Меню

Последовательность операций сварки с сопутствующим подогревом деталей из низколегированной стали

Последовательность операций сварки с сопутствующим подогревом деталей из низколегированной стали

§ 75. Сварка низколегированных сталей

Легированные стали подразделяются на низколегированные (легирующих элементов в сумме менее 2,5%), среднелегированные (от 2,5 до 10%) и высоколегированные (более 10%). Низколегированные стали делят на низколегированные низкоуглеродистые, низколегированные теплоустойчивые и низколегированные сред неуглеродистые.

Механические свойства и химический состав некоторых марок низколегированных сталей приведены в табл. 33.


33. Механические свойства низколегированных низкоуглеродистых сталей при данном химическом составе

Содержание углерода в низколегированных низкоуглеродистых конструкционных сталях не превышает 0,22%. В зависимости от легирования стали подразделяют на марганцовистые (14Г, 14Г2), кремнемарганцовистые (09Г2С, 10Г2С1, 14ГС, 17ГС и др.), хромокремнемар-ганцовистые (14ХГС и др.), марганцовоазотнованадиевые (14Г2АФ, 18Г2АФ, 18Г2АФпс и др.), марганцовониобиевая (10Г2Б), хромокремненикельмедистые (10ХСНД, 15ХСНД) и т. д.

Низколегированные низкоуглеродистые стали применяют в транспортном машиностроении, судостроении, гидротехническом строительстве, в производстве труб и др. Низколегированные стали поставляют по ГОСТ 19281 — 73 и 19282 — 73 и специальным техническим условиям.

Низколегированные теплоустойчивые стали должны обладать повышенной прочностью при высоких температурах эксплуатации. Наиболее широко теплоустойчивее стали применяют при изготовлении паровых энергетических установок. Для повышения жаропрочности в их состав вводят молибден (М), вольфрам (В) и ванадий (Ф), а для обеспечения жаростойкости — хром (X), образующий плотную защитную пленку на поверхности металла.

Низколегированные среднеуглеродистые (более 0,22% углерода) конструкционные стали применяют в машиностроении обычно в термообработанном состоянии. Технология сварки низколегированных среднеуглеродистых сталей подобна технологии сварки среднелегирован-ных сталей.

Особенности сварки низколегированных сталей. Низколегированные стали сваривать труднее, чем низкоуглеродистые конструкционные. Низколегированная сталь более чувствительна к тепловым воздействиям при сварке. В зависимости от марки низколегированной стали при сварке могут образоваться закалочные структуры или перегрев в зоне термического влияния сварного соединения.

Структура околошовного металла зависит от его химического состава, скорости охлаждения и длительности пребывания металла при соответствующих температурах, при которых происходит изменение микроструктуры и размера зерен. Если в доэвтектоидной стали получить нагревом аустенит (рис. 100), а затем сталь охлаждать с различной скоростью, то критические точки стали снижаются.


Рис. 100. Диаграмма изотермического (при постоянной температуре) распада аустенита низкоуглеродистой стали: А — начало распада, Б — конец распада, A1 — критическая точка стали, Мн и Мк — начало и конец превращения аустенита в мартенсит; 1, 2, 3 и 4 — скорости охлаждения с образованием различных структур

При малой скорости охлаждения получают структуру перлит (механическая смесь феррита и цементита). При большой скорости охлаждения аустенит распадается на составляющие структуры при относительно низких температурах и образуются структуры — сорбит, троостит, бейнит и при очень высокой скорости охлаждения — мартенсит. Наиболее хрупкой структурой является мартенситная, поэтому не следует при охлаждении допускать превращения аустенита в мартенсит при сварке низколегированных сталей.

Скорость охлаждения стали, особенно большой толщины, при сварке всегда значительно превышает обычную скорость охлаждения металла на воздухе, вследствие чего при сварке легированных сталей возможно образование мартенсита.

Для предупреждения образования при сварке закалочной мартенситной структуры необходимо применять меры, замедляющие охлаждение зоны термического влияния, — подогрев изделия и применение многослойной сварки.

