Глава 15 РАЗНОРОДНЫЕ СТАЛИ И ОСОБЕННОСТИ ИХ СВАРКИ

Назад: 15.1 Основные проблемы свариваемости разнородных сталей.

15.2 Сварка сталей одного структурного класса, но разного легирования

Такой вариант сварки выполняется, как правило, в тех случаях, когда к швам не предъявляется требований повышенной прочности или других особых свойств, характерных для более легированной стали. Поэтому при выборе сварочных материалов, как правило, отдают предпочтение материалам, применяемым для менее легированной стали, а режимы сварки и подогрева рассчитываются (выбираются) по свойствам более легированной стали, относящейся к категории более худшей свариваемости. Для исключения трудоемкой операции подогрева при сварке часто производят предварительную наплавку кромки более легированной стали сварочными материалами, снижающими различия кромок по химическому составу, т.е. создают переходные слои. Такая операция получила название стабилизации. Она наиболее часто используется при сварке сталей перлитного класса разного легирования и способствует устранению трещинообразования.

При сварке, например, разнолегированных высокохромистых сталей выбор сварочных материалов основывается на необходимости получения швов без трещин или без охрупченных участков в ЗТВ (см. табл.15.1). Из-за большого и почти одинакового количества хрома в этих сталях, диффузионных прослоек по линии сплавления практически не наблюдается, а трещины могут появляться из-за различия в свойствах кристаллизационных прослоек. Эти свойства (d, КСU и т.д.) в большей степени зависят от состава электродных материалов, режимов и техники сварки. Режимы сварки и подогрева выбирают по характеристикам свариваемости более закаливающейся стали из входящих в рассматриваемое сочетание.

Таблица 15.1 – Примерные рекомендации по выбору сварочных материалов при сварке сталей одного структурного класса, но разного легирования

Условия эксплуатации	Марка сталей		Метод сварки	Сварочные материалы (тип электрода, проволока)	Термообработка после сварки	Структура шва
1. Перлитные стали
1. Траб < 350 ^0С без коррозионной среды	Вст3,10, 20, 22К и другие низко- углеро- дистые	12МХ, 15МХ, 30ХМА, 20ХМЛ	ручная	Э42А	без термообработки или отпуск при Т = 630...650 ^0С	определяется скоростью охлаждения и термообработкой (перлитная, перлитно-бейнитная)
