Сварка легированных сталей

Большинство конструкционных легированных сталей сваривается газовой сваркой удовлетворительно. Сварка этих сталей имеет ряд особенностей, так как происходит частичное выгорание легирующих примесей, вследствие чего металл шва теряет свойства стали данной марки. Легированные стали хуже проводят тепло, чем низкоуглеродистая сталь, и поэтому больше коробятся при сварке. Некоторые марки сталей способны закаливаться на воздухе, особенно в прилегающих к шву участках, и склонны к образованию трещин.

Низколегированные стали для строительных конструкций (например, 15ХСНД и 10ХСНД) хорошо свариваются газовой сваркой. Мощность наконечника выбирают 75—100 дм3/ч при левой и 100—130 дм3/ч ацетилена при правой сварке на 1 мм толщины металла. При сварке применяют нормальное пламя и проволоку Св-08, Св-08А или Св-10Г2. Можно применять левую и правую сварку. Для улучшения качества наплавленного металла целесообразно проковывать шов при светло-красном калении (800—850° С) с последующей нормализацией металла шва. Флюс не применяют.

Низколегированные молибденовые и хромомолибденовые теплоустойчивые стали для котлостроения. Газовая сварка этих сталей может использоваться при монтаже и ремонте паровых котлов и трубопроводов.

Пламя применяют только нормальное, мощностью 100 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. При сварке применяют проволоку • марок Св-08ХНМ, Св-10НМ, Св-18ХМА, Св-ЮХМ, Св-ЮМХ по ГОСТ 2246—60. Сварку ведут небольшими участками длиной по 15—25 мм, поддерживая весь свариваемый участок при температуре светло-красного каления.

При толщине металла свыше 16 мм все изделия необходимо подвергать предварительному равномерному подогреву до 250—360° С, сохраняя эту температуру постоянной в процессе сварки. Для этого изделие во время сварки подогревают вспомогательными горелками или другими способами.

При окружающей температуре минус 10° С сварку сталей 15М и 20М толщиной до 10 мм можно вести без предварительного подогрева, а при большей толщине — с подогревом до 250—300° С. Хромомолибденовые стали 12ХМ, 15ХМ, 12Х1МФ при минус 10° С сваривают с подогревом до 250— 300° С, независимо от толщины металла.

Кромки перед сваркой зачищают до металлического блеска. При толщине металла до 5 мм сварку ведут в один слой, при большей толщине применяют многослойную сварку. Вначале «пролуживают» кромки, для чего кромки в вершине шва расплавляют и сваривают без добавления присадочного металла с целью получения полного провара вершины шва. Длина пролуженного участка не должна превышать 15—25 мм, так как при большей длине в данном месте возможно появление незаметной трещины, которая может остаться в шве. Для уменьшения выгорания хрома и молибдена металл сварочной ванны нужно поддерживать в возможно более густом состоянии, не перегревая его.

Сварку ведут с наименьшим числом перерывов. При возобновлении сварки после перерыва необходимо равномерно подогреть шов в данном месте (при сварке труб — весь стык) до 250—300°С с целью предупреждения появления трещин. Усиление шва располагают симметрично к оси шва, обеспечивая плавный переход от наплавленного металла к основному.

Полной термообработке (нормализации) подлежат барабаны и детали котлов при толщине металла свыше 10 мм, путем нагрева до 900—930° С для молибденовой и до 930— 950°С, для хромомолибденовой стали, выдержки при этой температуре из расчета 1—1,5 мин на 1 мм толщины металла и охлаждения в спокойном воздухе до 300°С.

При сварке труб и сварке на монтаже допускается также местная термообработка в виде отжига. Местной термообработке подвергаются все сварные соединения паропроводных и коллекторных труб. Для молибденовых и хромомолибденовых сталей нагрев при отжиге производится до 680—700°С (для хромомолибденованадиевых —720—740°С) с выдержкой 4—5 мин на 1 мм толщины металла и медленным охлаждением до 250—300° С. Для хромомолибденовых сталей местная термообработка производится индукционными нагревателями, кольцевыми газовыми горелками и муфельными электропечами сопротивления. Сварное соединение должно быть нагрето по всему периметру на ширине не менее 100 мм в обе стороны от шва.

Низколегированные хромокремнемарганцовые стали. При газовой сварке этих сталей содержащиеся в них марганец, хром и кремний частично выгорают, что вызывает появление в шве включений окислов, шлаков и непровара. Для, предупреждения этого сварку ведут нормальным пламенем, наконечником мощностью 75—100 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Окислительное пламя вредно, так как увеличивает выгорание хрома, кремния и марганца. Применяют или низкоуглеродистую проволоку Св-08 и Св-08А или легированную Св-18ХГСА и Св-18ХМА.

Сварку ведут в один слой. Перед сваркой листы предварительно прихватывают через 20—30 мм при толщине листов от 0,5—1,5 мм и через 40—60 мм при толщине 2 мм и более. Прихватки располагают на расстоянии 10—15 мм от края листа или угла сварного соединения. Большое значение для качества шва при сварке этой стали имеют тщательная очистка и подгонка кромок, а также точное соблюдение зазора между ними, который должен быть одинаков по всей длине шва. Эти стали при резком охлаждении склонны к образованию трещин в шве и около него. Поэтому по окончании сварки горелку нужно отводить медленно, одновременно подогревая факелом пламени металл конечного участка, на площади радиусом 20—40 мм. Сварку нужно производить возможно быстрее, без перерывов, не задерживая пламя на одном месте. Для уменьшения коробления прихватку и сварку ведут от середины шва к его концам

После сварки узлов ответственных изделий их подвергают закалке и отпуску. Закалку производят нагревом вначале до 500—650°С с выдержкой при этой температуре из расчета 1,5 мин на 1 мм толщины (но не менее 5 мин.) и последующим нагревом до 880°С с той же выдержкой. После этого деталь охлаждают в масле температуры 20—50°С или сначала в горячем масле (190°С), а потом в масле температуры 20° С.

