Сварка высокохромистых ферритных сталей

Технология сварки стали мартенситного класса

Высокохромистые стали мартенситного и мартенситно-ферритного класса могут свариваться всеми видами сварки плавлением – ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, аргонодуговой сваркой, в СО₂ и под флюсом. Наибольшее распространение получила РДС покрытыми электродами.

При выборе вида сварки, сварочных материалов и режимов сварки высокохромистых сталей, особенно жаропрочных, необходимо учитывать, что даже небольшие отклонения в химическом составе металла швов (по ряду элементов в пределах десятых долей процента) могут приводить к значительному изменению их служебных свойств.

В связи с тем, что растворяющийся при сварке в расплавленном металле водород значительно усиливает склонность к образованию холодных трещин в хрупком металле швов и околошовной зоне, для ручной сварки высокохромистых сталей не следует применять электродные покрытия, содержащие в качестве газообразующих органические соединения. В этом случае используют электродные покрытия фтористо-кальциевого типа, при котором газовая защита сварочной ванны образуется за счет распада карбонатов покрытия (мрамора). Образующиеся высококальциевые шлаки благоприятны для удаления из сварочной ванны серы и фосфора. Компенсация окислительного воздействия газовой фазы (СО₂ и продуктов ее распада) осуществляется за счет раскислителей в металлическом стержне или в покрытии.

Для уменьшения возможного поглощения водорода при сварке электроды перед сваркой следует прокаливать при повышенных температурах (450-500ºС) длительностью 2 часа. Сварку выполняют постоянным током обратной полярности.

Сварка в среде защитных газов производится как в среде инертных газов (в основном ручная аргонодуговая сварка), так и в среде СО₂. С позиции металлургии наиболее благоприятна сварка в аргоне, где можно получать металл шва любого состава без потерь легирующих элементов. Однако вследствие низкой производительности этот способ применяется для сварки тонких материалов и выполнением корневого валика многослойных швов. При сварке в среде СО₂ окислительное действие газа приходится компенсировать за счет усиленного легирования присадочных материалов.

Таблица 4.1

Электроды для сварки мартенситных и мартенситно-ферритных сталей

Электроды марка	Марка проволоки	Назначение (для каких сталей)
УОНИ 13/1Х13	Св10Х13	12Х13, 20Х13
КТИ-9	Св10Х11МФН	15Х11МФ
КТИ-10	Св10Х11ВМФН	15Х12ВНМФ, Х11ЛБ, Х11ЛА
УЛ-32	Св10Х11ВМФН	13Х11В2МФ
ЭЛ-898/2/	Св08Х19Н10Б	14Х17Н2
АНВ-2	Св08Х18Н2ГТ	14Х17Н2

Проволоки, применяемые для сварки в среде СО₂:

Св08Х14ГНТ (Св10Х13), ПП-08Х14ГТ – для сталей 12Х13 и 20Х13;

Св15Х12НМВФВ, Св15Х12ПНМФБ – для стали 15Х11МФБ, Х11ЛА;

Св08Х18Н2ГТ – для стали 14Х17Н2.

При сварке под флюсом применяются, как правило, либо слабоокислительные флюсы типа АН-17 в комбинации со специальными проволоками типа 15Х12НМВФБ, либо безокислительные флюсы типа 48-ОФ-6. Кроме того, применяются флюсы

АН-30, АН-18, АН-10, АН-17 – безкремнистый флюс системы CaF₂ – Al₂O₃ – MnO;

48-ОФ-6 – фторидный безокислительный флюс системы CaF₂ – Al₂O₃ – СаО;

АН-30 – флюс системы CaF₂ – Al₂O₃ – MgO.

Используется постоянный ток обратной полярности (в случае применения безфтористых флюсов – прямая полярность). Следует иметь в виду, что сварке аустенитными проволоками, за счет пониженной ее теплопроводности и высокого электрического сопротивления при прочих равных условиях, она плавится быстрее, чем обычная низкоуглеродистая проволока. Поэтому для получения с хорошим формированием вылет электрода необходимо уменьшать в 1,5–2 раза в сравнении с низкоуглеродистой проволокой. Диаметр проволоки 2–3 мм (для уменьшения склонности к образованию кристаллизационных трещин).

К ферритным сталям относятся стали с 13% Cr с очень низким содержанием углерода, а также с 25–30% Cr. Общей характеристикой для этих сталей служит их склонность к росту зерна при высокотемпературной термообработке, в том числе и в результате сварочного нагрева в З.Т.В. и в металле шва (в случае одинакового со сталью состава). При крупном зерне такие стали теряют пластичность и вязкость при комнатной температуре и более низкой.

В целях максимального ограничения роста зерна при сварке предпочтительным методом с сосредоточенными источниками теплоты и малой погонной энергией.

В тех случаях, когда по условиям эксплуатации для сварных соединений допустима невысокая пластичность, для исключения возможности появления при сварке трещин, особенно при большей жесткости свариваемого изделии, применяют предварительный и сопутствующий подогрев при температурах 120-180ºС и последующую термообработку. В этом случае применяют присадочные материалы с получением такого же типа наплавленного металла, что и основной металл.

Для снижения хрупкости применяют также материалы, дающие состав металла шва, который при сварочных скоростях охлаждения позволяет получить не чисто ферритную структуру, а с некоторым содержанием мартенситной составляющей, либо аустенитно-ферритные швы.

Для сварки применяют РДС, под флюсом, в СО₂, порошковыми проволоками, в среде инертных газов. Состав присадочных материалов зависит от требуемого состава металла шва и окислительного потенциала защитной седы. Электроды – основное фтористо-кальциевое покрытие, сварка на постоянном токе обратной полярности.

Дата добавления: 2014-12-25