Вопрос 58

Технология сварки среднелегированных сталей

Сварка легированных сталей средней (<7в=900— 1300 МПа) и высокой (<тв = 1500—2000 МПа) прочности затруднена вследствие склонности этих сталей к образованию закалочных структур. Для обеспечения требуемого качества сварных соединений придерживаются следующей технологии:

в деталях из высокопрочной легированной стали должны быть конструктивно предусмотрены плавные переходы при примыкании элементов и изменении сечений, плавные закругления угловых соединений и другие конструктивные формы, устраняющие концентрацию напряжений; сборку элементов, как правило, рекомендуется производить в сборочных приспособлениях, обеспечивающих свободную усадку швов и сохранение при этом размеров конструкций;

сварные швы выполняют двумя способами:

с предварительным и сопутствующим подогревом, если к сварному соединению предъявляются требования прочности, равной или близкой прочности основного металла. Листовые конструкции толщиной 3 мм и менее сваривают без подогрева, при большей толщине назначают подогрев. Для сталей марок ЗОХГСА, 25ХГСА и др. температура подогрева 200—300 °С. Сварку ведут покрытыми электродами, содержащими в металле стержней пониженный процент углерода и обеспечивающими высокие механические свойства шва за счет его легирования. Электроды применяют с покрытием основного типа.

Вопрос 60

Особенности сварки высоколегированных сталей. Высоколегированные стали.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ.

Высоколегированные стали и сплавы являются важнейшими материалами, широко применяемыми в химическом, нефтяном, энергетическом машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления конструкций, работающих в широ-ком диапазоне температур. Благодаря высоким механическим свойствам при отрицатель-ных температурах высоколегированные стали и сплавы применяют в ряде случаев и как хладостойкие.

Высоколегированные стали и сплавы классифицируют (условно) по:

• свойствам: коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали и сплавы;

жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы.

• структурному классу: аустенитно-ферритные стали;

аустенитно-мартенситные стали;

аустенитные стали и сплавы.

• по элементам легирования: хромистые стали и сплавы;

хромоникелевые стали и сплавы;

хромомарганцевые стали и сплавы.

Наибольшее распостранение, в силу своих свойств, в машиностроении получили высоколегированные аустенитные стали. Высоколегированными аустенитными сталями считают сплавы на основе железа, легированные различными элементами в количестве до 55%, в которых содержание основных легирующих элементов — хрома и никеля обычно не ниже 18% и 8% соответственно. К аустенитным сплавам относят железоникелевые сплавы с содержанием железа и никеля более 65% при отношении никеля к железу 1:1,5 и никелевые сплавы с содержанием никеля не менее 55%. Соответствующий подбор легирующих элементов определяет свойства и основное служебное назначение этих сталей и сплавов.

ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ.

Высоколегированные аустенитные стали и сплавы обладают комплексом положительных свойств. Поэтому одну и ту же марку стали иногда можно использовать для изготовления изделий различного назначения. В связи с этим и требования к свойствам сварных соеди-нений будут различными. Это определяет и различную технологию сварки (сварочные материалы, режимы сварки, необходимость последующей термообработки и т.д.), направ-ленную на получение сварного соединения с необходимыми свойствами, определяемыми составом металла шва и его структурой.

Характерные для высоколегированных сталей теплофизические свойства (низкий коэффициент теплопроводности, повышенный коэффициент теплового расширения, высокий коэффициент удельного электросопротивления) заставляют создавать особые условия и применять специальные технологические приемы при их сварке. Пониженный коэффициент теплопроводности, при равных остальных условиях, значительно изменяет распределение температур в шве и околошовной зоне, что увеличивает глубину проплавления основного металла, а с учетом повышенного коэффициента теплового расширения – возрастает и коробление изделий.

Главной и общей особенностью сварки высоколегированных аустенитных сталей и сплавов является склонность к образованию в шве и околошовной зоне горячих трещин, имеющих межкристаллитный характер. Они могут наблюдаться как в виде мельчайших микронадрывов, так и видимых трещин. Горячие трещины могут возникнуть и при термической обработке или работе конструкции при повышенных температурах. Образование горячих трещин связано с формированием при сварке крупнозернистой макроструктуры, особенно выраженной в многослойных швах, когда кристаллы последующего слоя продолжают кристаллы предыдущего слоя, и наличием напряжений усадки.