Все о сварке

Сварка высоколегированных сталей


ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

К высоколегированным относят стали, суммарный состав легирующих элементов в которых составляет не менее 10%, при содержании одного из них не менее 8%. При этом содержание железа должно составлять не менее 45%. В основном это стали, обладающие повышенной кор­розионной стойкостью или жаростойкостью. Легирование сталей выполняют углеродом, марганцем, кремнием, молибденом, алюминием, ванадием, вольфрамом, тита­ном и ниобием, бором, медью, серой и фосфором. Вве­дение легирующих элементов меняет физические и хи­мические особенности стали.

Так, углерод способствует повышению прочности ста­ли и снижению ее пластичности. Окисление углерода в процессе сварки способствует появлению пор. Кремний является раскислителем и содержание его в стали более 1 % приводит к снижению свариваемости. Хром также сни­жает свариваемость, помогая созданию тугоплавких окис­лов. Никель повышает прочность и пластичность свароч­ного шва, не снижая свариваемость стали. Молибден уве­личивает прочность и ударную вязкость стали, ухудшая свариваемость. Ванадий в процессе сварочных работ силь­но окисляется, поэтому его содержание в стали предус­матривает введение раскислитеЛей. Вольфрам тоже сильно окисляется при повышенных температурах, ухудшает сва­риваемость стали.

Титан и ниобий предотвращают межкристаллитную коррозию. Вор повышает прочность, но затрудняет свари­ваемость. Медь повышает прочность, ударную вязкость и коррозийную стойкость стали, но снижает ее сваривае­мость. Повышенное содержание в стали серы приводит к образованию горячих трещин, а фосфор способствует об­разованию холодных трещин.

Содержание тех или иных легирующих элементов оп­ределяют по маркировке стали. Первые две цифры в мар­кировке означают содержание углерода в сотых долях про­цента; легирующие элементы обозначают буквенными символами, а стоящие за ними цифры указывают на при­мерное содержание этих элементов, при этом единицу и меньше не ставят. Символ «А», установленный в конце маркировки, указывает, что сталь высококачественная, с пониженным содержанием серы и фосфора. Наиболее широкое применение получили коррозионно-стойкие хромоникелевые стали (12X18Н1 ОТ, 10Х23Н18 и некото­рые другие).

Из вышесказанного видно, что, как правило, легиро­вание стали приводит к снижению ее свариваемости, а первостепенную роль при этом играет углерод. Поэтому доля влияния каждого легирующего элемента может быть отнесена к доле влияния углерода. Повышенное содержа­ние углерода и легирующих элементов способствует уве­личению склонности стали к резкой закалке в пределах термического цикла, происходящего, во время сварки. В результате этого околошовная зона оказывается резко закаленной и теряет свою пластичность.

Поэтому при сварочных процессах высоколегирован­ных сталей, происходящих в зоне плавления металла и околошовной области, возникают горячие трещины и межкристаллитная коррозия, проявляющаяся в процес­се эксплуатации. Основной причиной появления тре­щин является образование крупнозернистой структуры в процессе кристаллизации и значительные остаточные на­пряжения, полученные при затвердевании металла. Леги­рование влияет на вязкость металла и коэффициент по­верхностного натяжения, поэтому у большинства высо­колегированных сталей сварочный шов формируется хуже, чем у низколегированных и даже углеродистых ста­лей.

Межкристаллитная коррозия характерна для всех ви­дов высоколегированных сталей, имеющих высокое со­держание хрома. Под действием нагрева образовавшиеся карбиды хрома выпадают по границам зерен, снижая их антикоррозийные свойства.

Препятствует образованию карбидов хрома легирова­ние стали титаном, ниобием, танталом, цирконием и ванадием. Положительное влияние на качество сварочно­го шва оказывает дополнительное легирование свароч­ной проволоки хромом, кремнием, алюминием, ванади­ем, молибденом и бором.

Для сварки высоколегированных сталей используют как ручную дуговую, так и механизированную сварку под флюсом и в среде защитных газов. Сварка выполняется при минимальном тепловложении с использованием тер­мообработки и применением дополнительного охлажде­ния.