			под флюсом	Св-08А, Св-10ГА, Св-08ГА
		14Г, 09Г2, 12ГС, 10Г2С1, 18Г2АФ, 10ХСНД, 40Х, 30ХГСА	ручная	Э42А, Э50А
			в защитных газах	Св-08ГС, Св-08Г2С
2. Мартенситные, матренситно-ферритные, ферритно-мартенситные и ферритные стали
2. 350 ^0С < Траб < 560 ^0С без коррозионной среды	12Х1МФ 15Х5М 15Х5МФ и др.	15Х11МФ 15Х12МФ 20Х3МВФ 18Х3МФ и др.	ручная	Э-09Х1МФ, Э-10Х5МФ	Отпуск при Т = 670…710 ^0С	Определяется скоростью охлаждения
			под флюсом	Св-10ХМ, Св-08ХМ, Св-08ХМФА
			в защитных газах	Св08ХГСМФА, Св08ХГСМА
3. 560 ^0С < Траб < 600 ^0C без коррозионной средой	20Х13, 12Х13, 08Х13 и др. подобные	15Х11МФ, 18Х11МФБ, 20Х12В2МФ и др.	ручная	Э-12Х13, Э-14Х11НВМФ	Отпуск при Т = 700…750 ^0С	Определяется скоростью охлаждения, термообработкой (бейнитно-мартенситная, мартенситная)
			под флюсом	Св-06Х14, Св-08Х14ГНТ
			в защитных газах	Св-08Х14ГНТ
4. 560 ^0С < Траб < 600 ^0С с коррозионной средой	20Х13, 12Х13, 08Х13 и др. подобные	14Х17Н2, 15Х25Т, 12Х21Н5Т, Х25Н5ТМФ, 08Х22Н6Т и др.	ручная	Э-08Х25Н5ТМФ	Отпуск при Т = 700…750 ^0С (ускоренное охлаждение)	Определяется скоростью охлаждения и термообработкой (феррито-мартенситная)
			под флюсом	Св-06Х24Н6ТАФМ, Св-06Х21Н5
			в защитных газах	Св-06Х21Н5
5. Траб > 350 ^0С с коррозионной средой	08Х17Т, 12Х17, 08Х18Т1 и др.	12Х21Н5Т, 08Х22Н6Т и др.	ручная	Э-08Х25Н5ТМФ	Отпуск при Т = 700…850 ^0С в отдельных случаях с ускоренным охлаждением	Определяется скоростью охлаждения и термообработкой (аустенитно-мартенситная, феррито-мартенситная)
			под флюсом	Св-06Х21Н5
3. Аустенитные, аустенитно-ферритные и феррито-аустенитные стали
6. Не агрессивные среды Траб < 500 ^0С	03Х18Н11, 12Х18Н10Т и др. (Ni/Cr < 1)	12Х18Н12Т, 10Х17Н13М2Т 10Х17Н13М3Т 08Х17Н16М3Т и др.	Ручная	Э-02Х21Н10Г2 и др.	Без термообработки или аустенизация (в зависимости от требований)	Аустенитно-ферритная или феррито-аустенитная
			под флюсом	Св04Х19Н9
			в защитных газах	Св-04Х19Н9С2 и др.
7. Агрессивные среды Траб > 450 ^0С	12Х18Н10Т 10Х17Н13М3Т 08Х18Н12Т и др. (Ni/Cr < 1)	12Х21Н5Т 08Х22Н6Т 08Х21Н6М2Т и др.	ручная	ОЗЛ-40	без термообработки или стабилизация (отжиг)	Феррито-аустенитный с регулируемым количеством ферритной фазы
			под флюсом	Э-023Х21Н10Г2, Э-04Х20Н9

