Главная Проволока для сварки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [ 27 ] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 малых толшин и выполнением корневого валика в многослойных швах металла больших толшин, например в изделиях для турбостроения. Азот яоляется полезной прикесью лля металла ряда высокохромистых швов. Однако при концентрации в сварочной ванне более 0,08% он может вызывать пористость. Поэтому при сварке необходимо обеспечить хорошую защиту дугового пространства от воздуха и не допускать большего количества азота в защитных газах. При сварке плавящимся электродом в COg обычно обеспечивается достаточное оттеснение воздуха от сварочной зоны, однако металл может значительно окисляться. Для предотвращения окисления основных легирующих элементов в электродную проволоку необходимо в достаточных количествах вводить раскислители. Принципиально возможна и разработка порошковых проволок с дополнительными шлакообразующими в составе вводимого порошка. Сварка высокохромистых сталей под флюсом также требует разработки специальных сварочных материалов. Применяемые для сварки углеродистых сталей высококремнистые, высокомарганцовистые флюсы для высокохромистых сталей непригодны в связи с кремнемарганцевовосстановительными процессами. При этом происходит выгорание хрома (иногда до 2% по сравнению с исходным металлом) и появление в швах повышенных количеств кремния и марганца, понижающих свойства высокохродшстых сталей, в частности уменьшая их пластичность и вязкость. Фторидные флюсы не обеспечивают хорошего формирования швов. Для сварки высокохромистых сталей рекомендуются либо высокоосновные флюсы 48-0Ф-6, АН-26, либо слабоокислительные (низкокремнистые с некоторым количеством окислов железа) АН-17, АН-18. Флюсы АН-17, АН-18 и 48-ОФ-6 проверялись в ИЭС им. Патона с использованием специально разработанных проволок типа 15Х12НМВФБ и 15Х12ГНМВФ для сварки высокохромистых жаропрочных сталей [1, 2]. В связи с тем, что при использовании флюса 48-ОФ-6 выгорание примесей меньше, чем при использовании флюса АН-17, прочность и длительная прочность металла швов, выполненных с флюсом 48-0Ф-6, выше, но при меньшей длительной пластичности. Для увеличения их длительной пластичности требуется применение при флюсе 48-ОФ-6 менее легированной электродной проволоки. При выборе вида сварки, сварочных материалов и режимов сварки высокохромистых сталей, особенно жаропрочных, необходимо учитывать, что даже после высокого отпуска небольшие отклонения химического состава металла швов (по некоторым элементам в пределах десятых долей процента) могут приводить к значительному изменению их эксплуатационных свойств. Причиной этого является гетерогенность структуры металла (например, наличие зерен структурно-свободного феррита в сорбитной основе отпушениого мартенсита). При использовании аустенитного или аустенитпо-ферритного наплавленного металла необходимо учитывать и долю основного металла, попадающего в металл шва и влияющего на его состав, структуру и свойства. 3. Составы сварочных проволок аустенитного и аустенитпо-ферритного классов, применяе-покрытых электродов Сварочная проволока Техническая документация для поставки CB-07X25H13 CB-13X25H18 СВ-08Х20НЭГ7Т СВ-06Х25Н12ТЮ ГОСТ 2246-70 Химический 0.09 <0,15 1,0-2.0 1,0-2,0 0,5--1,0 <0,5 <0,10 5,0-8,0 0,5-1,0 23 -.26 24-26,5 18,5-22 0,08 <0,80 0,6-1,0 24-26,5 СВ-06Х20Н11МЗТБ Св-08 Х19Н1ПГ2Б СВ-06Х24Н6ТАФМ гост 2246-70 <0,08 <0,80 0,5-1,0 19-21 0,05 -0,10 <0,08 1,8-2,2 <0,80 0,2-0,45 <0,7 18,5-20,5 23-25,5 СВ-08Х20Н15ФБЮ (ЭП-444) ЧМТУ/ цниичм 849-63 0,10 1,0-2,0 0,5-1,0 19-21 мых при механизированной сварке высокохромистых сталей и типовых для изготовления состав, % 12-14 17-20 не более Прочие элементы Области применения 0.018 0,015 0,025 0,025 Для н:готовления электродов и для кехани.