Введение легирующих элементов меняет и технологи­ческие особенности стали. Так, система легирования сни­жает теплопроводность стали и повышает ее электричес­кое сопротивление. Это оказывает влияние на скорость и глубину плавления металла, что требует меньшего вло­жения энергии и увеличения скорости подачи сварочной проволоки.

Ручную дуговую сварку высоколегированных сталей выполняют при пониженных токах обратной полярности.

Сварку ведут короткой дугой ниточными валиками без поперечных колебаний.

Проволока, применяемая для изготовления электро­дов, должна соответствовать марке стали с учетом ее сва­риваемости. Защитное покрытие электродов должно иметь состав, снижающий отрицательное действие повышен­ной температуры. К примеру, для сварки кислотостойкой стали 12Х18Н10Т электроды типа Э-Ф4Х20Н9 (марки ЦЛ-1І) препятствуют образования горячих трещин и межкристаллитной коррозии. Предварительный и сопут­ствующий подогрев снижает опасность возникновения трещин.

Для защиты сварочной ваНны используют инертный газ аргон или его смеси с гелием, кислородом и углекис­лым газом.

Сварку в среде углекислого газа можно выполнять только в случаях, когда отсутствует опасность возникно­вения межкристаллитной коррозии. Сварка плавящимся электродом выполняется при значениях тока, обеспечи­вающих струйный перекос электродного металла.

При сварке возникает опасность коробления и оста­точных сварочных напряжений. Поэтому после сварки часто требуется термообработка.

Любой сварочный аппарат это электрический прибор, который получая ток из сети, преобразует его до нужных параметров и выдает электрическую дугу постоянного тока с высокой его силой (сто – двести ампер). …

Сварочные работы могут стать причиной пожара, если не выполняются элементарные требования противопо­жарной защиты. Причиной пожара могут стать искры и капли расп­лавленного металла, небрежное обращение с огнем сва­рочной горелки, наличие на …

Суть кислородной резки заключается в сгорании разре­заемого металла под воздействием струи кислорода и удале­нии из разреза шлаков, образованием которых неизбежно сопровождается этот процесс (рис. 95). Рис. 95. Схема выполнения газовой …

msd.com.ua

Сварка высоколегированной стали

Для многих отраслей промышленности, требующих использования материалов особой надёжности, стойкости к коррозии и внешним воздействиям, высоколегированные стали – один из основных материалов для изготовления оборудования и металлических конструкций.

Они особенно активно используются в химической, энергетической, нефтегазодобывающей отрасли, а также в машиностроении, авиации, промышленном строительстве. Сварка высоколегированной стали при этом часто становится единственным проблемным моментом в работе: сложности возникают в первую очередь химическим составом металла.

В состав высоколегированных материалов входят чаще всего такие элементы как никель, хром, кремний, вольфрам, причём все они способны создать массу проблем сварщикам. Легирующие элементы в комплексе с углеродом создают условия для того, чтобы происходила резкая закалка в околошовной зоне в ходе выполнения работ и, как следствие, потеря пластичности материала. Результатом становятся трещины и межкристальная коррозия, которая в дальнейшем сильно отражается на эксплуатационных характеристиках стали.

Особенности сварки высоколегированных сталей и сплавов

Важнейшей задачей специалистов при выполнении сварочных работ становится необходимость обеспечить высокую стойкость сварочного шва и самого металла в процессе выполнения соединения.

При этом обязательно должны быть учтены такие факторы, как высокий уровень электрического сопротивления и линейного расширения, низкая теплопроводность материала.

Каждый из них в какой-то мере создаёт условия для глубокого и быстрого проплавления заготовок, более интенсивной деформации материала. Кроме того, необходима эффективная защита зоны выполнения работ от воздействия окружающей среды, создание условий для исключения образования чада во время работы.

