Зачем нужен отпуск сварных соединений из теплоустойчивых сталей

Обновлено: 14.05.2024

Трудности при сварке теплоустойчивых сталей – большие толщины свариваемого металла (до 200 мм), необходимость обеспечения устойчивости к образованию холодных трещин. Сварку ведут с подогревом 200 ºС … 400 ºС и термообработку выполняют не охлаждая сварочного соединения до комнатной температуры, не позднее 72 часов после выполнения шва.

Для обеспечения требуемой работоспособности сварное соединение подвергают термообработке в виде высокого отпуска. После высокого отпуска ЗТВ по своим свойствам приближается к основному металлу. При выборе режимов отпуска стремятся снять остаточные напряжения и восстановить свойства сварного соединения. При этом необходимо учитывать возможное охрупчивание металла шва и ЗТВ в процессе термообработки.

Стали с содержанием V,Nbсклонны к дисперсионному отвердеванию при высоком отпуске. Пример: выдержка при температуре 600…650 ºС в течение 1…6 часов приводит к снижению работы зарождения трещины с 2,6 МДж до 0, при этом повышается предел текучести на 40%. Отпуск при температуре 700 ºС в течение 6 часов позволяет получить удовлетворительные пластические прочностные свойства, однако в первые 30 минут наблюдается значительное дисперсионное отвердевание. Отпуск при температуре 750 ºС в течение 6 часов позволяет получить высокие прочностные и вязкостные свойства в целом.

Выбор температуры подогрева.

Температура подогрева – самостоятельный фактор технологического процесса. Она зависит от марки стали, толщины свариваемых элементов, температуры окружающей среды. При комнатной температуре, металл находится в квазихрупком состоянии, т.е. при охлаждении до комнатной температуры он переходит из пластичного в хрупкое состояние. Следовательно, минимальная температура сопутствующего подогрева должна быть равна критической температуре хрупкости самой хрупкой зоны сварного соединения, с учётом толщины металла. При высокой температуре подогрева возможно образование холодных трещин по механизму синеломкости, следовательно, максимальная температура подогрева ограничивается температурой синеломкости. Повышение стойкости метала к образованию холодных трещин: 1) уменьшением влаги, содержащейся в сварочных материалах; 2) связыванием атмосферного водорода в стойкие химические соединения; 3) уменьшением поглощения ионов водорода металлом шва за счёт рода и полярности тока.

Потом используют низкотемпературную термообработку, называемую отдыхом. В процессе отдыха не происходит каких-либо структурных превращений.

Термообработка сварных соединений.

Для обеспечения требуемых свойств, повышения работоспособности, сварные соединения подвергают высокому отпуску. Сварные соединения с содержанием NbиVсклонны к охрупчиванию ввиду дисперсионного отвердевания. Основная цель высокого отпуска – устранение остаточных напряжений при повышении пластичности и вязкости.

2. Особенности формирования соединений при сварке давлением.

При сварке давлением, соединения формируется в три этапа: 1) активация контактных поверхностей; 2) образование физического пятна контакта; 3) объёмное взаимодействие.

Рис. 1.1. Этапы образования соединения при точечной сварке

Процесс сварки характерен весьма малым временем сварки при больших сварочных токах и усилиях, обеспечивающих локальное плавление металла. Необходимым условием формирования соединения является образование общей зоны расплавления заданных размеров, что обеспечивает важнейшие эксплуатационные свойства—прочность и герметичность соединения. Размеры ядра или шва регламентируются ГОСТ 15878—79.

При сварке образование соединения происходит в значительной мере по единой схеме, состоящей из трех этапов I—III (рис. 1.1).

Рис. 1.2. Основные и сопутствующие процессы при образовании соединений

ервый этап начинается с момента обжатия деталей, вызывающего пластическую деформацию микронеровностей в контактах электрод—деталь и деталь—деталь. Последующее включение тока и нагрев металла облегчают выравнивание микрорельефа, разрушение поверхностей пленок и формирование электрического контакта. Нагретый металл деформируется преимущественно в зазор между деталями, и образуется уплотняющий поясок.

Второй этап характеризуется расплавлением металла и образованием ядра. По мере прохождения тока ядро растет до максимальных размеров — по высоте и диаметру. При этом происходит перемешивание металла, удаление поверхностных пленок и образование металлических связей в жидкой фазе. Продолжается процесс пластической деформации и тепловое расширение металла. К концу этого этапа отмечается почти полная осадка рельефа.