В некоторых случаях в зависимости от условий эксплуатации изделий допускают перегрев, т. е. укрупнение зерен в металле зоны термического влияния сварных соединений, выполненных из низколегированных сталей.

При Высоких температурах эксплуатации изделий для повышения сопротивления ползучести (деформирование изделия при высоких температурах с течением времени) необходимо иметь крупнозернистую структуру и в сварном соединении. Но металл с очень крупным зерном обладает пониженной пластичностью и поэтому размер зерен допускается до известного предела.

При эксплуатации изделий в условиях низких температур ползучесть исключается и необходима мелкозернистая структура металла, обеспечивающая увеличенную прочность и пластичность.

Покрытые электроды и другие сварочные материалы при сварке, низколегированных сталей подбираются такими, чтобы содержание углерода, серы, фосфора и других вредных элементов в них было ниже по сравнению с материалами для сварки низкоуглеродистых конструкционных сталей. Этим удается увеличить стойкость металла шва против кристаллизационных трещин, так как низколегированные стали в значительной степени склонны к их образованию.

Читайте также:  Лямки у купальника стали липкими что делать

Технология сварки низколегированной стали. Низколегированные низкоуглеродистые стали 09Г2, 09Г2С, 10ХСНД, 10Г2С1 и 10Г2Б при сварке не закаливаются и не склонны к перегреву. Сварку этих сталей производят при любом тепловом режиме, аналогично режиму сварки низкоуглеродистой стали.

Для обеспечения равнопрочности соединения ручную сварку выполняют электродами типа Э50А. Твердость и прочность околошовной зоны практически не отличаются от основного металла.

Сварочные материалы при сварке порошковой проволокой и в защитном газе подбирают такими, чтобы обеспечить прочностные свойства металлу шва на уровне прочности, достигаемой электродами типа Э50А.

Низколегированные низкоуглеродистые стали 12ГС, 14Г, 14Г2, 14ХГС, 15ХСНД, 15Г2Ф, 15Г2СФ, 15Г2АФ при сварке могут образовывать закалочные микроструктуры и перегрев металла шва и зоны термического влияния. Количество закаливающихся структур резко уменьшается, если сварка выполняется с относительно большой погонной энергией, необходимой для уменьшения скорости охлаждения сварного соединения. Однако снижение скорости охлаждения металла при сварке приводит к укрупнению зерен (перегреву) металла шва и околошовного металла вследствие повышенного содержания углерода в этих сталях. Это особенно касается сталей 15ХСНД, 14ХГС. Стали 15Г2Ф, 15Г2СФ и 15Г2АФ менее склонны к перегреву в околошовной зоне, так как они легированы ванадием и азотом. Поэтому сварка большинства указанных сталей ограничивается более узкими пределами тепловых режимов, чем сварка низкоуглеродистой стали.

Режим сварки необходимо подбирать так, чтобы не было большого количества закалочных микроструктур и сильного перегрева металла. Тогда можно производить сварку стали любой толщины без ограничений при окружающей температуре не ниже — 10°С. При более низкой температуре необходим предварительный подогрев до 120 — 150°С При температуре ниже — 25°С сварка изделий из закаливающихся сталей запрещается. Для предупреждения большого перегрева сварку сталей 15ХСНД и 14ХГС следует проводить на пониженной погонной тепловой энергии (при пониженных значениях тока электродами меньшего диаметра) по сравнению со сваркой низкоуглеродистой стали.

Для обеспечения равнопрочности основного металла и сварного соединения при сварке этих сталей надо применять электроды типа Э50А или Э55.

Технология сварки низколегированных среднеуглеродистых сталей 17ГС, 18Г2АФ, 35ХМ и других подобна технологии сварки сред не легированных сталей.

