных трещин, получение плотных швов, сохранение свойств металла шва и сварного соединения во времени под действием рабочих температур и напряжений, обеспечение коррозионной стойкости сварных соединений.

Стойкость металла шва и околошовной зоны против образования кристаллизационных трещин можно повысить, используя в ряде случаев швы с малым коэффициентом формы, что способствует нормальной кристаллизации металла сварочной ванны; предварительный подогрев изделия (его применение зависит от состава и свойств стали) и электроды с фтористо-кальциевым покрытием. Для получения плотных швов необходимо устранить причины, вызывающие появление пор, основным возбудителем которых является водород. При сварке высоколегированных сталей (нержавеющих) основными источниками водорода служат электродные покрытия, защитный газ, краски, масла и другие загрязнения. Поэтому электроды непосредственно перед сваркой следует прокаливать, тщательно осушать защитный газ, сварку

Фтористо-кальциевыми электродами выполнять на постоянном токе обратной полярности, что позволяет резко уменьшить опасность образования пор в металле шва. При сварке в аргоне некоторых аустенитных сталей появление пор наблюдается на границе сплавления. Для предотвращения этого к аргону добавляют 2—5% кислорода, который образует с водородом нерастворимый в металле гидроокисел.

В результате длительного пребывания при высоких температурах металл шва теряет свою пластичность, т. е. охрупчивается. Различают три вида охрупчивания: тепловое, сигматизация, выпадение вторичных карбидов по границам зерен.

Тепловая хрупкость является своего рода старением и не сопровождается явными структурными изменениями. Этот вид охрупчивания наблюдается в результате нагрева при температурах 350—500°С. Тепловой хрупкости способствуют хром, ванадий, ниобий, кремний, титан и алюминий. Для ее предотвращения следует ограничивать содержание феррита в сварных швах с двухфазной структурой.

Сигматизация представляет собой появление в, ме-тале шва хрупкой структурной составляющей, называемой сх-фазой. Она образуется в результате длительного нагрева при температурах 550—875°С. Для предупреждения сигматизации швов с однофазной структурой следует не допускать легирования их (молибденом, вольфрамом, ванадием, резко ограничивать содержание хрома и кремния, несколько повышать концентрацию углерода и азота. В двухфазных швах с сигматизацией борются, ограничивая количество первичного феррита в сварных швах или их аустенизацией путем нагрева до 1050—1100 °С с последующим быстрым остыванием.

Падения пластичности металла вследствие выпадения вторичных карбидов по границам зерен избегают снижением содержания в металле углерода. Способность металла шва противостоять образованию окалины под действием высоких температур обусловливается содержанием хрома. Поэтому при сварке окалиностойких сталей нужно прежде всего стремиться к сохранению в металле шва такого же количества хрома, как в свариваемом металле.

Высокохромистые стали подвержены межкристаллит-и коррозии. Она может поразить участки сварного шва, подвергающиеся повторному воздействию сварочного нагрева, — -места пересечения швов, места продолжения шва после смены электрода, первый шов при двухсторонней сварке. Наиболее эффективным средством предотвращения межкристаллитной коррозии является легирование сварных швов ниобием и титаном.

Одна из основных задач технологии и техники дуговой сварки высоколегированных сталей — это обеспечение равномерности химического состава по длине шва и его сечению, т. е. сохранение его механических свойств и предупреждение появления кристаллизационных трещин, чего можно добиться только при обеспечении постоянных условий сварки. Основное правило дуговой сварки высоколегированных сталей — это поддержание короткой дуги, так как при сварке такой дугой достигается лучшая защита расплавляемого металла от воздействия кислорода и азота воздуха. При сварке в аргоне -вольфрамовым электродом исключается попадание брызг расплавленного металла на поверхность изделия, что не создает очагов коррозии. Короткая дуга обеспечивает получение швов с небольшим коэффициентом формы шва. Такие швы имеют повышенную стойкость против образования кристаллизационных трещин. Поэтому при сварке высоколегированных сталей не допускается манипулирование концом электрода.

Повышение коррозионной стойкости сварных соединений из нержавеющих сталей можно добиться ускорением их остывания. Для этого используют медные водоохлаждаемые подкладки, промежуточное остывание слоев, поливку швов водой.

Ваш отзыв