Третий этап начинается с выключения тока, сопровождающегося , охлаждением и кристаллизацией металла. Образуется общее для деталей литое ядро. При охлаждении уменьшается объем металла и возникают остаточные напряжения. Для снижения уровня этих Напряжений и предотвращения усадочных трещин и раковин требуются значительные усилия.

Для получения следующего соединения цикл через определенную паузу вновь повторяется.

Процессы пластической деформации при сварке второй и последующих точек на всех трех этапах облегчаются. Снижается также скорость кристаллизации ядра, что приводит к уменьшению остаточных напряжений.

На первом этапе сопутствующие процессы ввиду относительно малой, деформации и низкой температуры зоны сварки не получают большого развития. При появлении на втором этапе расплавленного ядра резко возрастает тепловое расширение металла, появляется опасность выплеска, вследствие теплопроводности отмечается нагрев околошовной зоны, изменение исходной структуры металла, массоперенос в контакте электрод—деталь. На третьем этапе при охлаждении металла происходит кристаллизация металла ядра, образование литой структуры и значительных остаточных напряжений, продолжается теплопередача в околошовную зону и изменение структуры металла в этой части соединения. Степень развития сопутствующих процессов и изменения первоначальных свойств металла может быть уменьшена например, за счет уменьшения скорости нагрева (роста сварочного тока) и увеличения .усилия на стадии охлаждения.

Обеспечение высокого качества сварки и максимальной производительности процесса для данной толщины, формы и материала изделий определяется правильностью выбранного режима сварки.

Режим сварки — совокупность электрических, механических и временных параметров, обеспечиваемых сварочным оборудованием для получения качественного соединения. Кроме того, качество соединений зависит от техники сварки, формы электродов, качества сборки и подготовки поверхности, сварочного оборудования, системы контроля и от других конструктивно-технологических факторов.

1.сталь 14ГФ – низкоуглеродистая низколег. Обладает хорошей свариваемостью и повышенными механическими свойствами, сто позволяет использовать ее в широком спектре машиностроительной и строительной отраслей. Не имеет склонности к образованию горячих и холодных трещин. Не имеет склонность к хрупкому разрушении при нормальном температурном режиме. Имеет механическую прочность на 20-30% выше, чем у нелегированных сталей с аналогичным содержанием С. Особенностей технологии сварки нет.

2.принимая в расчет серийность производства, размеры изделия и форму шва следует применить полуавтоматическую сварку в среде защитного газа СО2 и сварочная проволока Св08Г2С – сходная по химсоставу и наиболее распространенная в производстве.

3.требуемый катет сварного шва:

N-срезающее усилие, Н (60∙10 3 ); τ – предельно допустимое напряжение, МПа (300);

L=25+25+20=70мм– суммарная длина сварных швов,м (70·10-³)

Для выполнения условия прочности необходимо принять катет таврового шва К=3мм, что обеспечивает значительный запас, следовательно стыковой шов можно .

Обозначение сварного шва: ГОСТ 14771 – 76 –Т1-∆3-ПУП

4. Сварочный ток: K_п – коэффициент пропорциональности, для сварки в СО2 дляd_э=1,5 – (1,75)

глубина проплавления металла

Напряжение на дуге: U= 19 + 0,037I_cd =19+0,037∙115 = 23В

Для сварки в СО2 требуется постоянный ток и жесткая характеристика, это могут обеспечить выпрямитель ВДУ-306 и подающий полуавтомат ПДГ-306.

5. продольный уголок устанавливается по двум упорным пальцам вдоль наружной полки и прижимается ко внутренней грани посредством поперечных уголков. Поперечные уголки устанавливается аналогично базируются по поперечным пальцам. Приспособление: стол с тремя вертикальными пальцами и двумя горизонтальными пневмацилиндрами.

6.резка заготовок на комбинированных и гельотинных ножницах, зачистка кромок, сборка на сборочном столе. Сварка. Контроль – визуальный.

