Технологические особенности сварки разнородных сталей разного структурного класса

Сварные соединения перлитных, мартенситных или ферритных сталей с аустенитными. В данных соединениях в наибольшей степени выражена химическая, структурная и механическая неоднородность. Поскольку применение перлитных сварочных материалов неизбежно приводит к формированию хрупких кристаллизационных прослоек, то для выполнения соединений используют аустенитные сварочные материалы с повышенным содержанием никеля. При этом выбирают способ и режимы сварки, обеспечивающие минимальное проплавление соединяемых металлов, что позволяет получить высоколегированный шов, приближающийся по составу к присадочному металлу.

Необходимая концентрация никеля в металле шва существенно зависит от температуры эксплуатации сварного соединения, то есть от класса используемой в данном сварном соединении менее легированной стали, который и определяет допустимую температуру его эксплуатации. Это обстоятельство позволяет дифференцировать содержание никеля в металле шва и тем самым более экономно его расходовать.

В связи с этим сварные соединения данных разнородных сталей разделяют на четыре группы: 1) соединения, работающие при температурах до 350 °C (содержат в качестве менее легированной стали обыкновенную низкоуглсродистую сталь, допустимая температура эксплуатации которой не превышает 350 °С); 2) соединения, работающие при температурах 350…450 °С (с качественными углеродистыми и обычными низколегированными сталями); 3) соединения, работающие при температурах 450…550 °С (с низкоили среднелегированными хромомолибденовыми сталями); 4) соединения, работающие при температурах выше 550 °C (с низкоили среднелегированными хромомолибденованадиевыми сталями).

При изготовлении комбинированных конструкций из рассматриваемых разнородных сталей могут быть использованы различные способы электрической сварки плавлением и тс же разделки кромок, что и для консгрукций из стали одной марки. Но наибольшее распространение получила ручная дуговая сварка покрытыми электродами, как более маневренная и при которой можно получить меньшую долю участия основного металла в металле шва, что уменьшает вероятность образования в зоне сплавления кристаллизационных прослоек с мартенситной структурой.

Ручную сварку разнородных сталей первой группы можно производить существующими электродами, например ОЗЛ-6 (табл. 12). Для соединений второй, третьей и четвертой групп рекомендуются электроды АНЖР-3, АНЖР-2 и АНЖР-1 (см. табл. 12). Применение данных элекгродов на никелевой основе способствует уменьшению развития диффузионных прослоек в зоне сплавления и благодаря почти одинаковым коэффициентам линейного расширения перлитной стали и высоконикслсвого шва повышенной прочности повышает эксплуатационную надежность изделия в условиях теплосмен.

Таблица 12.

Рекомендуемые марки покрытых электродов для сварки перлитных и мартенситных сталей с аустенитными

Если используют закаливающуюся при сварке перлитную или мартенситную сталь, то в жестких соединениях из разнородных сталей можно вводить термическую обработку (отпуск) по условию снятия закалки в околошовной зоне этих сталей. Вместо отпуска всего соединения узла можно проводить первоначально облицовку кромок разделки со стороны закаливающейся стали аустенитными электродами и отпуск лишь облицованной детали, а затем провести заполнение основной разделки шва металлом с меньшим содержанием никеля. В этом случае термическая обработка всего изделия не требуется.

Для заварки дефектов в деталях энергетического оборудования, которое можно отнести к сварным соединениям четвертой группы, применяют электроды типа Э-08Н60Г7М7Т марки ЦТ-36 или электроды типа Э-08Х14Н65М15В4Г2.

При сварке разнородных сталей проволоками, указанными в табл. 12, используют флюсы АН-26 или АН-15. Металл шва в соединениях, выполненных этими проволоками, стойкий против образования горячих трещин. Металл зоны сплавления обладает вполне стабильной структурой и свойствами, если они содержат менее легированную сталь и эксплуатируются при температуре, соответствующей той группе, для которой предназначена используемая проволока.

Сварные соединения перлитных сталей с высокохромистыми мартенситными, ферритными и аустенитно-ферритными сталями. При сварке перлитных сталей с высокохромистыми сталями необходимо учитывать возможность появления в сварных соединениях холодных трещин, а также развитие в зоне сплавления кристаллизационных и диффузионных прослоек. Соединения перлитной стали с 12% хромистой сталью обычно выполняют, используя перлитные покрытые электроды типа Э-09Х1М для ручной сварки или проволоку Св-08ХМ для сварки под флюсом. Подобные сварочные материалы позволяют получить удовлетворительные прочность и пластичность переходных слоев шва с содержанием в них до 5% хрома и высокую длительную прочность соединения в целом. Температурный режим сварки (подогрев) назначают применительно к свойствам высоколегированной составляющей.

При соединении элементов большой толщины зачастую выполняют облицовку кромок со стороны 12%-й хромистой стали (например, электродами типа Э-09Х1М), а дальнейшую сварку ведут электродами типа Э42 или Э50А, состав которых обеспечивает наплавку металла, близкого к составу менее легированной стали.

В случаях, когда соединение работает при температурах, близких к предельной для 12%-й хромистой стали, для снижения вероятности образования диффузионных прослоек наплавку на кромки высокохромистой стали вначале осуществляют электродами типа Э-09Х1МФ или Э-10ХЗМ1БФ, а затем электродами типа Э-09Х1М. Отпуск проводят по режимам для 12%-й хромистой стали.

При сварке перлитных сталей с высокохромистыми ферритными и аустенитно-ферритными сталями применять электроды перлитного класса нежелательно из-за неизбежного чрезмерного легирования переходных участков соединения и опасности образования в них трещин. Для данных сочетаний обычно используют сварочные материалы аустенитно-ферритного класса, например, электроды типа Э-08Х24Н6ТЛМФ, позволяющие получить более стабильную и пластичную структуру металла соединения в переходных участках со стороны перлитной стали. Иногда применяют и аустенитные элекгроды, однако это неизбежно вызывает повышенную химическую неоднородность соединения, что при эксплуатации в области высоких температур может привести к преждевременному разрушению изделия.