Отпуск состоит в нагреве до 400—600° С с последующим охлаждением в горячей воде (60°С). Чем ниже температура отпуска, тем выше прочность, но меньше пластичность металла шва.

Хромистые стали могут содержать от 4 до 30% хрома. Сварка хромистых сталей сопряжена с рядом трудностей, так как они склонны к сильному короблению и закалке в момент остывания шва, что вызывает образование трещин. Чем выше содержание углерода в хромистой стали, тем хуже она сваривается.

Сварку хромистых сталей ведут нормальным пламенем, наконечником мощностью не более 70 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. При сварке применяют проволоку из хромоникелевой стали Св-02Х19Н9. Лучшие результаты получают при сварке проволокой Св-06Х19Н9Т (с титаном). Титан и ниобий препятствуют образованию в шве твердых химических соединений хрома с углеродом (карбидов хрома).

Сварку нужно вести возможно быстрее, стремясь не допускать перерывов и повторных нагревов шва. Во избежание образования трещин следует применять одностороннюю, однослойную сварку.

При сварке применяют флюс, предохраняющий хром от выгорания и способствующий удалению из шва окислов хрома. Состав флюса (%):

· борной кислоты 55;

· окиси кремния 10;

· ферромарганца 10;

· феррохрома 10;

· ферротитана 5;

· титановой руды (концентрата) 5;

· плавикового шпата 5.

Перед сваркой кромки зачищают до металлического блеска. Хромистые стали, содержащие свыше 14% хрома, сваривают с предварительным подогревом до 200—250° С, а после сварки подвергают термической обработке по режиму, предусмотренному для стали данной марки.

Высокохромистые кислотостойкие стали при длительном нагреве склонны к росту зерна в зоне нагрева, что снижает их прочность. Поэтому газовой сваркой эти стали не сваривают.

Хромоникелевые нержавеющие аустенитные стали сваривают нормальным пламенем мощностью 75 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Окислительное пламя не допускается. Применяют проволоку Св-02Х19Н9, Св-06Х19Н9Т или Св-08Х19Н10Б. При сварке жаропрочной нержавеющей стали применяют проволоку, содержащую 21 % никеля и 25% хрома. Для сварки коррозион-ностойкой стали, содержащей молибден, применяют проволоку, содержащую 3% молибдена, 11 % никеля и 17% хрома. Основное затруднение при сварке этих сталей состоит в том, что при нагревании до 400—900° С происходит выделение карбидов хрома по границам зерен стали, вследствие чего сталь теряет устойчивость против коррозии. Титан или ниобий связывают углерод и препятствуют образованию карбидов хрома. Содержание ниобия должно не менее чем в 10 раз превышать содержание углерода и стали; максимально допустимое содержание ниобия—1,2%.

Сварку нержавеющих сталей нужно вести быстро, держа конец проволоки все время в сварочной ванне. Для лучшего отвода тепла можно сваривать на подкладке из меди. Можно применять левую и правую сварку. При длинных швах применяют обратноступенчатый способ сварки. Мундштук держат под углом 45° к поверхности детали.

После сварки деталь подвергают термообработке (закалке) нагревом до 1050—1100° С и быстрым охлаждением в воде. Закалка может быть заменена отжигом при 850°С с охлаждением на воздухе. При этом выделившиеся карбиды хрома снова растворяются в сплаве и шов приобретает свойства основного металла. Металл толщиной 1—2 мм можно охлаждать на воздухе. Сталь с добавкой титана можно не подвергать термообработке после сварки.

Для улучшения внешнего вида шва и удаления окислов хрома применяют флюс состава (%): плавикового шпата 80 и ферротитана 20. В качестве флюса пригодна также смесь состава (%): буры 50 и борной кислоты 50 или буры 80 и двуокиси кремния 20. Флюс наносят на кромки за 15— 20 мин до сварки, а после сварки удаляют промывкой в горячей воде или кипячением в 5%-ном растворе NaOH.

Лучшие результаты дает флюс-паста НЖ- 8, не содержащий бора и фтора, вызывающих коррозию шва. В состав флюса НЖ-8 входят мрамор, фарфор, ферромарганец, ферросилиций, ферротитан и двуокись титана.

Хромоникелевые стали целесообразнее сваривать дуговой, в защитных газах или контактной электросваркой, так как эти способы дают меньшую зону нагрева, а поэтому обеспечивают лучшее качество сварного шва, чем газовая сварка. Газовой сваркой сваривают нержавеющую сталь толщиной не более 3 мм, так как при большей толщине стали ее деформации достигают значительной величины.

Контрольное задание:

1. Вам как сварщику необходимо подобрать режимы сварки.хромистой стали 08Х19Н9 толщиной 5мм.

Дата добавления: 2014-12-10