Микропроцессорные и цифровые устройства полиграфического оборудования

Система автоматизации управления полиграфическим производством

Исследование характеристик систем автоматического управления и их элементов с помощью ПЭВМ

Технология обработки изобразительной информации (1 часть)

Технология обработки изобразительной информации (2 часть)

Технология обработки изобразительной информации (3 часть)

Технология обработки изобразительной информации (4 часть)

Нормирование труда в текстильной и легкой промышленности

Нормирование труда в текстильной и легкой промышленности (часть 2)

Нормирование труда в текстильной и легкой промышленности (часть 3)

Расчёт систем противопожарного водоснабжения объекта

Пожарная безопасность строительства

Теоретическая механика КР-1

Лабораторный практикум по "Охране труда" (часть 1)

Лабораторный практикум по "Охране труда" (часть 2)

Материаловедение. Обработка камня

Методические указания к выполнению выпускной квалификационной (дипломной) работы

Расчет регулярных изделий

Разработка конструкции и технологии производства сварного изделия

СТАПРИМ

ABOVO программа построения базовых конструкций

Ниточные соединения часть 1

Ниточные соединения часть 2

Правила оформления реферата, доклада, выпускной квалификационной работы

Художественно техническое описание образца модели

Компьютерное моделирование поверхности обуви

Безопасность жизнедеятельности

Выбор материалов на изделие

Применение геоинформационных систем в геоэкологических исследованиях

Автоматизированное проектирование судовых энергетических установок часть 1

Автоматизированное проектирование судовых энергетических установок часть 2

Организация и планирование производства

Технология швейных изделий

Автоматизации систем электроснабжения

Путевые машины

Разработка конструкции и технологии производства сварного изделия

Особенности сварки теплоустойчивых сталей

Теплоустойчивые стали предназначены для работы при температуре до 600° С, имеют легирующие элементы: хром, молибден, ванадий (12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, 12Х1МФ, 15Х1М1ФЛ и др.).

При сварке теплоустойчивых сталей могут возникать хрупкие структурные составляющие вследствие частичной закалки околошовной зоны. Для предотвращения образования трещин эти стали перед сваркой необходимо подогреть до температуры 150 . 400° С. После сварки целесообразна термическая обработка для снятия внутренних напряжений и стабилизации твердости в зоне сварки — отпуск до температуры 600 . 900° С.

Особенности сварки коррозионностойких сталей

Основным легирующим элементом коррозионностойких сталей является хром, его содержание составляет около 13% (08X13, 12X13, 20X13 и др.). Одновременно они обладают жаростойкостью (до 650° С) и жаропрочностью (480 . 500° С). Эти стали, имеют низкую теплопроводность, поэтому конструкции из них склонны к поводке и короблению. Хром способен окисляться и образовывать тугоплавкий шлак, что затрудняет сварку.

Сварку хромистых нержавеющих сталей ведут на мягких тепловых режимах, т. е. с малой плотностью тока, на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде), с малой скоростью охлаждения (при отсутствии сквозняков). Применяют электроды с фтористокальциевыми покрытиями. Рассматриваемые стали относят к мартенситному и мартенситно-ферритному классам, поэтому в зоне сварки в обычных условиях должна произойти закалка. При этом вероятность образования трещин очень высока, особенно на толстостенных и жестких конструкциях. Для улучшения свариваемости используют местный подогрев до 200 . 300° С изделий с толщиной более 8. 10 мм. Верхний предел подогрева и время пребывания при этой температуре ограничены проявлением хрупкости или синеломкости. После сварки зона шва имеет повышенную твердость, поэтому сварные изделия через определенное время подвергают отпуску до температуры 700 . 760° С. Отпуск способствует также восстановлению стойкости против межкристаллитной коррозии.

Особенности сварки жаростойких и жаропрочных сталей

Стали, являются высоколегированными, содержат хром (18,% и более), никель (8%. и более), молибден, ниобий и другие элементы. Одновременно данные стали, являются и коррозионностойкими. Большинство сталей относят к аустенитному классу, они имеют высокую пластичность, и, следовательно, низкую склонность к холодным трещинам. Однако наличие большого количества различных элементов при сварке ряда сталей может вызвать горячие трещины. Их вероятность снижается применением особо высококачественных сварочных материалов, полученных вакуумно-дуговым или электрошлаковым переплавом, когда содержание вредных примесей фосфора и серы ничтожно, а также введением марганца, молибдена, вольфрама.

Стали данного класса склонны к сильному короблению, что необходимо учесть при разработке конструкции и технологии сварки; свариваемые детали следует жестко закреплять.

