Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 52. Сварка хромистых сталей

Для изготовления химической аппаратуры, нефтеаппаратуры и других изделий широко используются хромистые стали, являющиеся нержавеющими и кислотостойкими и более дешевыми по сравнению с другими марками легированных сталей, обладающих этими же свойствами.

При содержании хрома от 4 до 14% сталь относится к средне- легированным, а при содержании хрома более 14% — к высоколегированным. Среднелегированные хромистые стали содержат до 0,15% углерода и применяются в конструкциях, где не требуется, высокая прочность, но необходима устойчивость против коррозии.

Высоколегированные хромистые стали могут содержать до 0,35% углерода; они обладают повышенной прочностью, хорошо сопротивляются коррозии и действию кислот. Для повышения устойчивости против образования окалины (газовой коррозии) при температурах до 1100° в состав хромистых сталей вводится 1—2% кремния или 0,2—0,6% алюминия. Повышение жаропрочности достигается введением в состав хромистой стали до 0,6% молибдена. Для улучшения свариваемости хромистой стали в ее состав вводят титан.

При нагревании стали до температур 400—900° хром вступает в химическое соединение с углеродом, образуя карбиды хрома, выделяющиеся по границам зерен и лишающие данную сталь ее основного свойства — сопротивляемости коррозии. При наличии в структуре стали карбидов хрома коррозия возникает не только на поверхности, но и в толще металла, в местах расположения карбидов хрома. Такая коррозия называется межкристаллитной и является очень опасной, так как понижает прочность и придает металлу хрупкость. Чем выше содержание углерода в хромистой стали, тем легче выделяются карбиды хрома в металле сварного шва и околошовной зоны, подвергающихся при сварке нагреву до указанных выше температур.

Это свойство хромистых сталей создает основное затруднение при их сварке. Кроме того, хром придает стали способность к самозакаливанию, отчего сварной шов и соседние с ним участки становятся твердыми и хрупкими при охлаждении на воздухе после сварки. Закалка вызывает внутренние напряжения, которые способствуют образованию трещин в металле. Наряду с этим хромистые стали в 1,5—2 раза хуже проводят тепло, чем обычная малоуглеродистая сталь, и поэтому обладают повышенной склонностью к короблению при сварке. Хром легко окисляется, образуя тугоплавкие шлаки, что также затрудняет сварку. Вследствие указанных причин хромистые стали относятся к группе ограниченно сваривающихся и требуют особых приемов сварки.

Сварку хромистых сталей производят проволокой из хромо-никелевой стали Св-02Х 19Н9 и Св-Х25Н13 по ГОСТ 2246—60 с покрытием ЦЛ-2 или УОНИ-13/нж. Эти покрытия дают жидкий шлак, хорошо защищающий ванну, растворяющий окислы хрома и раскисляющий металл шва.

Вследствие повышенного электрического сопротивления проволоки из хромоникелевой стали электроды из нее при большом токе могут быстро нагреваться и усиленно плавиться. Расплавленный металл будет стекать на недостаточно нагретый основной металл, что приведет к образованию непроваренных мест и ослаблению прочности сварного соединения.

Для предупреждения указанного явления электроды берут длиной не более 250—300 мм, т. е. короче обычных. Из этих же соображений при сварке хромистых сталей применяют пониженный ток и следующие режимы сварки:

Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности. Для лучшего отвода тепла под шов кладут толстые медные подкладки, охлаждаемые водой. Для восстановления первоначальных свойств основного металла изделие после сварки подвергают термической обработке по одному из режимов, указанных в табл. 20.

Хромистые стали с содержанием 18—30% хрома и до 0,35% углерода во избежание образования трещин подогревают до 200— 350°. Нужно особенно следить за тем, чтобы не перегревать металл шва и околошовной зоны, ведя сварку на пониженных токах с наибольшей скоростью. Особенно это опасно при сварке многослойных швов валиками малых сечений, выполняемых с охлаждением до 200° перед наложением каждого последующего слоя. Для получения менее хрупкого металла шва сварку сталей с 18—30% хрома осуществляют электродами из хромоникелевой стали Св-Х25Н13 с покрытием УОНИ-13/нж.

Если от металла шва после сварки требуется твердость, то охлаждение производят быстро в воде; при медленном охлаждении на воздухе металл шва получается менее твердым, но более вязким.

Металл толщиной свыше 8—10 мм следует сваривать в несколько слоев и, если возможно, с предварительной подваркой корня V-образного шва с обратной стороны.

вверх страницы