чирован-ной сварки коррозионно-стойких сталей 8-10 0,6-0,9 0,018 0,035 Для сварки под флюсом и в СОг коррозионно-стойких сталей (без требований по CToiiiioCTH против МКК) 11,5-13,5 0,6-1,0 0,020 0,030 0,4-0,8 А1 Для сварки под флюсом АН-26 и h углекислом газе сталей с 13-17%Сг 10-12 9,5-10,5 5,5-6,5 0,6-1,0 0,018 0,030 2.5-3.0 Мо, 0,6 0,9 Nb Для сварки под флюсом АН-26 стали с 17% Сг 0,08-0,2 0,018 0,018 0,030 0,030 0,6 -0,9 Nb 0,06- 0,12 Мо 0.08-0,15 V 0.1 -0,2 N2 Для изготовления элект-родсз для сварки коррозией ио-стойких сталей 14-16 0,020 0,030 0,1-0,2 V 0,9-1,3 Nb 0,4-0,6 А1 Для сварки под флюсом А11-26 и в углекислом газе сталей с 13-17 % Сг Применяемые при всех видах дуговой сварки сварочные материалы нужно выбирать в зависимости от условий последуюш,ей эксплуатации сварных соединений высокохромистых сталей. Так, для получения коррозионной стойкости и жароупорности сварных соединений используют сварочные материалы, обеспечивающие получение швов, структура которых подобна структуре основного металла, а также аустенитно-ферритную структуру на базе высоколегированных хромоникелевых сталей. Для обеспечения жаропрочности сварных соединений их достаточное сопротивление ползучести и длительная прочность на уровне свойств основного металла достигаются только при составах металла швов, близких к составу основного металла. При ручной сварке высокохромистых сталей покрытыми электродами основное легирование наплавленного металла обеспечивается металлом электродного стержня, хотя иногда некоторое дополнительное легирование обеспечивается введением необходимых ферросплавов или металлических добавок в покрытия основного типа. При сварке в защитных газах и под плавлеными флюсами состав наплавленного металла по легирующим элементам определяется составами применяемых электродных проволок, с учетом потерь элементов (испарением, выгоранием) в процессе сварки. Для электродных стержней покрытых электродов и электродных проволок для автоматической сварки под флюсом и полуавтоматической в защитных газах используют сварочные проволоки специальных составов по ГОСТ 2246-70 или изготовляемые по специальным техническим условиям. Наиболее распостраненные сварочные проволоки, обеспечивающие получение швов, подобных по составу высокохромистым сталям, приведены в табл. 2. Высоколегированные сварочные проволоки аустенитного и аустенитно-ферритного классов, применяемые при сварке высокохромистых сталей под флюсом и в защитных газах, а также типовые, используемые для изготовления покрытых электродов для сварки таких сталей, приведены в табл. 3. Для изготовления электродов иногда мол<но использовать и другие сварочные проволоки, в частности поставляемые по ГОСТ 2246-70. В этих случаях для выполнения однослойных швов (при небольшой толщине свариваемого высокохромистого металла) и корневого шва многослойных швов при ручной сварке покрытыми электродами и сварке в СОз следует применять сварочные материалы (типа Х25Н18), обеспечивающие получение швов большей аустенитности. Для многослойных швов (трехслойных и выполняемых в большее число слоев) с целью исключения горячих трещин предпочтительнее электроды и электродные проволоки., обеспечивающие получение наплавленного металла меньшей аустенитности (например, типа Х25Н13). Составы наиболее часто применяемых флюсов для автоматической сварки под флюсом высокохромистых сталей приведены в табл. 4. При сварке в углекислом га.зе применяется углекислота по ГОСТ 8050-76, при аргонодуговой - аргон по ГОСТ 10157-73. Некоторые марки электродов, применяемых при сварке разнообразных высокохромистых сталей, определяются назначением и требуемыми свойствами сварных соединений. 4. Составы флюсов, применяемых при сварке высокохромистых сталей
СВАРКА МАРТЕНСИТНЫХ И МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ Стали мартенситного класса в условиях сварочного термического цикла Б околошовных участках (а также и в металле шва, если по составу он подобен свариваемому металлу) закаливаются на мартенсит с высокой твердостью и низкой деформационной способностью. В результате деформаций, сопровождающих сварку, а также длительного действия высоких остаточных и структурных напряжений, имеющихся в сварных соединениях в исходном состоянии после сварки, в таком металле возможно образование холодных трещин. Они образуются на последней стадии непрерывного