В процессе сварки вследствие сильного разогрева наблюдается выпадение карбидов хрома, что снижает коррозионную стойкость, стали и повышает склонность к межкристаллитной коррозии. Для предотвращения отмеченного явления используют, стали с очень малым содержанием углерода и наличием активных карбидообразующих элементов, например, титана. Сварку ведут при малых погонных энергиях с отводом тепла путем медных подкладок и водяного охлаждения, что позволяет ограничить время пребывания стали в зоне температуры активного выпадения карбидов хрома.

Снять внутренние сварочные напряжения и сформировать аустенитную структуру позволяет термическая обработка после сварки — аустенизация, заключающаяся в нагреве до 1000. 1100° С, и быстром охлаждении в воде или для тонкостенных изделий на воздухе.

Положительное воздействие оказывает проковка сварного шва сразу же после сварки, что приводит к измельчению структуры. Однако этот процесс трудоемок и возможен только на мелких изделиях простой формы в индивидуальном производстве.

По ГОСТ 20072—74 тепло устойчивые стали по микроструктуре подразделяются на стали перлитного класса (молибденохромовая 12МХ, хромомолибденованадиевая 12X1М1Ф, хромомолибденованадиевотитановая с бором 20Х1М1Ф1ТР, хромомолибденованадиевая с повышенным содержанием углерода 25X1МФ, 25Х2М1Ф, 20ХЗМВФ, 20Х1М1Ф1БР и другие и стали март гнситного класса (г. ромистая 15X5 хромистомолибденовая 15Х5М, 15Х5ВФ,

Условия эксплуатации изделий из теплоустойчивых сталей приведены в табл 36, откуда видно, что рабочая температура не превышает 600°С. Изделия, эксплуатирующиеся при температурах выше 600°С, изготовляют из высоколегированной жаростойкой и жаропрочной стали.

Все теплоустойчивые стали поставляются потребителю в состоянии после термической обработки (закалка плюс высокий отпуск; отжиг).

Для дуговой сварки теплоустойчивой ста-. ли ГОСТ 9467—75 предусматривает. девять типов электродов (Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-09Х2М1, Э-09Х1МФ,

Э-10Х1М1НФЬ, Э-10ХЗМ1БФ, Э10Х5МФ).

Технологией сварки теплоустойчивой стали любой марки предусматривается предварительный или сопутствующий МЄСТЬвіЙ или общий подогрев свариваемого изделия, обеспечение однородности метиша шва с основным и термическая обработка сварного изделия (табл. 36)

36. Условия эксплуатация изделий из теплоустойчивых сталей

Рекомендуемые температуры эксплуатации,°С

Тпсаымтура начала интенсивного окалниообразо - - - ни ■ «С

детали цилиндров газовых

Трубы Аля гидрогеиизацион-

Тру Зы высокого давления

для химической аппаратуры

Для корпусов и внутренних

элементов аппаратуры нефте

Трубы печей нефтезаводов

37. Условия сварки теплоустойчивых сталей

предварнтель ного или со - путіл~іующег

СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Аппарат для сварки: какой выбрать

Самый популярный способ крепления металлических деталей – сварка. И заниматься ею можно не только во промышленных масштабах. В быту сварочные работы используются также часто, причем речь не всегда о сварщиках, …

Расходные материалы, необходимые для сварки

Чтобы выполнить сварку прочно и качественно, недостаточно иметь только сварочный аппарат. Дополнительно потребуется подобрать расходные материалы с учетом вида свариваемого металла. Перед началом работы определите, что именно вам нужно, и …

Критерии выбора сварочных аппаратов

Есть несколько факторов, анализировать которые при выборе сварочного аппарата нужно обязательно в магазине сварочного оборудования. Следует учесть рабочий диапазон температур, а также мощность. Рекомендуется учесть возможность смены полярности, и показатель …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

Особенности сварки коррозионностойких сталей

Особенности сварки жаростойких и жаропрочных сталей

Сварка теплоустойчивых сталей

Содержание:

Каждый из типов стали предполагает применение разных режимов сварки, использование определенных сварочных материалов, способов сваривания. Обуславливается это свойствами и составом стали: процесс сваривания зависит от содержания легированных элементов, показателей плавкости металла, его жаростойкости и пр.

Отдельной группой стоят теплоустойчивые стали, требующие от сварщика применения специфических материалов и способов. Сварка теплоустойчивых сталей требует учитывать такую особенность этого типа металла, как возможность длительно работать при высоких температурах, вплоть до 600 градусов.

Виды теплоустойчивых сталей.

