Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 57. Сварка легированных сталей

Свариваемость легированных сталей определяется их составом. Большинство легирующих добавок понижает теплопроводность стали, вследствие чего увеличивается склонность к короблению. При сварке легированных сталей происходит также частичное выгорание легирующих примесей, поэтому металл шва по своим свойствам отличается от основного металла. Для предупреждения перегрева наплавленного металла и появления деформаций легированные стали сваривают горелками меньшей мощности. Для уменьшения выгорания легирующих элементов пламя выбирают нормальное или с небольшим избытком ацетилена. Некоторые легированные стали закаливаются на воздухе, поэтому при сварке таких сталей применяют предварительный подогрев и последующую термообработку.

Низколегированные стали содержат легирующих элементов до 2,5%. Для строительных конструкций применяют низколегированные стали 10ХСНД и 15ХСНД, которые хорошо свариваются газовой сваркой.

При сварке применяется нормальное пламя. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета расхода ацетилена 75—100 дм3/ч при левом способе и 100— 130 дм3/ч при правом способе на 1 мм толщины свариваемого металла. В качестве присадки используется сварочная проволока Св-08, Св-08А, Св-10Г2. Сварка осуществляется без применения флюса. Для повышения механических свойств металла шов проковывают при светло-красном калении (800—850° С) с последующей нормализацией.

Низколегированные теплоустойчивые молибденовые (12М, 15М, 20М и 25MJI) и хромо молибденовые (12ХМ, 15ХМ, 20ХМ, ЗОХМ) стали применяют для изготовления паровых котлов и труб высокого давления. Сварку этих сталей выполняют нормальным ацетилено-кислородным пламенем. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета расхода ацетилена 100 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. В качестве присадочной используют сварочную проволоку марок Св-08ХНМ, Св-ЮХНМА, Св-18ХМА, Св-08ХМ, Св-10ХМ. Сварку этих сталей ведут обратноступенчатым способом небольшими участками длиной 16—25 мм.

Для предотвращения выгорания хрома и молибдена металл сварочной ванны поддерживают в более густом состоянии. В связи с тем что эти стали способны к закалке на воздухе, рекомендуется сваривать их с предварительным подогревом до 250—300° С. При сварке применяют как левый, так и правый способы сварки. Кромки свариваемого металла перед сваркой зачищают до металлического блеска. При толщине металла до 5 мм сварку проводят за один проход, при большей толщине применяют многослойную сварку. Сварку рекомендуется вести с наименьшим числом перерывов.

При возобновлении сварки после перерыва необходимо подогреть весь стык до 250—300° С. После окончания сварки пламя горелки медленно отводится вверх, что способствует более полному выделению газов из расплавленного металла. При сварке необходимо следить за тем, чтобы переход от усиления шва к основному металлу был плавным по всей длине шва.

Хромомолибденовые стали свариваются хуже, чем молибденовые, что обусловливается наличием хрома, который образует тугоплавкие окислы. Сварные изделия из хромомолибденовой и молибденовой стали после сварки подвергают термообработке.

Сварные изделия из молибденовой стали нагревают горелкой до 900—930° С, а изделия из хромомолибденовой стали до 930—950° С. Ширина нагрева должна в пять раз превышать ширину шва. После нагрева до указанных температур изделия охлаждают на воздухе. Указанные мероприятия обеспечивают получение сварного соединения, близкого по прочности к основному металлу.

Низколегированные хромокремнемарганцовистые стали марок 20ХГС, 25ХГС, 30ХГС, ЗОХГСА и 35ХГС обладают хорошей прочностью, упругостью, хорошо выдерживают вибрационные нагрузки, но менее теплоустойчивы, чем хромомолибденовые стали. Эти стали содержат углерода от 0,17 до 0,4%, кремния от 0,9 до 1,2%, марганца и хрома от 0,8 до 1,1%.

При газовой сварке этих сталей хром и кремний частично выгорают, что может привести к появлению в сварном шве окислов, шлаков и непроваров. Для предупреждения окисления легирующих добавок сварку проводят нормальным пламенем. Мощность сварочного пламени выбирается из расчета расхода ацетилена 75—100 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.

В качестве присадочного металла для неответственных конструкций применяют низкоуглеродистую сварочную проволоку Св-08 и Св-08А, а для ответственных конструкций — сварочную проволоку Св-18ХГСА, Св-19ХГС, Св-13ХМА и Св-18ХМА. Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки. Кромки свариваемых деталей должны быть тщательно очищены от загрязнений и подогнаны под сварку так, чтобы зазор по всей длине шва был одинаковым.

