ГЛАВА IV. ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И НАПЛАВКИ

Назад: 3. Технология сварки высоколегированных сталей

4. Технология сварки плакированных сталей

Характеристика сталей

Плакированные (двухслойные) стали представляют собой прокатанные в горячую листы (толщиной до 150 мм и более) с основным конструкционным слоем из углеродистых, низко-легированных (теплоустойчивых) сталей и с плакирующим слоем (до 10 ÷ 12 мм) из коррозионностойких аустенитных или хромистых сталей.

Они применяются в химическом, нефтехимическом и энергетическом производстве (нефтеперегонные ректификационные колонны, трубопроводы, корпуса и днища сосудов) с целью экономии никеля и хрома. Как правило, толщина плакирующего слоя в 4-7 раз меньше основного конструкционного слоя.

Разнообразие композиций двухслойных сталей с каждым годом возрастает, однако большинство выпускаемых в настоящее время сталей по ГОСТ 10885 можно сгруппировать в две основные группы:

1 группа – ВСт3 + 0Х13, 12МХ + 0Х13,

2 группа – ВСт3 +Х18Н10Т, ВСт3 + Х17Н13М2Т, 20К + Х17Н13М2Т.

Первая группа сталей эксплуатируется в интервале температур от –30 до +450 ⁰С, вторая группа от -30 до + 400⁰С.

Особенности сварки

В сварном соединении двухслойной стали участвуют разнородные стали, отличающиеся не только химическим составом, но и по физическим и механическим свойствам. Поэтому в шве на границе сплавления и в околошовной зоне появляется структурная неоднородность, приводящая к образованию трещин как в процессе сварки, так и в процессе эксплуатации. Кроме того, различие в коэффициентах теплового расширения свариваемых сталей приводит к неблагоприятному распределению остаточных напряжений особенно в зоне сплавления, которое не улучшается, а даже усугубляется последующей термообработкой.

Разбавление металла шва при сварке углеродистой сталью приводит к образованию подкалочных структур с низкой пластичностью и к снижению коррозионной стойкости.

Чтобы обеспечить минимальное разбавление легированного металла и получить сварные соединения с минимальной структурной неоднородностью необходимо применять соответствующие присадочные материалы и использовать соответствующие приемы сварки. Реализация этих путей возможна за счет применения соответствующих разделок кромок деталей, сварки сдвоенным или ленточным электродом, применением тока прямой полярности, пемзовидных флюсов.

Способы сварки

Сварка двухслойных сталей выполняется с соблюдением определенного порядка.

По обычной схеме в первую очередь выполняется разделительный слой, проволокой (электродом), обеспечивающей аустенитную или аустенитно-ферритную структуру, рис. 37. Второй слой выполняется со стороны конструкционного металла до полного заполнения разделки по технологии, принятой для данной марки стали. Последним выполняется плакирующий слой. Этот порядок обусловлен требованиями не подвергать повторному нагреву высоколегированный металл и обеспечить его коррозионную стойкость.

Рис. 37. Последовательность сварки с разделительным слоем:

а) разделка кромок, б, в) последовательность сварки,

1- разделительный слой, 2- сварка конструкционного металла,

3- сварка легированного металла

Если по техническим причинам необходимо в первую очередь выполнить коррозионностойкий слой, тогда целесообразно использовать проволоку с минимальным содержанием углерода (менее 0,03 %) или с повышенным количеством стабилизаторов – Ti, Nb.

Специальная подготовка, когда на ширине 20 мм снимается плакирующий слой, а конструкционный остается без изменения, позволяет сначала выполнить сварку конструкционного металла (в 1 или 2 слоя), а затем сваривается легированный слой спаренными проволоками диаметром 2 ÷ 3 мм в два прохода.

Двухслойные стали с плакирующим слоем из стали 08Х18Н10Т, 08Х13 толщиной до 20 мм при отсутствии требований стойкости к межкристаллитной коррозии можно сваривать в два прохода без разделки кромок, последним выполняется слой со стороны плакирующего металла.

Далее: 5. Технология сварки цветных металлов и сплавов