Сразу отметим, что виды теплоустойчивых сталей определяются по содержанию в них молибдена и хрома, а также других добавок. Так выделяют две группы таких сталей:

низколегированные хромомолибденовые стали (перлитные) – их рабочая температура может достигать 550 градусов.
хромомолибденованадиевые стали – допускается температура до 600 градусов.

Отметим, что обычно такие стали применяются для изготовления паропроводов, турбин и котлов. Так как эти стали способны выдерживать большие температуры в течение длительного времени – до 10 лет. Сварка теплоустойчивых сталей производится с учетом их свойств и характеристик. Важными в этом случае являются показатели жаростойкости, длительности прочности, сопротивления ползучести, стабильности свойств (заметим, что при постоянных нагрузках такие стали не должны значительно деформироваться).

Этими свойствами теплоустойчивые стали наделяются благодаря содержанию в них хрома, молибдена и ванадия. В процентном соотношении их доля составляет:

хром – от 0,5 процента и не более 2 процентов;
молибден – его доля не должна превышать диапазона 0,2-1 процента;
ванадия должно быть меньше всего – не более 0,1-0,3 процента.

Также в такие стали часто вводят и другие добавки в небольших количествах, например, редкоземельные элементы и пр. Высокие показатели механических свойств у такого типа стали возможны благодаря предварительно термообработке: ее поддают нормализации, закалки и высокотемпературному отпуску.

Свариваемость сталей, отличающихся теплоустойчивостью.

Отношение стали к расплавлению, обработке и кристаллизации определяет ее физическую свариваемость. В случае с теплоустойчивыми металлами при сварочных работах не возникает существенных сложностей, благодаря тому, что в процессе используются современные технологии и материалы, обеспечивающие высокую стойкость шва к образованию впоследствии горячих трещин. Также современная сварка позволяет наделить изделия из теплоустойчивых сталей довольно высокими показателями работоспособности.

Другое дело технологическая свариваемость, которую иногда специалисты называют тепловой. Тут процесс осложняется тем, что металл становится более хрупким, появляются неустойчивые структуры в сварном соединении. Образовавшиеся хрупкие структуры могут впоследствии привести к тому, что конструкция разрушиться из-за появления холодных трещин. Причем этот процесс возможен как сразу по окончанию сварочных работ, так и через какой-то промежуток времени, т.е. в ходе эксплуатации.

Появление холодных трещин во многом обуславливается составом стали. Так, известно, что хромомолибденовые стали менее склонны к образованию таких трещин, особенно в сравнении с хромомолибденованадиевыми.

Также стоит отметить, что причиной холодных трещины, которые появляются со временем (в процессе эксплуатации изделий), является присутствующий подвижный водород.

Для того чтобы избежать риска появления холодных трещин, а, соответственно, в целом улучшить показатели свариваемости теплоустойчивых сталей, детали из такого металла перед началом сварочного процесса поддают подогреву местному или общему. Этот процесс сказывается на скорости охлаждения стали (а именно ведет к ее уменьшению), кроме того, значительно снижается напряжение, что влияет на образование мартенсита.

В процессе подогрева таких сталей водород убирается из сварного шва, что позволяет повысить показатели деформационной способности соединения.

Но следует учитывать, что подогрев теплоустойчивых сталей должен производиться в строго допустимом диапазоне температур. Меньшие температуры ведут к тому, что закалочные структуры не исчезают, а более высокие снижают длительность прочности соединения и ударную вязку стали.

Стоит также обратить внимание на то, что стали большой толщины защищают от появления холодных трещин с помощью выдержки готового изделия (по окончанию процесса сварки) в диапазоне температур 150-200 градусов Цельсия. Выдержка осуществляется на протяжении нескольких часов.

В процессе сваривания изделий из стали, отличающейся высокой теплоустойчивостью, важно помнить выше перечисленные особенности. Кроме того, следует придерживаться и общих рекомендаций по свариванию, а именно:

Производить предварительную зачистку, подготовку кромок независимо от способа дуговой сварки.
Тепловые режимы должны быть постоянными.
Обеспечивать надежную защиту сварочной ванны.
Соблюдать режимы подогрева стали и других типов термической обработки швов.
Использовать электроды, предназначенные для работы с такими сталями.

Соблюдение этих общих рекомендаций сделает процесс сваривания проще, а результат – качественнее.

