Глава 15 РАЗНОРОДНЫЕ СТАЛИ И ОСОБЕННОСТИ ИХ СВАРКИ

Назад: 15.2 Сварка сталей одного структурного класса, но разного легирования.

15.3 Сварка сталей разного структурного класса

В практике встречаются две основные группы сварных соединений из сталей разного структурного класса:

1) перлитные стали с высокохромистыми мартенситного, мартенситно-ферритного и ферритного классов (см. ч.1, гл.15.2, табл. 15.2);

2) перлитные стали с аустенитными хромоникелевыми коррозионностойкими и жаропрочными сталями (см. ч.1, гл.15.2, табл. 15.2).

При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей перлитного класса с высокохромистыми сталями мартенситного и мартенситно-ферритного класса для обеспечения необходимой пластичности шва и избежания трещин применяют сварочные материалы перлитного класса с минимальным количеством карбидообразователей (1…3 %). При сварке больших толщин (S > 10 мм) целесообразно на кромку высокохромистой стали производить предварительную наплавку электродами типа Э-09ХМ, а затем осуществлять сварку перлитными электродами типа Э46А, Э50А в зависимости от требований к прочности шва. При этом температуру подогрева и режим послесварочной термообработки рассчитывают (выбирают) по характеристикам свариваемости высокохромистой стали.

При сварке перлитных сталей с высокохромистыми ферритными сталями выбирают ферритно-аустенитные сварочные материалы, обеспечивающие стабильность структуры металла шва даже при значительном проплавлении перлитной (низколегированной) стали. Допускаются и аустенитные сварочные материалы. При этом термообработка сварных соединений не нужна. Применение электродов и проволок из низколегированных сталей перлитного класса в этом случае нецелесообразно, так как приводит к потере пластичности шва из-за его чрезмерного легирования хромом (до 7...12 % Сr) из кромки высокохромистой стали.

При сварке второй группы сталей (перлитные незакаливающиеся с аустенитными) обязательно используют аустенитные сварочные материалы, чтобы получить наплавленный металл с достаточным запасом аустенитности, обеспечивающим даже при большом уровне смешивания (проплавления) с перлитным металлом пластичную структуру металла шва. Большой запас аустенитности шва предотвращает или существенно снижает образование мартенситной структуры в корневых швах и слоях, примыкающих к перлитной кромке. Ориентировочно ожидаемую структуру можно (скорее необходимо) оценивать по диаграмме Шеффлера с учетом химического состава электродов, долей участия и степени проплавления кромок в формировании шва.

Термообработка таких сварных соединений, как правило, не производится, так как режимы термообработки, улучшающие свойства зоны термовлияния одной из сталей (например, перлитной) чаще ухудшают свойства другой стали (аустенитной). Кроме того, из-за разности коэффициентов линейного расширения свариваемых сталей остаточные напряжения не снижаются, а перераспределяются так, что их максимальные значения фиксируются по линии сплавления или вблизи нее. Это часто приводит к хрупким разрушениям в зоне сплавления шва по перлитной стали, особенно в сварных узлах повышенной толщины. Избежать таких разрушений можно, используя электродные материалы с повышенным содержанием никеля или из чисто никелевых сплавов (электроды АНЖР-1, АНЖР-2).

В случае, когда перлитная сталь относится к закаливающимся (12Х1МФ, ЗОХМ), то перед ее сваркой с аустенитной сталью на кромку перлитной стали производят предварительную наплавку глубокоаустенитными электродами с предварительным или сопутсгвующим подогревом с целью получения более «мягких» переходных структур. После наплавки на кромку производят отпуск.

Окончательная сварка проводится на режимах, оптимальных для аустенитной стали (пониженный ток, повышенная скорость сварки), и термообработка после нее не производится. [5,8]

Режимы сварки разнородных сталей должны строго соблюдаться и контролироваться в процессе сварки, что требует высокой квалификации сварщика (оператора) и надежной работы сварочного оборудования.

Для получения необходимого уровня качества соединений из разнородных сталей обязательным являются тщательная подготовка изделий к сварке: зачистка и обезжиривание кромок (иногда электродной проволоки), жесткое соблюдение требований ГОСТов и отраслевых инструкций по зазорам и смещениям в стыке, получению требуемой формы шва, осушка газов, прокалка электродов и флюсов. В большинстве случаев предусматривается послесварочная механическая обработка сварных швов с целью устранения концентраторов напряжений.

Далее: ЧАСТЬ 2 СВАРОЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ – ВВЕДЕНИЕ.