Источник статьи: http://metallurgu.ru/books/item/f00/s00/z0000015/st077.shtml

Последовательность операций сварки с сопутствующим подогревом деталей из низколегированной стали

§ 64. Технология сварки легированных сталей

Сварка низколегированных и среднелегированных конструкционных сталей. Свариваемость таких сталей зависит от содержания углерода и легирующих компонентов и ухудшается с ростом содержания углерода и легирующих компонентов. Стали кремнемарганцевой группы 15ГС, 18Г2С и 25Г2С сваривают электродами типа Э60А марки УОНИ-13/65. Перед сваркой кромки тщательно зачищают от грязи, ржавчины и окалины. Сварку выполняют предельно короткой дугой. Изделие перед сваркой подогревают до температуры 200 °С, электроды перед сваркой прокаливают при 400 °С в течение одного часа.

Кремнемарганцемедистые стали 10Г2СД, 10ХГСНД, 15ХСНД и 12ХГ сваривают электродами типа Э50А марки УОНИ-13/55. Изделие перед сваркой не подогревают.

Сварка легированной машиностроительной стали. Хромистая сталь 15ХМ сваривается электродами УОНИ-13/85 предельно короткой дугой без подогрева и последующей термической обработки.

Хромомолибденовая сталь 15ХМ сваривается электродами ЦЛ-14 с предварительным подогревом изделия до 250 — 300°С и последующим высоким отпуском при 710°С. Сталь марки 30ХМ сваривается электродами ЦЛ-30-63 с предварительным подогревом изделия до 350°С и последующим отпуском при 600°С.

Хромо кремнемарганцевые стали 20ХГСА, 25ХГСА, 30ХГСА, ЗОХГСуА свариваются электродами ЦЛ-18-63 или НИАТ-ЗМ предельно короткой дугой. После сварки сварные соединения подвергаются термической обработке на высокую прочность: закалка с температуры 880°С и низкий отпуск. Технологические характеристики электродов для сварки некоторых легированных машиностроительных сталей приводятся в табл. 32.

Читайте также:  Чем почистить очки для плавания стали мутные

Сварка теплоустойчивых сталей. К теплоустойчивым сталям относятся 12 MX; 20МХЛ; 34ХМ; 20ХЗМВФ; 20ХМФ; 20ХМФЛ; 12Х1М1Ф; 15ХМФКР; 12Х2МФБ;Х5М; 15Х5МФА; Х5ВФ; 06X13; Х17; 1X13 и др.

Изделия из сталей 12МХ и 20МХЛ, работающие при температуре до 550°С, свариваются электродами ЦЛ-14. Сварку выполняют с предварительным подогревом изделия до 250 -300°С для стали 20МХЛ и до 200°С — для стали 12МХ. После сварки рекомендуется высокий отпуск при температуре 710°С. Сталь 12МХ можно сваривать также электродами ГЛ-14, если изделие работает при температуре до 520°С. Подогрев и отпуск такие же, что и при применении электродов ЦЛ-14.

Изделия из сталей 34ХМ и 20ХЗМВФ, работающие при температуре до 470°С, сваривают электродами ЦЛ-30-63. Сварку выполняют с предварительным и сопутствующим подогревом изделия до 350°С для стали 34ХМ и до 400 — 450°С — для стали 20ХЗМВФ. Сварные соединения подвергаются отпуску: сталь 34ХМ — при температуре 600°С, сталь 20ХЗМВФ — при температуре 680°С.

Изделия из сталей 20ХМФ, 20ХМФЛ, 12Х1М1Ф, работающие при температуре до 570°С, сваривают электродами ЦЛ-20-63. Сварка выполняется короткой дугой с предварительным и сопутствующим подогревом изделия до 300 -350 °С. После сварки рекомендуется высокий отпуск при 700 -740°С в течение 3 ч.

Изделия из сталей 15ХМФКР и 12Х2МФБ, работающие при температуре до 600°С, сваривают электродами ЦЛ-26М-63. Сварку выполняют короткой дугой с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 350-400°С, а после сварки выполняют высокий отпуск при температуре 740 — 760 °С.


32. Технологические характеристики электродов для сварки некоторых легированных сталей

Изделия из сталей Х5М и 15Х5МФА, работающие в агрессивных средах при температуре до 450°С, сваривают электродами ЦЛ-17-63 с предварительным и сопутствующим подогревом до 300 — 450°С и с последующим высоким отпуском после сварки при температуре 760°С в течение 3 ч. Изделия из сталей Х5ВФ, 06X13 и X17 сваривают электродами СЛ-16.