СВАРКА ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ СТАЛЕЙ

Теплоустойчивыми называют стали, длительно работающие при температуре до 600 °С. К ним относятся перлитные низколегированные хромомолибденовые стали 12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, работающие при температуре 450. 550 °С и хромомолибденованадиевые стали 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20XМФЛ, работающие при температуре 550. 600 °С в течение 100 000 ч (10 лет). Они дешевы и технологичны, из них делают отливки, прокат, поковки для изготовления сварных конструкций: турбин, паропроводов, котлов и т.п.

Теплоустойчивость сварных соединений оценивают отношением длительной прочности металла соединения и основного металла — коэффициентом теплоустойчивости.

Чтобы работать при высоких температурах, стали должны обладать жаростойкостью, длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и сопротивлением ползучести: их пластическая деформация при постоянной нагрузке с течением времени должна возрастать незначительно. Все это достигается введением в состав сталей 0,5. 2,0% хрома, 0,2. 1,0 % молибдена, 0,1 . 0,3 % ванадия и — иногда — небольших добавок редкоземельных элементов. Хорошее сочетание механических свойств изделий из теплоустойчивых сталей достигается термообработкой: нормализацией или закалкой с последующим высокотемпературным отпуском. Это обеспечивает мелкозернистую структуру, состоящую из дисперсной ферритокарбидной смеси. После 100000 ч работы обработанная таким образом сталь 15ХМ имеет прочность 260 МПа (26,5 кгс/мм 2 ) при температуре 450 °С и 62 МПа (6,3 кгс/мм 2 ) при температуре 550 °С, а сталь 12X1МФ — 154 МПа (15,7 кгс/мм 2 ) при температуре 500 °С и 58 МПа (5,9 кгс/мм 2 ) при температуре 580 °С.

Физическая свариваемость теплоустойчивых сталей, определяемая отношением металла к плавлению, металлургической обработке и к последующей кристаллизации шва не вызывает затруднений. Современные сварочные материалы и технология сварки обеспечивают требуемые свойства и стойкость металла шва против горячих трещин. Однако сварные соединения склонны к холодным трещинам и к разупрочнению металла в ЗТВ — зоне термического влияния. Поэтому нужно применять сопутствующий сварке местный или предварительный общий подогрев изделия. Это уменьшает разницу температур в

зоне сварки и на периферийных участках, что снижает напряжения в металле. Уменьшается скорость охлаждения металла после сварки больше аустенита превращается в мартенсит при высокой температуре, когда металл пластичен. Напряжения, возникающие из-за разницы объемов этих фаз, будут меньше, вероятность образования холодных трещин снизится. Применяя подогрев, нужно учитывать, что излишне высокая температура приводит к образованию грубой ферритно-перлитной структуры, не обеспечивающей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений. Уменьшить опасность возникновения холодных трещин можно, производя отпуск деталей, выдерживая их при температуре 150. 200 °С сразу после сварки в течение нескольких часов. За это время завершится превращение остаточного аустенита в мартенсит и удалится из металла большая часть растворенного в нем водорода.

Разупрочнение теплоустойчивых сталей в ЗТВ зависит также от параметров режима сварки. Повышение погонной энергии сварки увеличивает мягкую разупрочняющую прослойку в ЗТВ, которая может быть причиной разрушения жестких сварных соединений при эксплуатации, особенно при изгибающих нагрузках. Основные способы сварки конструкций из теплоустойчивых сталей — это дуговая и контактная стыковая. Последнюю используют для сварки стыковых соединений труб нагревательных котлов в условиях завода.

Дуговую сварку производят электродами с покрытием, в защитных газах и под флюсом. Подготовку кромок деталей при всех способах дуговой сварки производят механической обработкой. Допускается применение кислородной или плазменной резки с последующим удалением слоя поврежденного металла толщиной не менее 2 мм.

Дуговую сварку производят при температуре окружающего воздуха не ниже 0 °С с предварительным и сопутствующим сварке местным или общим подогревом. Температура подогрева зависит от марки стали и толщины свариваемых кромок. Хромомолибденовые стали при толщине кромок до 10 мм, а хромомолибденованадиевые — до 6 мм можно сваривать без подогрева. Сталь 15ХМ, например, толщиной 10. 30 мм надо подогревать до температуры 150. 200 °С, а больше 30 мм — до температуры 200. 250 °С. До 250. 300 °С подогревают сталь 12Х1МФ толщиной 6. 30 мм, а свыше 30 мм требуется ее подогрев до температуры 300. 350 °С. При многопроходной автоматической сварке под флюсом минимальную температуру подогрева можно снижать на 50 °С. Аргонодуговую сварку корневого шва стыков труб выполняют без подогрева.