Для решения этих задач активно используются: автоматическая (или как минимум механизированная) сварка и технология сварки короткими дугами. Для защиты зоны соединения от контакта с окружающей средой отлично себя зарекомендовали инертные газы, флюсы, специальные безокислительные покрытия. При необходимости выполнения операции вручную используются электроды для сварки высоколегированных сталей в комплексе с защитными газами при низких уровнях сварочного тока (обязательна обратная полярность сварочного тока).

Технология сварки

В технологии выполнения работ многое зависит от назначения свариваемой детали и сферы её дальнейшего применения (элемент конструкции может использоваться при высоких (низких) температурах, в условиях агрессивных сред). В зависимости от конкретной ситуации используются различные сварочные материалы и технологии для того, чтобы в итоге получить соединение с необходимыми техническими и физическими характеристиками, структурой и составом металла. С целью снижения уровня деформации деталей в процессе сварки специалистами используются режимы, которые сопровождаются максимальной концентрацией тепла.

При использовании в процессе сварки высокоуглеродистых сталей электродов, которые имеют фтористокальциевое покрытие, удаётся существенно снизить степень угара легирующих элементов стали, что в результате приводит к получению сварочного шовного соединения требуемой структуры и химического состава. С этой же целью сварщиками выполняется поддержание короткой дуги, при которой не допускаются поперечные колебания электрода. Кроме того, таким образом на поверхности свариваемой детали можно значительно снизить опасность появления дефектов из-за брызг.

steelguide.ru

Сварка высоколегированных сталей и сплавов

СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Г ысоколегированными называют стали, со­держащие один'* или несколько легирующих элементе» в количестве 10—55%.

Высоколегированными называют сплавы на селезо ткелевой основе (железа и никеля со­держится более 65%) и на никелевой основе (никеля содержится более 55%).

По ГОСТ 5632—72 насчитывается 94 марки высоколегированных сталей и 22 марки высо­колегированных сплавов Несколько марок ста­лей и сплавов выпускается по различным тех­ническим усл( виям.

Высоколегированные стали и сплавы клас­сифицируют по различным признакам, главным образом, по системе легирования, структуре и свойствам. По системе легирования высоколе- гиров_нные стали делят, например, на хромис­тые, хромоникелевые, хромомарганцевые, хро - моникелемарганцевые, хромомарганцеазотис - тые. Самые распространенные высстюлегирэ - ванные сплавы— никелевые, никелехромистые, никелехромовольфрамовые и никелехромоко - бальтовые.

По структуре высоколегированные стали подразделяют на стали мартенситного класса (например, 15X5, 15Х5М, 15Х5ВФ, 09Х16Н4Б, 11Х11Н2В2МФ — всего по стандарту 20 ма­рок), мартенгитно-ферритного кдасса (15Х6СЮ, 15Х12ВНМФ, 12X13 и др.), фер - ритного класса (08X13, 10Х13СЮ, 12X17, 15Х25Т), аустенитно-мартенситного класса (та­кие, как 07Х16Н6, 08Х17Н5МЗ), аустенитно - ферритного класса (наир» мер, 08Х20Н14С2, 08Х18Г8Н2Т) и гугтенитного класса (03Х17Н14М2, ОЗХ16Н15МЗБ, 08Х10Н20Т2, 08Х16Н13М2Б, 09Н16Х14Б, 09Н19Х14В2БР, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, 45Х14Н14В2М). В неко­торых аустеыитных сталях никель, как дефицит­ный материал, частично или полностью заме­няют марганпем и азотом: 10Х14Г14НЗ,

10Х14Г14Н4Т, 12Х17Г9Н1А, 10Х14Г15А,

15Х17Г14А; всего по ГОСТ 5632—72 выпус - пускается 27 марок аустенитных сталей.

По системе упрочнения высоколегированные стали и сплавы делят н| карбидные, содержа­ние углерода 0,2—1,0%, 'боридные (образуются бориды железа, хрома, ниобия, углерода, мо­либдена и вольфрама), с интерметаллидным упрочнением (упрочнение мелкодиспеоснь, ми частицами).

