21. Особенности выбора материалов для сварки под флюсом аустенитных хромоникелевых сталей.

В сварочных проволоках легированных Ti и Ni при определенных условиях весь углерод может образовывать карбиды Cr (МКК), карбиды Ti или Ni

Ti≥(C-0.02)*5

Nb≥C*10

Карбиды Ti и Nb способствует снижению пластичности и повышению прочности. Однако степень упрочнения зависит от размеров карбидов.

Если свариваемая сталь содержит в своем составе Ti и Nb, то в процессе сварки в ОШЗ участках нагретых до 1250 происходит растворение карбидов Ti и Nb в аустените. Повторное тепловое воздействие на эти участки, например при многопроходовой сварке приведет к образованию карбидов Cr.

Из этого следует, что следует выбирать флюсы и электроды с пониженным содержанием Ti и Ni.

22. Сварка высоколегированных сталей мартенситно-ферритного и ферритного и мартенситного классов.

Свариваемость ферритных сталей.

Сварка ферритных сталей осложняется:

1. МКК (680-900ºС)

2. Выделением в интервале температур 600-800 ºС σ-фазы.

3. Развитием при длительной работе сварной конструкции в интервале температур 350-550 С 470-градусной хрупкости.

4. Повышенной склонностью к росту размера зерна при медленном охлаждении ферритных сталей или при ее перегреве до температуры 950С, которая не может быть устранена последующей Т.О. Увеличению роста зерна так же способствует повышенная погонная энергия.

Эти особенности определяют оптимальный выбор режима сварки ферритных сталей. Для предупреждения чрезмерного роста зерна и вызываемого им увеличения хрупкости стали, а также для предупреждения образования σ-фазы, сварку таких сталей нужно производить при малых погонных энергиях или валиками малого сечения.

Для конструкций работающих в условиях при которых возможно возникнвение МКК предупреждение её возникновения производят двумя способами:

1. Введение в сталь сильных карбидообразователей (Ti и Nb) связывающих углерод в карбиды (Х25Т)

2. Отжиг (стабилизирующий) стали после сварки при t=900C c целью выравнивания содержания Cr в самом зерне и по его границам.

Для конструкций, работающих при t=350-500C, 475-градусную хрупкость устраняют проведением отпуска после сварки при t=600C.

Сварка ферритных хромистых сталей

В качестве присадочных материалов для ручной дуговой сварки, сварки под флюсом и в защитных газах преимущественно применяют хромоникелевые сварочные электроды и проволоки, обеспечивающие получение наплавленного металла типа Х25Н13 с аустенитной структурой.

При наличии требований по МКК для сварных соединений применяют присадочные материалы, легированные Nb или Ti и Аl. Для сварки узлов из стали 08X17Т в химическом машиностроении применяют иногда электроды типа Э-10Х17Т. Проволоку Св-10Х17Т используют также при аргонодуговой сварке и автоматической сварке под флюсом. В случае применения аустенитных электродов и проволок металл шва сварных соединений обычных и "чистых" по примесям сталей отличается высокой пластичностью и ударной вязкостью. Если для сварки применены однородные электроды и проволоки с обычным содержанием примесей, то пластичность и ударная вязкость металла шва крайне низкие и какие-либо требования к этим характеристикам не предъявляются.

В связи с невозможностью измельчения структуры ферритных сталей методами термической обработки хрупкость их сварных соединений является необратимой. Термическая обработка, применяемая для сварных соединений сталей ферритного класса, положительно сказывается в основном на снижении уровня остаточных напряжений. Отжиг при 760 °С является универсальным для сталей ферритного класса. При этой температуре практически полностью релаксируют остаточные напряжения. Этот режим способствует также снижению склонности к межкристаллитной коррозии.

Сварка мартенситно-ферритных сталей.

Марстенситно-ферритные стали (08Х13, 12Х13, 14Х17Н2) за счет повышенного содержания хрома имеют коррозионную стойкость, а так же способность работать при повышенных (до 700С) температурах. С точки зрения свариваемости эти стали являются не удобным материалом, в связи с высокой склонностью к закалке, в сварном соединении возможно образование холодных трещин, поэтому сварку таких сталей нужно вести с предварительным и сопутствующим нагревом, а так же проводить послесварочный высокий отпуск.

Сталь 08Х13 подогревают до t=150-200C, а высокий отпуск провдят при t=680-700С.

Сталь 14Х17Н2 подогревают также, а отпуск производят при 620-640С, причем время между сваркой и Т.О. этих сталей не ограничивается.

Сталь 12Х13 и 20Х13 подогревают до 300С и высокий отпуск проводят не позже чем через 2 часа после сварки. Эта группа сталей сваривается всеми группами свпобов, наибольшее распространение имеют сварочные электроды и проволоки, обеспечивающие получение аустенитных сварных швов.

Для РДС электроды типа Э-10Х25Н10Г2, сварочная проволока СВ-07Х25Н12Г2Т, так же может использоваться электрод типа Э-10Х18Н2, основанный на проволоке СВ-08Х18Н2ГТ и СВ-08Х14ГНТ.

Сварные соединения мартенситно-ферритных сталей должны быть так же подвергнуты послесварной Т.О. (высокому отпуску) для полного или частичного устранения закалочной структуры и снятия остаточных напряжений.

Так как для сталей 08Х13, 12Х13, 20Х13 и 08х14МФ применяют в основном аустенитные сварочные электроды и проволоки, прочностные свойства их сварных соединений ниже по сравнению с основным металлов. Равнопрочность в этом случае достигается при использовании для сварки электродов и проволок, обеспечивающих сварные швы с мартенситной структурой.

Большое распространение получили электроды марок 03Л-6 и ЦЛ-25, которые обеспечивают хорошие механические свойства при РДС.

Для аргоно-дуговой и под флюсом используют СВ-08Х18Н2ГТ в сочетании с флюсами ОФ-6 и АН-26С.

Сварка мартенситных хромистых сталей

Для деталей из высоколегированных мартенситных сталей применяют в основном ручную дуговую сварку покрытыми электродами, обеспечивающими получение сварных швов, близких по химическому составу основному металлу. Это электроды с наплавленным металлом, содержащим 10 ... 12 % Сr, до 0,8 % Ni и до 1 % Мо. Пониженное содержание углерода (0,02 ... 0,08 %) приводит к повышению вязкости металла швов, по химическому составу приближающихся к хромоникелевым мартенситным сталям. Наряду с электродами близкими по составу основному металлу применяют аустенитные электроды.

Для автоматической сварки используется проволока Св-15Х12НМВФБ и Св-15Х12ГНМБФ и флюсы АН-17 и ОФ-6.

Независимо от толщины изделий сварные соединения высокохромистых мартенситных сталей, как правило, подвергают термической обработке для снятия остаточных напряжений, распада закалочных структур и формирования механических свойств заданного уровня.

Во всех случаях сварные соединения подвергают немедленному (без охлаждения ниже температуры подогрева) термическому отпуску. В некоторых случаях перед отпуском производится подстуживание до 100°С для завершения γ → α (М)-превращения. Температура отпуска выбирается не выше значений критической точки Aс1 (табл.1).

Прочность сварных соединений определяется свойствами применяемых для сварки присадочных материалов. В случае однородных с основным металлом швов свойства сварных соединений близки к основному металлу.