После сварки производят местный отпуск сварных соединений или общий отпуск всей сварной конструкции. Хромомолибденовые стали нагревают при отпуске до температуры 670. 700 °С с выдержкой при этой температуре 1 . 3 ч в зависимости от толщины сваренных кромок,

хромомолибденованадиевые — до температуры 740. 760 °С с выдержкой 2. 10 ч. Чем больше в стали хрома, молибдена, ванадия, тем больше должны быть температура и время отпуска. Отпуск стабилизирует структуру и механические свойства соединений, снижает остаточные напряжения, однако он не позволяет полностью выровнять структуру и устранить разупрочненную прослойку в ЗТВ.

Ручную дуговую сварку теплоустойчивых сталей ведут электродами из малоуглеродистой сварочной проволоки с основным (фтористо-кальциевым) покрытием, через которое вводят в шов легирующие элементы. Этот тип покрытия хорошо раскисляет металл шва, обеспечивает малое содержание в нем водорода и неметаллических включений, надежно защищает от азота воздуха. Это позволяет получать высокую прочность и пластичность шва. Однако для электродов с таким покрытием характерна повышенная склонность к образованию пор при удлинении дуги, наличии ржавчины на поверхности свариваемых кромок и при небольшом увлажнении покрытия. Поэтому нужно сваривать предельно короткой дугой, тщательно очищать кромки и сушить электроды перед их применением при температуре 80. 100 °С. Хромомолибденовые стали сваривают электродами типа Э-09Х1М (ГОСТ 9467-75) марки ЦУ-2ХМ диаметром 3 мм и более, а также ЦЛ-38 диаметром 2,5 мм, хромомолибденованадиевые — электродами типа Э-09Х1МФ марок ЦЛ-39 диаметром 2,5 мм, ЦЛ-20, ЦЛ-45 диаметром 3 мм и более. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности узкими валиками без поперечных колебаний электрода с тщательной заваркой кратера перед обрывом дуги. Когда подогрев свариваемых изделий и их термообработка после сварки невозможны или если необходимо сваривать перлитные теплоустойчивые стали с аустенитными, допускается использование электродов на никелевой основе марки ЦТ 36 или проволоки Св 08Н60Г8М7Т при аргонодуговой сварке.

Теплоустойчивые стали сваривают дуговой сваркой плавящимся электродом в углекислом газе и вольфрамовым электродом в аргоне. Сварку в С0₂ из-за опасности шлаковых включений между слоями используют обычно для однопроходных швов и для заварки дефектов литья. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности с присадочной проволокой (ГОСТ 2246-70) Св 08ХГСМА для хромомолибденовых сталей или Св 08ХГСМФА для хромомолибденованадиевых сталей. Для проволоки диаметром 1,6 мм сила сварочного тока 140. 200 А при напряжении дуги 20. 22 В, а диаметром 2 мм 280. 340 А при 26. 28 В.

Ручная аргонодуговая сварка используется для выполнения корневого шва при многопроходной сварке стыков труб. Автоматической сваркой в аргоне сваривают неповоротные стыки паропроводов в условиях монтажа. При аргонодуговой сварке хромомолибденовых сталей.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом используют на поворотных стыках трубопроводов, коллекторов котлов, корпусов аппаратов химической промышленности и других изделиях с толщиной стенки 20 мм и более. Применяют низкоактивные по кремнию и марганцу флюсы ФУ-11, ФУ-16, ФУ-22. Этим достигается стабильность содержания Si и Мn в многослойных швах и низкое содержание в них оксидных включений — продуктов процесса восстановления марганца. Сварку под флюсом ведут со скоростью 40. 50 м/ч на постоянном токе обратной полярности силой 350. 400 А при напряжении дуги 30. 32 В. Высокая скорость сварки уменьшает погонную энергию, что снижает разупрочнение хромомолибденованадиевых сталей в околошовной зоне. Применяют проволоку диаметром 3 мм Св 08ХМ для хромомолибденовых сталей и Св 08ХМФА для хромомолибденованадиевых сталей. Можно применять проволоку диаметром 4 и 5 мм, увеличив соответственно силу тока до 520. 600 А и 620. 650 А при напряжении дуги 30. 34 В.

Читайте также: