Головна → Статті
Сварка легованих сталей
Більшість конструкцій з середньолегованих сталей зварюють вручну нізководородістимі електродами з фтористо-кальцієвим покриттям на постійному струмі зворотної полярності. Шви великого перерізу виконують каскадним і блоковим способами. При цьому забезпечується розігрів області шва, особливо при зварюванні сталей великої товщини, понад 150 ° С. Для створення такого розігріву використовують каскадний спосіб зварювання при невеликій (менше 200 мм) довжині його ступені. Режими зварювання вибирають залежно від типу стрижня - при Феритний стрижні вони не відрізняються від режимів зварювання низьковуглецевих сталей, при аустенітному - від режимів зварювання аустенітних сталей.
Технологія зварювання високолегованих сталей за деякими винятками не відрізняється від технології зварювання вуглецевих конструктивних сталей. Через зниженою теплопровідності і високого коефіцієнта лінійного розширення, щоб уникнути викривлення необхідно вибирати режими зварювання, що забезпечують мінімальну концентрацію нагріву. Зварювання аустенітних сталей виконують укороченими електродами для зниження коефіцієнта наплавлення. Для отримання заданої глибини провару силу струму знижують на 10-15% в порівнянні зі зварюванням вуглецевої сталі. Для зменшення чаду легуючих елементів зварювання ведуть короткою дугою без коливань кінця електрода. При зварюванні корозійностійких сталей не допускається збудження дуги на основному металі, потрапляння бризок металу на основний метал. Складки на поверхні шва, поглиблення між лусочками, щілини або непрова-ри в корені шва при впливі агресивного середовища можуть з'явитися вогнищами корозії. Кращою корозійну стійкість мають гладкі шви з плавним переходом до основного металу. Тому очищення швів пневматичним зубилом або іншими способами, при яких утворюються вм'ятини і забоїни, не рекомендується.
При газовому зварюванні хромистих сталей застосовують нормальне полум'я. Зварювання ведуть полум'ям зниженої потужності з розрахунку 70 дм3 / год ацетилену на 1 мм товщини зварюваного металу. Для запобігання вигоряння хрому і для видалення з зварювальної Вапно його окислів застосовують спеціальні флюси. Стали товщиною до 3 мм зварюють лівим способом, завтовшки більше 3 мм - правим способом. З метою зменшення викривлення виконують попередній підігрів до [50 - 250 ° С. Зварювання ведуть у один шар з максимально допустимою швидкістю, без перерв і повторного нагріву одного і того ж місця. Хромонікелеві Аустен-нітних сталі товщиною до 3 мм зварюють газовим зварюванням. Зварювання здійснюють строго нормальним полум'ям з максимальною швидкістю. Зварювання ведуть лівим і правим способами, довгі шви - обратноступенчатим способом. Для видалення оксидів застосовують флюс НЖ-8, а для поліпшення механічних властивостей, попередження міжкристалітної корозії і деформацій - термічну обробку з нагріванням до 1050- 1100 ° С з наступним охолодженням у воді.
Залежно від хімічного складу конструкційних легованих сталей процес зварювання відбувається по-різному. Сварка цих сталей має ряд особливостей, так як відбувається часткове вигоряння легуючих компонентів, тому метал шва за своїми властивостями відрізняється від основного металу. Леговані сталі в порівнянні з низьковуглецевими гірше проводять тепло, схильні до перегріву, що зварюється і появи великих деформацій.
Для попередження перегріву металу і появи великих деформацій леговані стали зварюють пальниками меншої потужності. Для зменшення вигоряння легуючих компонентів полум'я пальника має бути нормальним або з невеликим надлишком ацетилену. Окремі конструкційні леговані стали здатні до загартування на повітрі. Для запобігання цьому необхідно перед зварюванням підігріти підготовлене виріб. Деякі леговані стали після зварювання піддають термічній обробці.
Низьколеговані молібденові і хромомолібде-нові теплотривкі стали застосовують для виготовлення труб в котлах високого тиску. Полум'я пальника має бути нормальним, потужністю 100-130 л / год ацетилену на 1 мм товщини зварюваного металу.
Для зварювання використовують дріт марок Св08ХНМ, СвЮНМ, Св18ХМА, СвЮХМ, СвЮМХ. Зварювання виробляють невеликими ділянками довжиною 15-20 мм. При зварюванні металу товщиною 16 мм виріб підігрівають до температури 250-360 ° С, підтримуючи її до закінчення зварювання. Задану температуру в процесі зварювання підтримують допоміжними, багатоплемінного пальниками або спеціальними електропідігрівниками. Стали 15М і 20М товщиною 10 мм при температурі мінус 103 С можна зварювати без попереднього підігріву, стали більшої товщини підігрівають до 250 300 ° С. Хромомолібденові стали 12ХМ, 15ХМ, 12Х1МФ при температурі мінус 10 ° С зварюють з підігрівом до 250-300 ° С незалежно від товщини металу.