Технологические данные электродов для сварки теплоустойчивых сталей приведены в табл. 33.

Сварка высоколегированных коррозионностойкпх, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов. К сварным соединениям высоколегированных сталей и сплавов кроме требований по пределу прочности, а также пластичности предъявляются и другие требования, которые определяются назначением конструкции и свойствами свариваемого металла. Эти требования следующие:

для коррозионностойких (нержавеющих) сталей — возможность противостоять межкристаллитной, общей жидкостной, ножевой коррозии под напряжением;

для окалиностойких сталей и сплавов — способность противостоять окалинообразованию и межкристаллитной газовой коррозии;

для жаропрочных сталей и сплавов — обеспечение длительной прочности, сопротивляемости ползучести, стабильности микроструктуры, стойкости против хрупкости при длительном воздействии высоких температур и нагрузок и малой чувствительности к надрезу и окалиностойкости.

Основными трудностями при сварке высоколегированных сталей и сплавов являются: обеспечение стойкости сварных соединений против образования кристаллизационных трещин, коррозионной стойкости, а также сохранения свойств соединений под действием рабочих температур и напряжений.

Сварка коррозйонностойких сталей. К коррозионностойким сталям относятся ОХ18НЮ, ОХ18НЮТ, Х18Н10Т, Х18Н9, Х18Н9Т, ОХ18Н12Т, ОХ18Н12Б, 1Х21Н5Т, ГХ16Н13Б, Х18Н12Т и др.

Стали ОХ18НЮТ, OX18HIO и Х18Н10Т сваривают электродами ОЗЛ-14, если к металлу шва предъявляются требования стойкости против межкристаллитной коррозии. Сварка этими электродами обеспечивает в сварном шве содержание ферритной фазы 6-10%.

Стали Х18Н9, Х18Н9Т сваривают электродами ОЗЛ-8, если к металлу шва не предъявляются требования стойкости против межкристаллитной коррозии или если сварное соединение будет эксплуатироваться при температуре до 350°С (при отсутствии агрессивных сред — при температуре от 253 до 800°С). Содержание ферритной фазы в сзарных швах колеблется от 3,5 до 8,5%.

Стали Х18Н10Т, Х18Н9Т, ОХ18Н12Т, ОХ18Н12Б, 1Х21Н5Т 1Х16Н13Б свариваются электродами ЦЛ-11, если к сварному шву предъявляются жесткие требования стойкости против межкристаллитной коррозии. Содержание ферритной фазы в сварных швах обеспечивается от 2,5 до 7%.

Читайте также:  Ванна моечная односекционная из нержавеющей стали окоф


33. Технологические характеристики электродов для сварки теплоустойчивых сгалей

Сталь Х18Н12Т сваривают электродами ЦТ-15-1 (корневой шов), сварное соединение будет эксплуатироваться при температуре 600 — 650°С и высоком давлении. Содержание ферритной фазы в сварных швах колеблется от 5,5 до 9%.

Стали Х18Н10Т, Х18Н9Т сваривают электродами ЗИО-З, если сварные швы будут эксплуатироваться при температуре до 560°С или если к металлу шва будут предъявлены требования стойкости против межкристаллитной коррозии. Содержание ферритной фазы в сварном шве регламентируется от 2,5 до 5 %. Технологические свойства электродов для сварки коррозионностойких сталей приведены в табл. 34.

Сварка жаростойких сталей. К ним относятся Х25Т, Х28, Х23Н18, Х23Н13, Х20Н14С2, Х25Н20С2 и др.

Стали Х25Т и Х28 сваривают электродами 03JI-6, если сварные изделия будут эксплуатироваться при температуре 1150°С (без циклических резких изменений и в средах, не содержащих сернистый газ). Сварку выполняют короткой дугой. Кромки подготавливают под сварку только механическим способом. Содержание ферритной фазы регламентируется от 2,5 до 10%.

