4. Металлургические особенности сварки

Коррозионная стойкость аустенитного шва определяется его ком­позицией, достаточным содержанием в нем легирующих элементов (хром), стабилизаторов (титан, ниобий), ферритизаторов (алюминий, ванадий, кремний). Поэтому главной особенностью металлургии сварки коррозионностойких сталей является создание надежных условий для усвоения указанных элементов сварочной ванной.

Коррозионностойкие стали надлежит сваривать с использованием неокислительных флюсов и покрытий электродов. В случае газовой за­щиты (аргоном, гелием, СО₂или его смесями) необходимо обеспечи­вать надежную изоляцию сварочной ванны от атмосферного воздуха. Заслуживает внимания сварка в вакууме (электроннолучевая).

Коррозионная стойкость сварного шва, при прочих равных усло­виях, определяется содержанием в нем углерода. Каждая сотая доля процента углерода имеет определяющее значение. В случае шлаковой защиты недопустимо наличие углерода во флюсе или в покрытии элек­тродов. Желательно сведение к минимуму содержания в них карбонатов кальция, магния. Запрещается использование сварочной проволоки со следами графитовой или углеродосодержащей смазки. Свариваемые кромки должны быть тщательно очищены от следов масла, краски.

5. Технология сварки

Сварка под флюсомявляется ведущим технологическим процес­сом в производстве химической и нефтезаводской аппаратуры из корро­зионностойких аустенитных сталей толщиной от 3 до 50 мм. Замена ручной сварки этих сталей сваркой под флюсом дает возможность уп­ростить и удешевить подготовку кромок под сварку (аустенитные стали дороги и труднообрабатываемы), сократить расход дорогостоящей ау- стенитной проволоки. Сварка под флюсом обеспечивает хорошее фор­мирование сварных швов с гладкой мелкочешуйчатой поверхностью и плавным переходом к основному металлу, отсутствие брызг на поверх­ности стали. Это очень важно, так как углубления между чешуйками, подрезы и места приваривания брызг часто являются очагами коррозии. Легирование шва при сварке коррозионностойких аустенитных сталей может производится через проволоку или флюс. Предпочтительнее - через проволоку.Bœ флюсы подлежат обязательному контролю на углерод, содержание которого не должно во флюсе превышать 0,04 %. Bо избежание образования пор в швах флюсы надо прокаливать при температуре 500­900 ОС в течение 1-2 часов. Техника и режимы сварки под флюсом корро­зионностойких аустенитных сталей и аустенитно-ферритных сталей практически такие же, как и при сварке обычных сталей.

Ручная дуговая сварка.Главными особенностями ручной дуговой сварки коррозионностойких аустенитных сталей являются: преимуще­ственное применение электродов с фтористокальциевым или так назы­ваемым основным покрытием; преимущественное использование по­стоянного тока обратной полярности (плюс на электроде); сварка ко­роткой дугой без поперечных колебаний конца электрода; сварка срав­нительно короткими электродами на небольших токах.B соответствии с ГОСТ 10052-62 типы электродов для сварки коррозионностойких ау­стенитных сталей обозначаются индексом ЭA-1, а аустенитно- ферритных - ЭAФ-1. Режимы сварки аустенитных сталей характерны тем, что отношение величины тока к диаметру электрода не превышает 25-30 а/мм. При сварке аустенитными электродами в вертикальном или потолочном положениях ток уменьшают на 10-30 % по сравнению со сваркой в нижнем положении.

Сварка в аргоне и гелии.При сварке в инертных газах происходит наиболее высокое усвоение легирующих элементов металла шва, чем достигается повышенная стабильность его коррозионных свойств. На­ходит применение сварка в инертных газах (аргоне, гелии, их смесях) неплавящимся вольфрамовым электродом с присадочным материалом и без него, плавящимся электродом, ручная и механизированная. Aргоно- дуговая сварка вольфрамовым электродом производится постоянным током прямой полярности (минус на электроде). Сварку плавящимся электродом коррозионностойких аустенитных сталей и сплавов следует выполнять на токе выше критического, обеспечивающего струйный пе­ренос электродного металла. При этом исключается разбрызгивание расплавленного металла и образование очагов коррозии в местах прива­рившихся брызг.

Сварка в углекислом газе.При сварке в СО₂происходит наугле­роживание металла шва на 0,02-0,04 %. Этого достаточно для резкого снижения коррозионной стойкости шва, если не принять специальных мер для нейтрализации углерода. Стандартные электродные проволоки, выпускаемые по ГОСТ 2246-60, не обеспечивают требуемой коррозион­ной стойкости шва. Для сварки в СО₂сталей типа 18-10 и 18-12 разра­ботаны специальные проволоки 08X20Н9С2БТЮ (ЭП156) и 08X25Н13БТЮ (ЭП389), успешно применяемые в промышленности.

Недостатком сварки в СО2применительно к коррозионностойким аустенитным сталям является довольно интенсивное разбрызгивание (10-12 %) и образование очагов коррозии в месте приваривания брызг к металлу. Использование тонкой проволоки и сварка на малых вылетах электродах уменьшают разбрызгивание. Чтобы брызги не приварива­лись к металлу, рекомендуется околошовную зону перед сваркой по­крывать меловым раствором, замешанным на воде, или концентратом барды жидким (например, по а.с. №239013).

Электроннолучевая сварка.Bажной технологической особенно­стью этого способа является возможность получения швов с очень ма­лым коэффициентом формы и минимальным термическим воздействи­ем сварочного нагрева на основной металл в околошовной зоне. Свар­ные соединения отличаются повышенной стойкостью против коррозии. Электроннолучевую сварку следует применять там, где получить на­дежно работающую конструкцию с помощью обычных способов сварки нельзя.

Сварка двухслойных сталей.Двухслойные стали Ст3 + Х18Н10Т широко применяются в качестве коррозионностойких в химическом и нефтехимическом производстве.

Сварка основного слоя двухслойной стали производится по обыч­ной для данной конструкционной стали технологии (под флюсом, по­крытыми электродами, электрошлаковой и др.), а коррозионностойкого слоя - в один или несколько проходов (в зависимости от его толщины). Выбор сварочной проволоки, электродов и флюсов производится в за­висимости от химического состава коррозионного слоя. Например, про­волока Св-07Х25Н13 с флюсами АН-26, АНФ-14, 48-ОФ-10, если тре­бования к металлу шва по стойкости к межкристаллитной коррозии не предъявляются, проволока 08Х25Н13БТЮ (ЭП389) с флюсами АН-26, 48-ОФ-10, АНФ-14, если требования к металлу шва по стойкости про­тив МКК предъявляются жесткие.

Чтобы обеспечить минимальное разбавление аустенитного и не- аустенитного металла при переходе от основного слоя к облицовочному и наоборот, сварку производят с применением мер, обеспечивающих наименьшее проплавление нижележащего слоя, например, сварку сдво­енным или ленточным электродом, сварку на спуск и т. д.

Термообработку конструкций и изделий из биметалла обычно не производят. Но, если термообработка необходима, она должна выпол­няться с учетом обеспечения требуемой коррозионной стойкости обли­цовочного слоя.