Все о сварке

Сварка жаропрочных сталей


Жаропрочные и жаростойкие сплавы и их сварка

Нередко возникает необходимость сварить жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы. Для этого необходимо учитывать некоторые детали, которые обязательно пригодятся каждому мастеру в работе. Самое яркое применение получила дуговая сварка вольфрамовым электродом. Он применяется в среде так называемых защитных газов- гелии и аргоне. При этом, применяется механизированная аргонодуговая сварка при помощи электродов плавящихся и неплавящихся, а также сварку при помощи флюса.

Очень хорошо свариваются стали жаростойкие вида 18-8. Когда идет подготовка к свариванию деталей из этих материалов, то не обязательно «изобретать велосипед»- достаточно будет ограничиться технологическими операциями, применяемыми, как правило, в подготовке к свариванию легированных и углеродистых сталей.

Как правильно выбрать материалы?

Для того, чтобы определить вид сварки, нужно четко учитывать размеры, а также формы изделий, которые будут в последствии одним целым. А, назначение изделия необходимо четко знать для того, чтобы выбрать присадочную проволоку. Например, если у вас стоит цель, чтобы ваше изделие было полностью устойчиво к коррозии, то в составе присадочной проволоки обязательно должен быть титан.

Стали, которые описаны выше, типа 18-8 – являются наиболее выгодным вариантом, ведь они устойчивы к воздействию коррозии в атмосферной среде и даже морской и кислотах. Помните, что если в присадочном материале будет содержаться титан, то конструкции, изготовленные из этих металлов, можно использовать и при температурах до 750 градусов.

Какие существуют проблемы при сварке жаропрочных сплавов?

Самая главная проблема, с которой можно столкнуться при сваривании таких сплавов, это появление микро и макротрещин. Конечно, говорить о каком- либо едином решении –глупо. Для каждого отдельного металла должно быть произведено исследование по поводу того, какую температуру для сварки будет рационально использовать и насколько каждый отдельный материал будет склонен к коррозийным воздействиям.

Наиболее правильным решением станут натурные испытания, которые нужно произвести для того, чтобы определить, насколько металл склонен к тому, чтобы образовывались трещины. Также нужно понимать, что для качественной сварки жаростойких металлов понадобится и достигнуть механических свойств соединений и швов, которые будут максимально приближены к основному металлу.

Каким образом производится сварка?

Обязательное условие – жаростойкие сплавы обязательно должны свариваться исключительно после закалки. Каждая деталь обязательно должна быть подвержена закалке при температуре до 1100 градусов по цельсию, после чего их нужно обязательно охладить.

Также, если вы желаете упрочнить металл, то метод термической обработки можно применять исключительно после того, как он пройдет закалку. Кроме того, сварка по паянному шву будет зависеть о того, какой химический состав у припоя.

Обязательно ознакомьтесь с более подробной информацией и всеми рекомендациями, чтобы ваша сварка оказалась не только быстрой и простой, но еще и прочной!

3g-svarka.ru

Каталог статей

Технология сварки высоколегированных и жаропрочных сталей и сплавов

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ (НЕРЖАВЕЮЩИХ) И ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ в защитных газахТемпература плавления стали типа 18-8 составляет 1475°С. Такие стали широко применяются в пищевой, химической, авиационно- -космической, электротехнической промышленности.

Высоколегированные стали

МаркаСвариваемостьТехнологические особенности сварки
12X18H9T, 12Х18Н10Т, 08X18h20T, 12X17H9TХорошаяПрисадок Св-01Х19Н9, Св-04X19H9, Св-07Х19Н10Б
XH78BT, ХН75М6ТЮПрисадок Св-ХН78Т
12X17,08X17T, 15X25TОграниченнаяРекомендуется термообработка Присадок СВ-07Х25Н13, СВ-08Х14ГНТ, CB-13X25T
20X13Удовлет­ворительнаяПодогрев и последующая термообра­ботка. Присадок CB-12X13, Св-20Х13, CB-06X14
10Х14Г14Н4ГПодогрев и последующая термообра­ботка. Присадок Св-04Х19Н9
08X17H5M3Необходима термообработка. Присадок Св-06Х21Н7БТ
15Х17АГ14Подогрев и последующая термообра­ботка. Присадок Св-01Х18