Наиболее часто для сварки этих сталей используются ферритно-аустенитные сварочные материалы (электроды, проволоки) с применением после сварки высокого отпуска при Т = 700…850 ⁰С с ускоренным охлаждением (см. табл. 15.2) .

Таблица 15.2 – Примерные рекомендации по выбору сварочных материалов при сварке сталей разного структурного класса и разного легирования.

Условия эксплуатации	Марка свариваемых сталей		Метод сварки	Сварочные материалы (тип электрода, проволока)	Термообработка
1. Траб = 300…350 ^0С	В Ст3, 20, 15К, 22К и другие низколегированные стали	2 % хромистые стали: 08Х13, 12Х13, 20Х13, 15Х11МФ, 15Х12ВМФ, 15Х11МФБ	Ручная	Э-09ХМ	Отпуск при Т = 650…680 ^0С
			под флюсом	Св-08ХМ, Св-18ХМА, Св-08МХ, Св-10ХМ
			в защитных газах	Св-08ХГСМА, Св-08ХГСМФА
2. Траб = 400…450 ^0С	Хромомолибденовые новые 15ХМ, 12МХ, 30ХМ, 30ХМА		ручная	Э-Х1МФ	Отпуск при Т = 650…700 ^0С
			под флюсом	Св-08ХМФА, Св-10ХМФТ
			в защитных газах	Св-08ХГСМФА, Св-10ХГ2СМА
3. Траб = 500…520 ^0С	Хромомолибдено-ванадиевые 12Х1МФ, 12Х1МТФ	08Х13, 12Х13, 20Х13	ручная	Э-Х1МФ Э-10Х2МФТ Э-10Х2МФБ	Отпуск при Т = 700…720 ^0С
			в защитном газе	Св-08ХГСМА
4. Траб = 550…580 ^0С		15Х11МФ, 15Х12ВМФ, 15Х11МФБ	ручная	для облицовки 12%-хромистой стали Э-Х1МФБ Э-Х1МФ
5. Траб = 300 ^0С	В Ст3, 10, 20, 15К и др. низколегированные стали	Высокохромистые 08Х17Т, 12Х17, 08Х18Т1, 15Х25Т, 15Х28, Х25Н5ТМФ	ручная	Э-10Х25Н13Г2 Э-08Х25Н5ТМФ	Отпуск при Т = 700…740 ^0С с ускоренным охлаждением
6. Траб = 350 ^0С	Низкоуглеро-дистые и низколегированные стали	Аустенитные стали (Ni/Cr < 1) 12Х18Н10Т 12Х18Н12Т 12Х18Н12Б 10Х17Н13М2Т Х16Н13М2Б 20Х23Н18 Х25Н13Т Х17Н15В2Б	ручная	Э-04Х20Н9 Э-10Х25Н13Г2 Э-28Х24Н16Г6 Э-10Х25Н16Г7 Э-08Х19Н10М3Б Э-08Х25Н5ТМФ Э-30Х15Н35Б3 и др.
7. Траб = 400 ^0С	Хромолибденовые стали 12МХ, 15МХ, 30ХМ, 20ХМЛ и др.	Аустенитные стали (Ni/Cr < 1) 12Х18Н10Т 12Х18Н12Т 12Х18Н12Б 10Х17Н13М2Т Х16Н13М2Б 20Х23Н18 Х25Н13Т Х17Н15В2Б	ручная	Э-04Х20Н9 Э-10Х25Н13Г2 Э-28Х24Н16Г6 Э-10Х25Н16Г7 Э-08Х19Н10М3Б Э-08Х25Н5ТМФ Э-30Х15Н35Б3 и др.
8. Траб = 520 ^0С	Хромомолибденованадиевые стали 12Х1МФ 12Х1М1Ф и др.
9. Траб=5800С	15Х5М 15Х5МФ 25Х3ВМФ 15Х2М2ФБС		под флюсом и аргоно-дуговая	Св07Х25Н13 Св08Х20Н9Г7Т Св07Х25Н12Т Св06Х20Н11М3ТБ
10 Все стали и температуры эксплуатации, указанные в пп. 6…9	Аустенитные стали (Ni/Cr < 1) Х14Н18В2БР Х15Н35В3Т Х16Н25М6	ручная	Э-06Х15Н35Г7В7М3Т Э-15Х25Н35 Э-10Х15Н25М9

При сварке разных по легированию аустенитных сталей основной проблемой является предотвращение горячих трещин в шве. Поэтому, если свариваются разнолегированные стали с малым запасом аустенитности (Ni/Cr < l), то сварочные материалы выбираются независимо от степени легирования любой стали. В этом случае предупреждение образования горячих трещин в шве обеспечивается получением аустенитно-ферритной структуры с регламентированным количеством ферритной фазы (для жаропрочных сталей – 4...5 %. для коррозионно-стойких – 20...25 %), т.е. соответствующим подбором электродов или сварочных проволок и режимов сварки.

При сварке разнолегированных сталей с большим запасом аустенитности (Ni/Cr > 1), необходимо использовать сварочные материалы, обеспечивающие глубоко аустенитную или аустенитно-карбидную структуру шва (см. табл. 15.2).

Термообработку сварных соединений из разнолегированных аустенитных сталей можно не производить, если используются термически неупрочняемые стали (12Х18Н9Т, 12Х18Н12Т и др.), а изделие эксплуатируется при умеренных температурах (Т_раб 400 ⁰С). Если необходимо снять остаточные напряжения, то проводят стабилизацию структуры (отжиг при Т = 800...850 ⁰С).

При эксплуатации сварных узлов из разнолегированных аустенитных сталей при высоких температурах (Траб 400...500 ⁰С) для стабилизации аустенитной структуры необходимо после сварки производить закалку (аустенизацию) при Т = 1100…1050 ⁰С. Более детальные сведения о термообработке сварных соединений из разнолегированных аустенитных сталей (виды, режимы), можно получить в литературе [7,11].

Далее: 15.3 Сварка сталей разного структурного класса.