Особенности сварки низколегированных сталей

Они себя ведут себя при сварке так же, как и низкоуглеродистая сталь, но имеются отличия при действии термических циклов.

1. Больше склонность к росту зерна в околошовной зоне, особенно при перегреве.
2. Более склонны к подкалке при повышенных скоростях остывания.
3. Стойкость металла шва против образования горячих трещин ниже из-за наличия легирующих элементов.
4. Чувствительность к концентраторам напряжений и даже к тепловым "ожогам".

Эта группа сталей (низколегированных) при сварке имеет незначительное отличие от низкоуглеродистых сталей. Оно заключается в правильном выборе электродов, флюсов и присадочного электродного материала, с учетом прочностных характеристик стали, и в уменьшении погонной тепловой энергии при сварке.

Успешно выполняется сварка под флюсом, в защитных газах и электрошлаковая.

Низколегированные жаропрочные стали сваривают в основном электродами или сплошной (специальной) сварочной проволокой в защитных газах - чаще в смесях аргона - 90% и углекислого газа - 10%.

Из жаростойких сталей, как правило, изготовляют конструкции сложной конфигурации в теплоэнергетике, химнефтегазовой отрасли и т.д., где очень редко используется автоматическая и электрошлаковая сварка.

Применяемые типы электродов, промышленные марки и их назначение приведены в учебнике отдельным приложением, используя которое можно сделать правильный выбор. Электродные стержни изготавливаются из сварочной проволоки Св12М (и ей подобных) с содержанием молибден до 0,7%.

При сварке жаропрочных сталей подогрев считается обязательным при толщине более 10 мм. При сварке жестких конструкций, например труб, подогрев до 200ºС считается совершенно необходимым. При сварке хромомолибденовых сталей технологический процесс еще сложнее, так как после сварки необходима термообработка в виде нормализации и высокого отпуска. После термообработки жаропрочная сталь может находиться на уровне равнопрочности. Погонная энергия ограничена. Начало и конец шва должны быть на технологических планках, а не на изделии. Для низколегированных и среднелегированных сталей технологические рекомендации одинаковы. Хромистые и хромоникелевые стали очень чувствительны к нагреву. В интервале температур 400-900ºС в этих сталях происходит образование карбидов хрома - химического соединения хрома с углеродом. Поэтому содержание хрома уменьшается, сталь теряет антикоррозийные свойства. Хром способен легко окисляться, образовывая тугоплавкий шлак и затрудняя сварку. Хромистые и хромоникелевые стали имеют низкую теплопроводность и этим объясняется их большая склонность к короблению. Особенно важно в процессе сварки равномерно и симметрично распределять по всему изделию малыми дозами тепловложение от сварочной дуги, тогда не будет перегревов и деформаций. Порядок, последовательность и направление небольших по протяженности швов должны быть четко указаны в технологическом процессе.

Сварку хромистых безникелевых нержавеющих сталей ведут на мягких тепловых режимах, с малой скоростью охлаждения сварного соединения. Для сварки применяют электроды с фтористо-калиевыми покрытиями. Сварку ведут на постоянном токе при обратной полярности. При сварке хромистых сталей большой толщины (15-10 мм) применяют предварительный и сопутствующий подогрев до 300-350 ºС, а после сварки - термическую обработку, отпуск при температуре 700-720ºС .

Сварка хромоникелевых сталей ведется так, чтобы не было перегрева основного металла и большого объема сварочной ванны.

Сварочный ток по возможности пониженный. Дуга короткая, сварка без поперечных колебательных движений, многослойными швами. Необходимо жестко закреплять детали, чтобы предотвратить коробление свариваемого изделия. Оптимальная скорость охлаждения хромоникелевых и, в особенности, хромистых сталей для создания благоприятной структуры шва и околошовной зоны должна быть 3,0-5,0ºС в секунду. При этом пригодны любые технологические способы, способные тормозить скорость охлаждения.

Особенность сварки среднелегированной стали. Эти стали отличаются тем, что содержание углерода в них наполовину меньше и они содержат как обязательный легирующий элемент хром - до 5%, а остальные легирующие элементы - молибден, ванадий, вольфрам, ниобий. Если хрома в стали более 5%, сталь, как правило, относится к мартенситному классу с хрупкой структурой, а когда хрома менее 5%, то сталь относится к перлитному классу.

В жаропрочных сталях имеют имеет место сложное, комплексное легирование. Оно позволяет упрочнить феррит, а после сварки и термообработки получить сварные конструкции с высокой прочностью а = 60-200 кг/мм².

В настоящее время широкое применение получили стали: ЗОХГ-СА (хромомарганцовистая), сталь 30ХН2МФА и подобные им.

Сварка легированных сталей Сварочные работы Трудности сварки