Трудности при сварке

Подготовка к сварке Кромки стыкуемых деталей из высо­колегированных сталей лучше под­готавливать механическим способом. Однако допускаются плазменная, электродуговая, газофлюсовая или воздушно-дуговая резка. При огне­вых способах резки обязательна механическая обработка кромок на глубину 2-3 мм
КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Снимать фаску для получения скоса кромки можно только меха­ническим способом. Перед сбор­кой свариваемые кромки защи­щают от окалины и загрязнений на ширину не менее 20 мм сна­ружи и изнутри, после чего обезжиривают. Сборку стыков выполняют либо в инвентарных приспособлениях, либо с помощью прихваток. При этом необходимо учесть возможную усадку металла шва в процессе сварки. Ставить прихватки в местах пересечения швов нельзя. К качеству прихваток предъявляются те же требования, что и к основному сварному шву. Прихватки с недопустимыми дефектами (горячие трещины, поры и т.д.) следует удалить механическим способом.

(Конец проволоки постоянно находится в защитном газе)

Выбор параметров режима сварки. Основные рекомендации те же, что при сварке углеродистых и низколегированных сталей. Главная особен­ность сварки высоколегированных сталей - минимизация погонной энергии, вводимой в основной металл. Это достигается соблюдением следующих условий:
Техника сварки.

Основное правило: поддерживать короткую дугу, пос­кольку при этом расплавленный металл лучше защищен газом от воздуха. При сварке в аргоне W-электродом подавать присадочную проволоку в зону горения дуги следует равномерно, чтобы не до­пуска гь брызг расплавленного металла, которые, попадая на основной металл, могут вызвать очаги коррозии. В начале сварки горелкой подогревают кромки и присадочную проволоку.

Короткая дуга, сварка углом вперед, «ниточные» швы - все это обеспечивает получение швов с повышенной соп­ротивляемостью образованию горячих трещин. Значение сварочного тока уточняют при сварке пробных стыков.
   После образования сварочной ванны выполняют сварку, равномерно переме­щая горелку по стыку. Необходимо следить за глубиной нроплавления, отсутствием непровара. 11о форме рас­плавленного металла сварочной ванны определяют качество нроплавления: хорошее (ванна вытянута по нап­равлению сварки) или недостаточное (ванна круглая или овальная)(Окисленный конец проволоки уда­ляют кусачками или пассатижами)
Толщина свариваемого металла, мм0,5124
Диаметр W-электрода, мм11.52.54
Расход W-электрода на 100 пог.м шва, мм6823132

сварка. технология сварки

www.sibelektrod.ru

Сварка жаропрочных сталей и сплавов: обеспечьте качественный крепеж

Представляя особую категорию, жаропрочные сплавы, среди которых при сварке используются и аустенитные материалы, нержавейка – все это требует тщательного подбора марок электродов. Правильно подобранные элементы помогут:

Если интересует сварка жаропрочных сталей и сплавов – обратите особое внимание на то, что нержавейка может скрепляться как с низколегированным металлом, так и с нелегированными основами. Качественно сваривая слои и подслои, мастера часто используют более совершенную термомеханическую технологию, покрывая всевозможные металлические изделия слоями других металлов. Это называется плакированием, что проводится при сборке: металлических плит, листов, труб и проволоки.

Не везде можно использовать горячий прокат или прессование. Могут возникать трудности, когда в техпроцессе участвует жаропрочные сплавы или нержавеющая сталь.

к содержанию ↑

Возникающие трудности при сварке

Представляя собой композиции, выполняемые на базе железа, жаропрочные стали, и сплавы отличаются большим количеством легирующих элементов. По общему объему такие добавки могут составлять предел 65%. Чтобы сварка жаропрочной нержавеющей стали была проведена на самом высоком уровне, необходимо знать особые нюансы о работе с этим сплавом. Под жаропрочностью понимают устойчивость нержавейки к процессам разрушения, проходящим под высокой температурой воздействия. Но это свойство зависит не только от выбранного режима температур, а и от временных факторов. При разрушениях особо прочного металла или сплава, когда наблюдается длительное высокотемпературное нагружение – это характеризуется диффузионной природой, где развивается дислокационная ползучесть. В целях предотвратить ползучесть и обеспечить требуемый уровень жаропрочности нержавейки, принято использовать несколько способов.

Среди основных способов, предотвращающих ползучесть, увеличивающих жаропрочность железных сплавов, различают:

Жаропрочные и жаростойкие сплавы из разряда жаростойкой нержавейки и аустенитной стали, не подвержены преобразованиям как при нагревании, так и при охлаждении.

к содержанию ↑

Для упрочнения аустенитных сталей термическая обработка неприменима!

