Материал: Технологические основы современных способов сварки. учебное пособие. Пешков В.В., Коломенский А.Б

щих напряжений и агрессивных солей (MgCl, NaCI), некоторых кислот. Основными мерами предупреждения коррозионного растрескивания сварных швов являются: повышение в них содержания никеля более 40% и предупреждение коробления и наклепа сварного изделия, способствующих возникновению растягивающих напряжений в отдельных объемах металла.

Основной причиной образования пор при сварке высоколегированных сталей и сплавов является водород, поступающий в сварочную ванну в основном из сварочных материалов: флюса, присадочной проволоки, электродного покрытия или защитного газа. Эффективное средство предупреждения пор - удаление влаги из флюсов, электродных покрытий и газов. Флюсы и электроды необходимо прокаливать непосредственно перед сваркой, а газ осушать в процессе сварки.

Необходимость получения и сохранения в процессе эксплуатации заданных свойств сварного соединения иногда вызывает значительные трудности. Например, при длительной эксплуатации сварных соединений стали Х18Н10Т при повышенных температурах (500…750°С) происходит падение пластичности швов и основного металла в результате старения. Оно сопровождается выделением по границам зерен вторичных карбидов и интерметаллидов. Для борьбы с этим видом охрупчивания рекомендуется снижение в металле шва содержания углерода и нагрев сварного соединения до температур выше 900°С, при которых происходит распад вторичных карбидов и интерметаллидов.

Технологические особенности сварки высоколегирован-

ных сталей и сплавов заключаются в следующем. Пониженная теплопроводность и высокий коэффициент линейного расширения обусловливают усиленное коробление конструкций и узлов из высоколегированных сталей и сплавов. Поэтому для их сварки применяют режимы, которые характеризуются минимальной концентрацией нагрева. При одной и той же силе

316

тока глубина провара аустенитной стали больше, чем углеродистой. Поэтому для получения заданной глубины провара снижают величину тока на 10-15%.

Высокое удельное электросопротивление рассматриваемых сталей по сравнению с низколегированными требует применения уменьшенных вылетов электродной проволоки при механизированных способах сварки.

Ряд дополнительных специфических требований характерен для коррозионностойких сталей. В частности, при сварке не допускается попадания брызг присадочного металла или металлической ванны на основной металл. В месте приварки брызг обычно образуются очаги межкристаллитной коррозии или коррозионного растрескивания. По этой же причине запрещается возбуждать дугу на основном металле шва. Особое внимание необходимо обращать на крепление сварочного кабеля к свариваемой конструкции. При плохом контакте сталь подгорает, подплавляется, нередко обогащаясь в этом месте медью. Это также потенциальные очаги коррозионного разрушения и межкристаллитной коррозии.

Лучшей коррозионной стойкостью обладают гладкие швы с плавным переходом к основному металлу.

Складки на поверхности шва, углубления между чешуйками, щели или непровары в корне шва при воздействии агрессивной среды могут явиться возможными очагами сосредоточенной и щелевой коррозии. В связи с этим в сварных конструкциях из коррозионностойких сталей, если корень шва соприкасается с агрессивной средой, недопустимы стыковые соединения в замок или на остающейся подкладке. Здесь должно быть отдано предпочтение стыковым соединениям с полным проваром корня шва.

Во избежание коррозии остатки шлаковой корки на поверхности швов и основного металла после сварки должны быть тщательно удалены. Очистка способами, при которых образуются вмятины и забоины, нежелательна. В этих местах

317

может произойти коррозионное растрескивание металла.

При изготовлении изделий из высоколегированных сталей и сплавов применяют все основные виды сварки плавлением: под флюсом, покрытыми электродами, в среде защитных газов, плазменную, контактную, электрошлаковую, электрон- но-лучевую, а также специальные виды сварки: диффузионную в вакууме, сварку трением и др.

Сварка покрытыми электродами. При сварке этим спо-

собом используют постоянный ток обратной полярности. Легирование наплавленного металла обеспечивается за счёт металла электродного стержня. Некоторое дополнительное его легирование осуществляется введением необходимых легирующих компонентов в покрытие электрода.

Электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10052-75. Большое разнообразие служебного назначения этих сталей определяет и большой типаж электродов для их сварки. Стандартом предусмотрено 49 типов электродов для сварки хромистых и хромоникелевых сталей, коррозионностойких, жаропрочных и жаростойких высоколегированных сталей мар- тенситно-ферритного, ферритного, аустенитно-ферритного и аустенитного классов.

Выбор марки электрода зависит от марки свариваемой стали и конкретных условий эксплуатации конструкции. Некоторые марки покрытых электродов для сварки высокохромистых сталей приведены в табл.3.34.

Высокое электросопротивление сталей требует применения укороченных электродов и меньшей плотности тока при сварке покрытыми электродами.

Типичные механические свойства металла швов высоколегированных коррозионностойких сталей (при комнатной температуре), выполненных ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, приведены в табл.3.35.

318

Таблица 3.34 Электроды для сварки высоколегированных сталей

Таблица 3.35 Механические свойства металла швов высоколегированных коррозионностойких сталей, выполненных ручной дуго-

вой сваркой покрытыми электродами

Сварка под флюсом. Этот вид сварки применяется при изготовлении конструкций из металлов толщиной 5-50 мм, характеризуется высокой производительностью и имеет ряд преимуществ перед ручной сваркой. При сварке под флюсом, как и при других методах механизированной сварки плавлением,

319

можно получать швы практически любой длины без перерывов, резко уменьшается число кратеров. Это имеет большое значение, так как на высоколегированных швах возможность образования кристаллизационных трещин в кратерах значительно выше, чем на углеродистых. Но самое большое значение имеет постоянство условий сварки под флюсом и, как следствие, постоянство химического состава и свойств металла шва. Это очень важно в отношении высоколегированных сталей и сплавов, потому что незначительное изменение химического состава металла шва может привести к образованию в нем кристаллизационных трещин или существенному ухудшению его коррозионных или жаропрочных свойств. Например, повышение в металле аустенитного шва количества углерода на 0,02-0,03% в ряде случаев может привести к потере его коррозионной стойкости, а повышение содержания кремния на 0,2-0,3% может быть причиной образования кристаллизационных трещин и т. д. Сварка под флюсом дает возможность получать гладкие швы практически без чешуек с плавным переходом к основному металлу. Такие швы отличаются более высокой коррозионной стойкостью по сравнению со швами, выполненными вручную. Это еще одно немаловажное преимущество сварки под флюсом перед всеми видами ручной сварки. Поскольку для предупреждения образования горячих трещин сварку желательно выполнять швами небольшого сечения, рекомендуется использовать электродную проволоку диаметром 2-5 мм. Из-за повышенного электросопротивления и, как следствие, нагрева электрода его вылет уменьшают в 1,5-2 раза по сравнению со сваркой низколегированных сталей. Ориентировочные значения сварочного тока и напряжения дуги при сварке под флюсом приведены в табл. 3.36.

При сварке используют фторидные флюсы и флюсы, содержащие прочные оксиды: АНФ-5 (75-80% CaF2, 17-25% NaF); АНФ-6 (70% CaF2, 30% Al2O3); АНФ-7 (80% CaF2,20% CaO), 48-ОФ-6 (52,5% CaF2; 23,5% Al2O3; 19,5% CaO; до 4%

320