Перед сваркой свариваемые детали скрепляют прихватками через 20—30 мм при толщине металла 0,5— 1,5 мм и через 40—60 мм при большей толщине металла. Сварку подготовленных деталей необходимо вести без перерывов, не задерживая пламя горелки на одном месте, чтобы не перегревать металл сварочной ванны. Для уменьшения коробления сварку проводят от середины шва к краям и обратноступенчатым способом в зависимости от длины свариваемых швов.

Учитывая склонность этих сталей к закалке, для устранения образования трещин в металле шва и околошовной зоне после сварки проводят медленное охлаждение свариваемой детали. После сварки ответственных деталей из этих сталей их подвергают закалке и отпуску. Закалку производят при температуре 500—650° С с выдержкой при этой температуре и последующим нагревом до температуры 880° С и охлаждением в масле. Отпуск состоит в нагреве до температуры 400—600° и последующем охлаждении в горячей воде.

Хромистые стали обладают повышенной кислотой жаростойкостью и применяются для изготовления деталей и оборудования, работающего в агрессивных средах при высоких температурах. Хромистые стали содержат углерода от 0,13 до 0,9% и хрома от 4 до 30%.

Хромистые стали склонны к образованию закалочных структур при охлаждении на воздухе, в результате чего после сварки могут образоваться трещины в сварном шве и околошовной зоне. Чем выше содержание углерода в хромистых сталях, тем хуже они свариваются и тем выше склонность их к короблению при остывании шва.

При сварке хромистых сталей применяется нормальное пламя. С целью предупреждения коробления свариваемых деталей сварку ведут на пониженной мощности пламени из расчета расхода ацетилена 70 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Для уменьшения коробления сварку хромистых сталей, содержащих до 14% хрома, выполняют с предварительным подогревом до 150—200° С, содержащих свыше 14% хрома—до 200— 250° С. В качестве присадочной применяют сварочную , проволоку Св-02Х19Н9, Св-04ХН19Н9, Св-06Х19Н9Т. Диаметр присадочной проволоки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки. Сварка должна выполняться с максимально допустимой скоростью, без перерывов и повторного нагрева одного и того же места шва. Сварку выполняют в один слой.

При сварке деталей толщиной до 3 мм применяют левый способ сварки, толщиной более 3 мм — правый способ. Для предохранения выгорания хрома и удаления из сварочной ванны окислов хрома применяется флюс следующего состава: борной кислоты — 55%, окиси кремния— 10%, ферромарганца — 10%, феррохрома — 10%, ферротитана — 5%, титановой руды 5% и плавикового шпата — 5%. После сварки проводится термообработка по режиму, предусмотренному для данной марки стали.

Хромоникелевые аустенитные стали обладают высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью, жаропрочностью, они нашли широкое применение в химической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Газовой сваркой сваривают сталь толщиной не более 3 мм. Сварка выполнятся строго нормальным пламенем. Мощность сварочного пламени выбирают из расчета расхода ацетилена 75 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Для сварки применяют присадочную проволоку марок Св-0Х18Н9, Св-0Х18Н9С2, Св-1Х18Н9Т, Св-Х18Н9Б, Св-1Х18Н11М.

Основная трудность при сварке этих сталей состоит в том, что при нагревании до 400—900° С происходит выпадение карбидов хрома, из-за чего сталь теряет устойчивость против коррозии.

Сварку нержавеющих хромоникелевых сталей ведут с максимальной скоростью, конец присадочной проволоки все время должен находиться в сварочной ванне. Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки. Сварку можно выполнить как левым, так и правым способами, а при наложении длинных швов — обратноступенчатым способом.

Для удаления окислов при сварке применяют флюс ИЖ-8, который содержит 28% мрамора, 30% фосфора, 10% ферромарганца, 6% ферросилиция, 6% ферротитана и 20% двуокиси титана. Флюс применяют в виде пасты, которую наносят на свариваемые кромки за 15— 20 мин до начала сварки. Остатки флюса после сварки удаляют тщательной промывкой швов горячей водой.

Для улучшения механических свойств, устранения межкристаллитной коррозии и деформаций рекомендуется сваренные детали подвергать термической обработке с нагревом до температуры 1050—1100° С с последующим охлаждением в воде.

Контрольные вопросы
  1. Какой сплав называется сталью?
  2. Как классифицируются стали по назначению, способу производства и химическому составу?
  3. Как классифицируются стали по свариваемости?
  4. Как влияют различные примеси в сталях на ее свариваемость?
  5. Каковы причины возникновения холодных и горячих трещин и меры борьбы с ними?
  6. В чем заключается особенность сварки средней высокоуглеродистых сталей?
  7. В чем заключаются основные особенности сварки легированных и высоколегированных сталей?
  8. Каковы основные особенности сварки молибденовых и хромомолибденовых сталей?

вверх страницы