Жаростойкость и повышенную антикоррозионную стойкость таким сплавам обеспечивает хром. Благодаря наличию никеля, стабилизируется вся структура, увеличиваются показатели жаропрочности, технологичности и пластичности. Это способствует широкому применению аустенитной стали, используемой как универсальный конструкционный материал.

Отличаясь повышенной устойчивостью к коррозии, выделяясь жаро- и хладостойкостью, аустенитные сплавы применяют для сварки не только в условиях высоких и низких температур, но и при надежном монтаже в агрессивной среде.      

к содержанию ↑

Технология сварки

Выполняемая сварка жаропрочных сталей и сплавов чаще проходит с применением дуговой сварки, где применяются вольфрамовые электроды и среда защитных газов. Процесс сборки конструкций проходит как в аргоне, так и с использование гелия. Может выполняться не только ручная аргонодуговая сварка, но и более продуктивный способ, при использовании механизированной аргонодуговой сварки, где заранее приобретаются как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды.

Для аустенитных сплавов и нержавейки, принято проводить и автоматическую сварку под флюсом. Стали из категории аустенитных (тип 18-8) свариваются достаточно прочно и без проблем. Занимаясь подготовкой к сварке деталей из этих материалов, рекомендуется провести технологические операции, что применимы при подготовительных операциях, когда планируется сварка легированных или углеродистых сплавов. Сложность этой разновидности крепежа обусловлена выраженной склонностью к накоплениям в околошовном секторе и в самом сварном шве, трещин, что могут сопровождаться микронадрывами. Дефект может возникнуть в сплавах, отличающихся крупной зернистостью макроструктур.

Сварные соединения аустенитных композиций выделяются спецификой кристаллизации и представляют ячеисто-дендритную структуру. Это может повлечь к формированию достаточно массивных кристаллов (столбчатый тип). В целях повышения уровня стойкости сварных швов, рекомендовано при помощи совершенных технологий, быстро устранять дефектные структуры на металлах и сплавах. Применяемые методики помогают:

Для сварки использую материалы, что производят из стали с электрошлаковым переплавом или вакуумной выплавкой. В целях уменьшения образующихся трещин – повышают легирующие добавки (бромом) до показателей, что обеспечат кристаллиты с обильной эвтектикой. Более универсальный способ в снижении образования трещин – это модификация швов. Ее выполняют с применением добавок, в которые входят легирующие компоненты. Кроме молибдена и хрома, применяется кремний и алюминий.

к содержанию ↑

Какие лучше выбирать электроды для сварки: работы с жаропрочными сплавами и нержавеющей сталью?

Выбор электродов зависит от специфики самого соединения, используемых сплавов и нержавейки. Если планируется сварка жаропрочной нержавеющей стали – рекомендуется ознакомиться с приведенной выше таблицей и выбирать вольфрамовые электроды плавающего типа. В ней указаны марки электродов, что приобретаются для более качественного монтажа посредством сварки инвертором. Имея сварочный аппарат, ознакомившись с особенностями сборки, уровнем сложности конструкции, сможете правильно подобрать электроды.

Чтобы не ошибиться в выборе и маркировке, рекомендуется заказывать электроды у проверенных поставщиков или непосредственно с завода-изготовителя. Специальные электроды по нержавейке могут иметь толщину в пределах 3–5 мм. Когда изделие имеет толщину более 3 мм, рекомендовано пользоваться электродуговой сваркой. Для сварки листов толщиной в пределах 1,5–3 мм эксперты рекомендуют применять специальную короткодуговую сварку. Монтажный процесс при стыковке труб из нержавейки предполагает использовать сварочные стержни для аргоновой среды.

Нержавейку в форме труб применяют для транспортировки газов и жидкой структуры. Работа под нагрузкой для более прочного и долговечного монтажа нержавеющей трубы, обязывает пользоваться современным инвертором. В такой сварке нержавеющих секций применяется специальная проволока, характеризующаяся высокими показателями легирования. Инверторную сварку осуществляют с положительной полярностью (постоянный или переменный ток). Легированная основа выполняет функции присадки. Сварку под флюсом используют для сборных конструкций при толщине стенки от 2 мм и до 60, а вот плазменную пайку для нержавейки рекомендовано практически для любых конструкций (без исключений).

solidiron.ru

Сварка жаростойких сталей

Скорость окисления металла зависит в основном от трех факто­ров: состава среды, рабочей температуры изделия и защитных свойств окисной пленки, образующейся на металле (сплаве, сварном шве), кото­рые, в свою очередь, определяются его химическим составом.

Пористая или рыхлая окисная пленка защитными свойствами не обладает. Жаростойкость сплава и сварных соединений зависит также от их качества, состояния поверхности, структуры металла и т. д.

