2. Особенности сварки

Применяют: ручную дуговую сварку, сварку под флюсом, газо­электрическую сварку, электрошлаковую сварку, плазменную сварку, электронно-лучевую сварку. Ручная дуговая сварка наиболее маневрен- на, в т. ч. и по влиянию на химический состав (в сторону его улучше­ния). Аустенитные стали имеют теплопроводность больше, чем малоуг­леродистые стали. Поэтому ручную дуговую сварку ведут на понижен­ных значениях тока. Из тех же соображений длина электрода из аусте- нитной стали меньше, чем из малоуглеродистой. Аустенитные стали имеют более высокий уровень остаточных напряжений и деформаций. В этих сталях возможно при сварке образование и развитие горячих трещин, которые в большинстве случаев носят межкристаллитный ха­рактер.

Для предотвращения горячих трещин используют следующие пути:

• ограничение вредных и ликвирующих примесей, образующих жидкие прослойки (пленки) на завершающей стадии кристаллизации металла шва; для проволоки - электрошлаковый переплав (ЭШП);

• повышение содержания некоторых ликвирующих элементов до концентраций, обеспечивающих на завершающей стадии неравновесной кристаллизации шва в его структуре сплошную объемную сетку эвтектики;

• блокирование или торможение полигонизационных процессов закристаллизовавшегося металла шва при температурах, близких к со- лидусу.

Предварительный и сопутствующий подогрев не дает при сварке аустенитных сталей заметного эффекта на снижение образования горя­чих трещин.

При ручной дуговой сварке очень важно поддержание короткой дуги и небольшого вылета электрода. Короткая дуга уменьшает воз­можность окисления хрома и азотизацию сварочной ванны, что благо­приятно влияет на трещиноустойчивость шва. Необходимо следить за качественной прокалкой электродов и флюсов, так как водород влаги способствует образованию горячих трещин.

3. Материалы для сварки

При подборе присадочных материалов для сварки аустенитных сталей часто ориентируются на получение металла шва по химическому составу несколько отличающегося от основного металла. При сварке аустенитных сталей следует преимущественно пользоваться легирова­нием через присадочную проволоку, а не через покрытие или флюс, так как при этом легче получить микрохимическую однородность шва.

Аустенитные стали содержат ряд элементов (Al, Ti, Nb, Cr и др.), обла­дающих значительно большим химическим сродством к кислороду, чем Fe, поэтому в процессе сварки возможно их выгорание, если в зоне плавления имеется окислительная среда. Для сварки аустенитных ста­лей применяют низкокремнистые, фторидные, высокоосновные флюсы (АН-26, 48-ОФ-10, АНФ-14, АНФ-15, АНФ-1, -5, -6, -7 и др.). При элек- тродуговой сварке в защитных газах используют аргон и гелий, а также смесь Ar + CO₂, Ar + O₂. При сварке аустениных сталей в чистом СО₂ на шве образуется трудноудалимая с его поверхности плотная окисная пленка (черного цвета).

4. Сварка жаропрочных аустенитных сталей

1. Основные свойства и особенности сварки

Промышленные жаропрочные стали выпускаются как в горячеде- формированном состоянии (прокат, поковки), так и в литом состоянии (1Х18Н12Т, 1Х16Н13М2Б, 1Х20Н12Т-Л, 1Х14Н18В2БР, Х15Н35ВТ). Они классифицируются по запасу аустенитности: стали с малым запа­сом аустенитности (% N1 / % Сг<1), стали с большим запасом аустенит­ности (% N1 / % Сг>1).

Флюсы и газы выбирают как сказано ранее, а проволоки и элек­троды по таблице 2.1

Таблица 2.1 - Рекомендуемые проволоки и электроды для сварки жаропрочных сталей

Сталь	Проволока	Электроды, тип (марка)
Типа X18Н9	X17Н9	ЭA-1, ЭA-1а (03Л-8)
X18Н9Б X18Н9Б	X18Н9Б	ЭA-1Б (ЦТ-15) ЭA-1Ба (ЦТ-16)
X16Н9M2	X16Н8M2	(ЦТ-26)
X18Н11M2	Св-04X19Н11M3	ЭA-1M2Ф (ЦТ-7)
X15Н35B4Т	6X15Н35Г7B7M3Т	(ЦТ-22)

При сварке и при работе этих сталей рекомендуется быстро про­ходить температурный интервал 350-500 °С, так как в этом интервале происходит существенное изменение механических свойств металла - повышение прочности и уменьшение пластичности и, особенно, удар­ной вязкости (475-градусная хрупкость).

2. Термическая обработка конструкций и локальные разрушения

Большинство сварных конструкций из аустенитных сталей под­вергаются последующей термической обработке - аустенизации при температуре 1050-1100 °С или несколько более низкой (зависит от мар­ки стали и типа конструкции), либо аустенизации с последующим ста­билизирующим отжигом при температуре 750-800 °С. Аустенизация необходима для снятия остаточных сварочных напряжений и придания

сварному соединению более однородных свойств. Термическая обра­ботка может быть общей и местной. Термообработка позволяет снизить вероятность развития локальных околошовных разрушений совместно­го действия остаточных и рабочих напряжений, вызванных теми или иными условиями эксплуатации конструкции. Для снижения вероятно­сти локальных разрушений за последнее время сталь стали легировать молибденом.

Зависимость между временем до разрушения сварных соедине­ний, находящихся под воздействием остаточных напряжений, и измене­нием температуры показана на графике (рис. 2.1). Возможные режимы

^ 1 Л ^ Л ^

аустенизации сварных соединений: 1 - быстрый нагрев; 2 - медленный нагрев, при котором возможно саморазрушение сварного соединения в интервале температур ^—₂.

Логарифм времени

Рис. 2.1. Зависимость разрушения сварных соединений от времени

и температуры