Перед зварюванням кромки зачищають до металевого блиску. Деталі з товщиною стінки 5 мм зварюють за один прохід, деталі або вузли з товщиною стінки більше 5 мм зварюють в кілька проходів.
Для отримання якісного зварного з'єднання цих сталей перший шов утворюється за рахунок взаємного оплавлення крайок, тобто без присадочного металу ділянками не більше 15-25 мм, щоб уникнути появи мікротріщин. Щоб запобігти вигоряння хрому і молібдену, метал зварювальної ванни підтримують у більш густому стані, не перегріваючи його.
Перед відновленням зварювання після перерви підігрівають місце зварювання, а при зварюванні кільцевих швів - весь шов, до температури 250-300 ° С. При завершенні зварювання стежать за тим, щоб перехід від посилення шва до основного металу був плавним по всій довжині шва.
Деталі й вузол котлів з товщиною стінки понад 10 мм піддають термообробці при температурі 900-930 ° С для молибденовой і 930-950 ° С для хромо-молібденової сталі з витримкою при цій температурі I -1,5 хв на 1 мм товщини зварюваного металу з подальшим охолодженням на спокійному повітрі. Після монтажу і зварювання паропровідних труб їх необхідно піддати термічній обробці газовими го * Релком або спеціальними електронагрівачами.
Місцеву термообробку труб на монтажі з молібденових і хромомолібденових труб виробляють при температурі 680-700 ° С; хромомолібденованадієві стали піддають термообробці при температурі 720-740 ° С з витримкою 4-5 хв на 1 мм товщини зварюваного металу. Зварний стик піддають термічній обробці на ширину 100 мм в обидва боки від шва. Хороша якість зварного з'єднання з хро-момолібденовой стали виходить при зварюванні присадочной дротом СвГ8ХМА.
В якості присадочного матеріалу використовують зварювальну низкоуглеродистую дріт Св08 і Св08А, а в тому випадку, коли до зварного з'єднання пред'являють підвищені вимоги, застосовують зварювальний дріт Св18ХГСА або Св18ХМА. Кромки зварювальних деталей повинні бути добре підігнані під зварювання і очищені до металевого блиску від всіляких забруднень; зазор по всій довжині (периметру) шва повинен бути однаковим.
Прихватку листів під зварювання виробляють через 20- 30 мм при товщині металу до 1,5 мм, а при більшій товщині - через 40-60 мм. Прихватки від краю листа розташовують на відстані 10-15 мм. Зварювання виробляють в один шар від середини шва до його краях. З метою зменшення вигоряння легуючих компонентів зварювання виробляють швидко без затримки полум'я на одному місці і без перерв. Хромокремнемарганцові-стие стали при різкому охолодженні легко гартуються з утворенням тріщин у шві і біля шовної зони.
Тому пальник відводять повільно вгору, одночасно прогріваючи факелом полум'я метал кінцевого ділянки радіусом 20-40 мм.
Залежно від призначення зварної деталі або вузла його піддають термічній обробці (загартуванню з наступним відпуском). Загартування виробляють при температурі 500-650 ° С з витримкою при цій температурі 5 хв, потім виріб нагрівають до 880 ° С з тієї ж витримкою з подальшим охолодженням в масі. Відпустка виробляють шляхом нагрівання до температури 400 600 ° С з охолодженням в гарячій воді.
Зварювання хромистих сталей ведуть нормальним полум'ям, наконечником потужністю 70 л ацетилену на годину на 1 мм товщини зварюваного металу. Надлишок кисню призводить до окислення хрому, а надлишок ацетілена- до утворення так званих карбідів хрому.
При такому положенні метал шва і околошовной зони перестає бути стійким проти кислот. При зварюванні застосовують присадні дріт з хромонікеле-вої стали Св02Х19Н9 або Св06Х19Н9Т (з титаном), що дозволяє отримувати кращу якість зварного з'єднання. Титан і ніобій перешкоджають утворенню в звареному шві і біля шовної зони карбідів хрому (твердих хімічних сполук хрому з вуглецем). Зварювання виробляють швидко, уникаючи перерв і повторних нагревов. Сварка повинна бути з одного боку і в один шар. Попередити вигоряння хрому можна шляхом нанесення флюсу на дріт і зварюються кромки, при цьому флюс повинен покривати як лицьову, так і зворотну сторону шва.
Після зварювання деталі піддають термічній обробці по режиму, відповідного даної марки стали.
Хромонікелеві аустенітні стали - стали, що зберігають структуру аустеніту при повільному зниженні температури від 1000 ° С і більше до кімнатної.