При контакте с кислородсодержащей средой происходит, в основ­ном, общая коррозия металла с образованием на поверхности слоя сложных окислов. При наличии в газовой атмосфере сернистых соеди­нений (БО2, Н2Б и др.), помимо общей газовой коррозии, возможно поражение аустенитных сталей, сплавов и сварных швов межкристаллит- ной газовой коррозией. Причиной этого рода коррозии является про­никновение в глубь металла по границам зерен легкоплавкой сульфид­ной эвтектики М-М3Б2.

Марганец (до 6-8 %) повышает стойкость швов против межкри- сталлитной газовой коррозии, вызванной наличием сернистых соедине­ний в рабочей атмосфере.

Жаростойкие аустенитные стали и сварные швы подвержены га­зовой коррозии в средах, соединениях У205и других, и науглерожива­нию в цементационных средах. Легирование сплава хромом в количест­ве 35-60 % предупреждает ванадиевую коррозию. Для предупреждения науглероживания сплавы легируют кремнием в пределах 2-3 %.

Во всех случаях независимо от агрессивной среды требуемая жа­ростойкость сварного соединения достигается максимальным прибли­жением композиции шва к композиции основного металла.

Высокая жаростойкость аустенитных сталей, сплавов и сварных швов определяется их композицией и, прежде всего, положительным действием хрома, кремния, алюминия. Важную роль играет никель. Увеличение количества этих элементов в металле шва улучшает защит­ные свойства окисной пленки, благодаря повышению в ней содержания шпинелей N10 (Сг, Fe)2О3, FeO А12О3и плотного окисла БЮ2.

Из элементов, применяемых для легирования шва при сварке ау- стенитных сталей, ванадий и бор вызывают падение жаростойкости. Другие элементы - вольфрам, марганец, а также молибден при относи­тельно небольших его количествах (2-3 %) мало влияют на жаростой­кость аустенитных швов. Большинство жаростойких сталей и сплавов имеют стабильноаустенитную структуру и в процессе нагрева (охлаж­дения), а также при сварке фазовых превращений не претерпевают, кроме дисперсионного твердения, связанного с образованием карбидов Сг, Fe, Т1, N и интерметаллидов типа М3(А1, Т1).

Наибольшую пластичность жаростойкие аустенитные стали, сплавы и сварные швы приобретают после аустенизации при высоких температурах (1100-1200 °С). При длительной эксплуатации в интерва­ле температур 600-800 °С пластичность их заметно снижается вследст­вие старения.

Жаростойкие аустенитные стали и сплавы относятся к трудносва- риваемым вследствие повышенной склонности швов и околошовной зо­ны к горячим трещинам. Исключение составляют двухфазные аусте- нитно-ферритные стали типа Х25Н13.

При сварке изделий повышенной жесткости, особенно из литых сталей и сплавов, например 4Х18Н25С2, легированных большими ко­личествами кремния, углерода, алюминия, хрома, возможно образова­ние холодных трещин. Предупреждение образования холодных трещин в шве и околошовной зоне достигается путем подогрева свариваемых кромок до 200-250 °С. Чем больше жесткость изделия и ниже пластич­ность свариваемого сплава и металла шва, тем выше должен быть по­догрев.

Значительно сложнее задача предотвращения образования горя­чих трещин в шве и околошовной зоне. Высокая прочность и жаростой­кость большинства жаростойких аустенитных сталей и сплавов достига­ется легированием их кремнием, алюминием, углеродом, ниобием, ти­таном, которые в определенных концентрациях являются возбудителя­ми горячих трещин в аустенитных швах. Поэтому для предупреждения образования горячих трещин в швах сварщики вынуждены прибегать к изменению композиции металла шва часто даже в ущерб его жаростой­кости и другим характеристикам.

Сварные соединения из жаростойких аустенитных сталей и спла­вов желательно подвергать аустенизации при температуре 1100-1200 °С или высокотемпературному отжигу при температуре 900-950 °С для снятия сварочных напряжений.

Дуговая сварка жаростойких аустенитных сталей и сплавов про­изводится на постоянном токе обратной полярности, сварка неплавя- щимся вольфрамовым электродом в аргоне, гелии - на токе прямой по­лярности, электрошлаковая сварка - на переменном токе. Остальные требования в части оборудования, источников питания, режимов и тех­ники сварки при сварке жаростойких аустенитных сталей и сплавов та­кие же, как и при сварке жаропрочных аустенитных сталей.

studfiles.net


Смотрите также