Стали Х23Н18, Х25Т и Х28 сваривают электродами ЦЛ-25, если сварные изделия будут эксплуатироваться при температуре выше 850°С. Сварку выполняют валиками, имеющими ширину не более трех диаметров электрода. Кратеры заплавляют частыми короткими замыканиями. Содержание ферритной фазы регламентируется от 3 до 9%.

Стали Х25Т, Х28, Х23Н13, Х23Н18, находящиеся в эксплуатации при температуре 900-1100°С, сваривают электродами ОЗЛ-4. Сварку выполняют предельно короткой дугой. Кромки обрабатывают под сварку только механическим способом. Содержание ферритной фазы регламентируется от 2,5 до 8%.

Стали Х23Н18, Х23Н13, находящиеся в эксплуатации в окислительных и науглероживающих средах при температуре 900- 1050°С, сваривают электродами ОЗЛ-9А. При сварке этих сталей особенно необходимо следить за недопустимостью появления трещин в кратерах. Ферритная фаза отсутствует и ГОСТом не нормируется. Сварные швы недостаточно стойки против межкристаллитной коррозии.

Стали Х20Ы14С2, Х25Н20С2, работающие при температуре до 1050°С, сваривают электродами ГС-1 (первый слой). Жаростойкость наплавленного металла до 1150°С.

Стали Х20Н14С2, Х25Н20С2, работающие при температуре 900-1100°С, сваривают электродами ОЗЛ-5. Кромки подготовляют под сварку только механическим способом. Сварные швы устойчивы против образования горячих трещин. Сталь Х20Н14С2, находящуюся в эксплуатации при температуре 900-1100°С, можно также сваривать электродами ЦТ-17 при наложении швов небольшой ширины — не более 3 диаметров электрода. Технологические характеристики электродов для сварки жаростойких сталей приведены в табл. 35.


34. Техно логические характеристики электродов для сварки коррозионностойких сталей


35. Технологические характеристики электродов для сварки жаростойких сталей


36. Технологические характеристики электродов для сварки жаропрочных сталей и сплавов

Сварка жаропрочных сталей и сплавов. К сталям этой группы относятся 1Х16Н14В2БР, 1Х16Н16В2МЕР, 1Х14Н14В2М, 4Х14Н14В2М, 1Х16Н13М2Б, 1Х14Н14В2М, Х18Н12Т, Х23Н13, Х23Н18, ХН35ВТ и др.

Стали 1Х16Н14В2БР и 1Х16Н16В2МБР сваривают электродами ЦТ-16-1. Кратеры заваривают короткими замыканиями электродов. Эти же стали сваривают электродами ЦТ-16, если изделия эксплуатируются при температуре до 700°С.

Стали 1Х14Н14В2М и 4Х14Н14В2М, работающие в условиях температуры до 600°С, сваривают электродами ЦТ-1. Сварные швы устойчивы против образования горячих трещин.

Стали 1Х16Н13М2Б, 1Х14Н14В2М и Х18Н12Т, работающие в условиях температуры до 620°С, сваривают электродами ЦТ-7. Горячие трещины в сварных швах устраняются достижением ферритной фазы от 2 до 5 %. После сварки применяют отжиг при 750- 800 °С в течение 10 ч.

Стали Х23Н13, Х23Н18, работающие в условиях температуры до 1050°С, сваривают электродами 03Л-9. Огневая подготовка кромок под сварку не допускается. При многослойной сварке швы необходимо выполнять электродами 03Л-9 через слой, наплавленный электродами 03Л-4, 03Л-5, 03Л-6 и ГС-1. Сплавы на железо-никелевой основе ХН35ВТ свариваются электродами КТИ-7-62.

Технологические характеристики электродов для сварки жаропрочных сталей и сплавов приведены в табл. 36.

  1. Каковы особенности сварки низколегированных конструктивных сталей?
  2. Почему легированные стали необходимо сваривать короткой дугой?
  3. В чем заключается особенность сварки теплоустойчивых сталей?

Источник статьи: http://metallurgu.ru/books/item/f00/s00/z0000021/st067.shtml

Adblock
detector