охлаждения (при температурах 100° С и более низких) или при выдержке металла при комнатных температурах. Водород, находящийся в сварных соединениях и диффундирующих даже при низких температурах, способствует охрупчиванию металла и образованию таких холодных трещин. Крупнозернистый металл швов, а также металл в зоне термического влияния, более склонен к образованию трещин, чем мелкозернистый. Поэтому модифицирование металла швов (например, титаном) и применение более жестких режимов (с меньшей погонной энергией) уменьшают вероятность образования трещин. Увеличение жесткости свариваемых изделий повышает вероятность образования холодных трещин, причем в тем большей степени, чем меньшей деформационной способностью обладает закаленный металл. Сварка в COg без предварительного подогрева изделий небольшой жесткости не вызывает появления трещин: для стали марки 20X13 при толщине не более 8-10 мм; для изделий из стали 12X12 при толщине до 10-12 мм, а для изделий из стали 08X13 при толщине до 18 мм. Предварительный и сопутствующий сварке подогрев обычно предотвращает образование трещин. Для хромистых сталей мартенситного и мартенситно-ферритных классов, как правило, рекомендуется общий (иногда местный, с использованием, в частности, гибких индукторов, питаемых от сварочных трансформаторов) подогрев до 200-450° С. Температура подогрева назначается большей с увеличением склонности к закалке (в основном с повышением концентрации углерода в стали) и жесткости изделия. Однако, согласно исследованиям Р. А. Козлова, предпочтительней металл не нагревать до температур, вызывающих повышение хрупкости (например, в связи с синеломкостью), ограничивая температуру сопутствующего сварке подогрева. Так, например, для стали 08X13 такой температурой оказывается ~ 100-120° С. Соответственно могут быть ограничены и температуры подогрева других сталей, например 12X13, 20X13. Верхний интервал длительного сопутствующего подогрева должен ограничиваться температурой появления отпускной хрупкости или синеломкости сталей (200-250° С). При любом сопутствующем подогреве опасно охлаждение ветром (или сквозняками), так как при этом усиливается вероятность появления трещин. Подогрев изделий при сварке до низких или высоких температур не пред-<>храняет металл шва и в зоне термического влияния от распада по мартенситному механизму при охлаждении до комнатных температур. Поэтому в состоянии после сварки с характерным для этих условий быстрым (а при подогреве и охлаждении после сварки на воздухе -ускоренным) охлаждением сварные соединения имеют высокую твердость и достаточно низкую вязкость. Характерные твердость и ударная вязкость при надрезе в основном металле иолйзи зоны сплавления для трех марок сталей показаны на рис. 7 [1, 2]. Для улучшения структуры и свойств необходимо осуществлять высокий пуск. Влияние температуры последующего отпуска на свойства металла в зоне Р**чрского влияния сварных соединений сталей двух марок приведено на рис. 8 [1]. Структура после отпуска характеризуется сорбитом отпуска, с тем или вли ичеством свободного феррита. Лучшие свойства достигаются при полном почти полном отсутствии в структуре свободного феррита. > Однако термическая обработка не может проводиться вне временной связи со сварочной операцией. Если непосредственно после сварки изделие остудить до комнатных температур, то в металле швов и зон термического влияния будет получена структура мартенсита. Последующий высокий отпуск при термической обработке приводит к получению сорбитной структуры. Однако за период охлаждения при температурах ниже 100° С и за период рылеживания изделия до начала термической обработки в сварных соединениях могут образовываться трещины как вы-а ,/сгс-м/сл2 ходящие на поверхность, так и внутренние надрывы размером (длиной) 1-4 мм, которые потом могут развиваться. - ... 200 160 о 0 %0 1,5 2,0 2,5 т 200 - 100 Шг 200 -100 . - 8 О 12