По свойствам высоколегированные стали и сплавы подразделяют на коррозионностойкие (нержавеющие), обладающие стойкостью про­тив любой коррозии — атмосферной, почвен­ной, щелочной, кислотной, солевой, межкрис - таллитной; жаростойкие (окалиностойкие), не окисляющиеся при высоких температурах на­грева (до 1300°С), жаропрочные, способные работать при температурах свыше 1000°С в те­чение нормированного вре лгни без снижения прочности.

Особенности сварки высоколегированных ста­лей и сплавов. По сравнению с низкоуглеродис­тыми сталями большинство высоколегирован­ных сталей и сплавов обладает пониженгым ко­эффициентом теплопроводности (до 2 раз при поп. пленных температурах) и увеличенным ко­эффициентом линейно о. расширения (до 1,5 раза).

Низкий коэффициент теплопроводности при­водит при сварке к концентрации тепла и вслед­ствие этого к увеличению проплавления метал­ла изделия. Поэтому для получения заданной глубины проплавлення следует снижать вели­чину сварочного тока на 10—20%.

Увеличенный коэффициент линейного рас­ширения приводит при сварке к большим дефор­мациям сварных изделий, а в случае значитель­ной жесткости — относительно крупные изде­лия, повышенная толщина металла, отсутствие зазора между свариваемыми деталями, жесткое закрепление изделия — к образованию трещин в сварочном изделии.

Высо :олегированны

msd.com.ua

Как варить высоколегированную сталь

Высоколегированная сталь – это сталь, которая содержит в своем составе более 10% легирующих добавок. Это может быть одна или несколько из них. Как правило, высоколегированные стали устойчивы к коррозии, жаропрочные и жаростойкие. Благодаря этому они широко распространились и применяются в промышленности. Высоколегированные стали разделяются на три основные группы: устойчивые к коррозии, жаропрочные и жаростойкие.

Коррозионно устойчивыми высоколегированными сталями называются стали, которые устойчивы к электрической, химической и межкристаллитной коррозии. Жаростойкие называются еще окалина стойкими. Эти стали устойчивы к химическому разрушению при работе в не нагруженном или же слабо нагруженном состоянии при высокой температуре, свыше 500 градусов в газовой среде.

Жаропрочные стали изготавливаются как инструмент, способный работать с огромной нагрузкой определенное время при температуре, превышающей 100 градусов по Цельсию. Каждый из видов высоколегированной стали имеет свое назначение, которое определяет вид и количество специальных легирующих добавок. Высоколегированные стали и их сплавы имеют целый комплекс положительных свойств. По этой причине одну и ту же марку высоколегированной стали можно применять для изготовления изделий разного назначения.

В связи с широким применением сталей данного вида, стоит отметить, что к сварочным соединениям так же должен быть разный подход. Такой подход определяет положение сварочного электрода при сварке, тип сваривания, сварочный ток, способ проведения сварочных работ и т.д. Каждая технология сваривания направлена на сохранение наибольшего количества свойств металла, управляя структурой металла сварочного шва.

Для сваривания высоколегированных сталей может применяться газовая сварка. Данный тип сварки обеспечивает огромную зону разогрева, а также значительный перегрев раскаленного металла и его замедленное охлаждение. В этом случае происходит значительный угар легирующих элементов. Также высоколегированная сталь менее благоприятна для сваривания кислотостойких сталей. В таких сталях может развиваться межкристаллитная коррозия, которая разрушает металлические изделия.

Газовое сваривание может использоваться для проведения сварочных работ с жаропрочными и жаростойкими сталями толщиной 1 – 2 миллиметра. Сваривание производится с мощностью пламени 70 – 75 л/ч на 1 миллиметр толщины металла. Сварочный процесс ведется с большой скоростью, а мундштук следует держать под углом 45 градусов к поверхности.

Нередко высокоуглеродистые стали сваривают с использованием электродуговой сварки. Она является современным и высоко маневренным способом сваривания, а сварочное оборудование механизирует сварщика. Электродуговое сваривание производится несколькими способами, такие как сваривание покрытыми электродами, сварочные работы в защитной среде аргона или углекислоты.

3g-svarka.ru


Смотрите также