До групи корозійностійких відносяться сталі, що володіють стійкістю проти електрохімічної корозії - атмосферної, грунтової, лужної, кислотної, сольовий, морський і ін.
Найбільш поширеними аустенітними Корекція зіоніостойкімі сталями є 0Х10Н20Т2, Х14Г14НЗТ (ЕІ711), 1Х16Н15МЗБ (ЕІ847) і ін. (ГОСТ 5632-61), до аустенітного жаростійким сталям і сплавів ставляться: Х20Н14С2 (ЕІ211), 0Х23Н18 і ін.
До групи жаростійких відносяться стали і сплави, що володіють стійкістю проти хімічного руйнування поверхні в газових середовищах при температурі вище 550 ° С і працюють в ненавантаженому або слабонагру-женіом стані. Ці стали мають високу міцність н в'язкістю, добре чинять опір дії високих температур, лугів, кислот, добре піддаються штампуванню і витяжці.
Стосовно до неіржавіючих сталей ацетилено-киснева зварювання має наступні серйозні недоліки. При надлишку ацетилену можливо коксування металу шва, а в ряді випадків і околошовной зони. В результаті цього знижується корозійна стійкість зварного з'єднання і з'являється небезпека утворення гарячих тріщин.
Якщо в полум'я газового пальника міститься надлишок кисню, то з'являється можливість окислення таких елементів, як титан, алюміній, хром і ін. Окислення феррітообразующіх елементів може, крім того, викликати аустенізацію зварного шва і поява гарячих тріщин. Тому ні відновне, ні окислительное полум'я не можна використовувати при газовому зварюванні нержавіючих сталей. Зварювання слід проводити строго нейтральним полум'ям. Потужність полум'я пальника беруть з розрахунку 75 л ацетилену на годину на 1 мм товщини зварюваного металу.
Для зварювання нержавіючих сталей застосовують дріт СвОХ18Н9, свох! 8Н9С2, Св1Х18Н9Т, Св1Х18НЕБ, Св1Х18Н11М і ін. При зварюванні жароміцної стали застосовують дріт, що містить 21% нікелю і 25% хрому. При зварюванні металу товщиною до 2 мм роблять отбортовку, величина якої дорівнює товщині листа. При товщині листа 3-4 мм зварювання ведуть без розбирання, при більшій товщині зварюваного металу роблять оброблення крайок під кутом 70-80 °.
Для видалення оксидів хрому і поліпшення зовнішнього вигляду зварного шва застосовують флюс, що складається з 80% плавикового шпату і 20% ферротитана.
Можна використовувати флюс, що складається з суміші 50% бури і 50% борної кислоти або 80% бури і 20% окису кремнію.
Флюс розводять у воді до смеганообразного стану. Приготований флюс завдають на кромки за 15- 20 хв до зварювання. Наносять його з лицьової і зворотної сторони зварювальних кромок деталі. Щоб зменшити викривлення зварюваного вироби, застосовують назад-ступінчастий спосіб зварювання з початком зварювання на відстані 75-100 мм від кромки.
Зварювання необхідно вести швидко, за один прохід і без коливань присадочной дротом. Ванну розплавленого металу покривають тонким шаром шлаку, а кінець присадочного дроту занурюють у ванну.
Зварювати можна і лівим і правим способами. Нахил мундштука пальника і присадного дроту такої ж, як і при зварюванні вуглецевої сталі.
Для отримання заданих механічних властивостей і підвищення корозійної стійкості зварене з'єднання після зварювання піддають термічній обробці (загартуванню) нагріванням до температури 1050-1100 ° С з наступним швидким охолодженням у воді. Загартування можна замінити відпалом при температурі 850 ° С з наступним охолодженням на повітрі. Зварене з'єднання з металу товщиною 1-2 мм можна охолоджувати на повітрі. Сталь з додаванням титану піддавати термічній обробці після зварювання не обов'язково.
Після зварювання шлак і залишки флюсу видаляють шляхом промивання зварного шва і околошовной зони в гарячій воді волосяний щіткою.
Схеми складання і зварювання пластин з нержавіючої сталі марки Х18Н9Т товщиною 1,5 мм (без оброблення крайок) і товщиною 5 мм з V-подібною обробленням кромок представлені на рис. 37 і 38.
Присадний дріт: Св06Х19Н9Т діаметром 1 і 4 мм з флюсом складається з суміші прокаленной бури (50%) і борної кислоти (50%) у вигляді пасти, розведеною водою.
Перед зварюванням за 15-20 хв флюс наносять за допомогою пензлика на зварюються кромки і на присадні дріт.
Мал. 38. Схема зварювання та складання пластин з нержавіючої сталі товщиною 5 мм