□2 Исходное состояние После сварки 500 600 Температура 700С отпуска Рис. 7. Твердость и удар- Рис. 8. Твердость и ударная вязкость металла пая вязкость Он металла свар- околошовной зоны вблизи границы сплавления ных соединений сталей 08X13 сварных соединений сталей 14Х17Н2 (с) и (1), 12X13 (2) и 20X13 (5) 20X13 (б) толщиной 4 мм после сварки и от-Б состоянии после сварки пуска (штриховые линии) и после отпуска при 700° С в течение 3 ч (сплошные линии) Если после сварки осуществляемой с подогревом выше верхней мартенситной точки сваренное изделие поместить в печь не снижая его температуры ниже 350° С, то мартенситного превращения в швах и в зонах термического влияния не произойдет, трещин в соединениях не образуется, но конечная структура будет грубозернистой ферритно-карбидной. Металл с такой структурой обладает малой прочностью и низкой вязкостью. Наилучшие свойства могут быть получены, когда после сварки с температур сопутствующего подогрева производят подстуживание примерно до 100 С, выдержку при этой температуре в течение 2 ч (для завершения распада аустенит-мартенсит, без образования трещин) и посадку в печь для термической обработки всего изделия [4]. Как показали исследования Р. А. Козлова, такие же результаты получаются, если металлу изделия или в области выполненных сварных соединений дать отдых при 100-120° С в течение 10 ч. После такого отдыха изделие можно охлаждать до комнатной температуры и выдерживать до термической обработки в течение длительного времени. Трещин после такого отдыха не наблюдается, а структура и свойства после термической обработки отпуска получаются оптимальными. Схема термических режимов 3 и 4, обеспе- чивающих получение сварных соединений без трещин и с хорошими конечными структурами и свойствами, приведена на рис. 9. Свойства сварных соединений для обеспечения равной прочности с основным металлом зависят не только от режима термической обработки изделия после сварки, но и от режима термической обработки перед сваркой. Если отпуск после закалки перед сваркой производился при температурах ниже, чем те, которые использовались при термической обработке после сварки, то в сварных соединениях обнаруживается наиболее слабая зона на небольшом расстоянии (до 4-5 мм) от границы сплавления, в которой при сварке достигалась темпера- 700 600 500 Ш 300 200 ЮО Многослойная сварка Термическая о5ра5отка
/ 10- 10 lOi- Ю5 tgt,C Рис. 9. Термический цикл сварки с сопутствующим подогревом и последующей термической обработкой закаливающихся хромистых сталей; сплошные кривые - сопутствующий подогрев до ~380° С: 1 - после сварки - охлаждение до комнатной температуры; 2 - после сварки посадка в печь; 3 - после сварки подстуживание и выдержка до термической обработки; штриховые кривые - сопутствующий подогрев до 160° С; 4 ~ после сварки: отдых при ~100° С в течение 10 ч тура наиболее разупрочняющего отпуска. Термическая обработка изделия после сварки в таких случаях не восстанавливает свойств металла в этой зоне до свойств основного металла (рис. 10) [4]. Для обеспечения равной прочности отпуск после сварки рекомендуется осуществлять при температуре приблизительно на 20° С ниже температуры отпуска заготовок до сварки. Термическая обработка сварных соединений после сварки влияет не только на механические свойства, но и на коррозионную стойкость, жаропрочность и другие свойства. Например, контактирование закаленного металла шва и металла околошовной зоны с незакаленным (отпущенным) основным металлом приводит сварные соединения стали 14Х17Н2 в состояние отсутствия коррозионной стойкости, и при воздействии агрессивной среды появляется избирательная коррозия закаленной зоны. При этом коррозионная стойкость зависит и от соотношения поверхностей шва и основного металла, взаимодействующих с агрессивной средой (рис. 11) [1]. Хромистые стали обладают некоторой склонностью к межкристаллитной ррозии (МКК); это характерно не только для ферритных, но и для мартенситно-ферритных сталей. Особо высокую склонность к МКК они приобретают после оыстрого охлаждения с высоких температур. Для восстановления стойкости против МКК можно использовать высокий отпуск, причем его темперагура и . длительность для разных сталей различаются. |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |