Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

Подкладные кольца и замковые соединения для сталей, на­ пример ЗОХГСНА, не рекомендуются, так как они снижают на­ дежность изделия в эксплуатации. Вместо подкладных колец первые слои целесообразно выполнять аргонодуговой сваркой на весу. Электродную проволоку и флюс для сварки конструк­ ционных сталей выбирают согласно табл. 11.9. Для предотвра­ щения пористости и наводораживания швов флюсы перед сваркой необходимо прокаливать, чтобы их влажность не пре­ вышала 0,1% для стекловидных флюсов и 0,05% для пемзо­ видных. Это достигается нагревом стекловидных флюсов до

Спорость сварки, м/ч

Рис. 11.11. Влияние скорости сварки на ширину зоны закалки (а), долю участия ос­

няемых флюсов (табл. 11.9 )не должна превышать 650—700 °С во избежание окисления компонентов флюса и его спекания.

и др. большой толщины применяют подогрев 150—300 °С. Не­ посредственно после сварки ферритными проволоками во всех

Сварку аустенитными материалами производят без предвари­ тельного подогрева и последующей термообработки соединений.

Узлы в виде толстостенных труб различного диаметра из сталей ЗОХГСНА и 40ХГСНЗМА, предназначенные для ответ­ ственных силовых конструкций, изготавливают многослойной сваркой под флюсом АН-15 и АН-15М проволокой Св-20Х4ГМА диаметром 2,5—3 мм.

Дальнейшее существенное увеличение производительности возможно при сварке с применением двух и более проволок.

12.1.2, Химический состав, термообработка и структура

В соответствии с условиями длительной работы под напряжением при вы­ соких температурах стали должны обладать сопротивлением ползучести, длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и жаростой­ костью, Перечисленные свойства с учетом необходимости обеспечения тех­ нологичности сталей при выплавке, отливке, ковке, прокатке, термической

бавок редкоземельных элементов и В.

Легирование Сг повышает жаростойкость сталей, т. е. сопротивление их окислению, а также предотвращает графитизацию в процессе эксплуатации при температуре выше 450 °С. Сг в пределах 1,0— 1,5 % при введении его в сталь совместно с Мо повышает, кроме того, ее длительную прочность и

с последующим высокотемпетурным отпуском. При этом обеспечивается струк­ тура, состоящая из дисперсной ферритокарбидиой смеси. У хромомолибдено­ ванадиевых сталей, особенно в случае применения закалки, появляется бейнитная структурная составляющая.

С в о й с т в а с т а л е й Необходимая жаростойкость и достаточная стабильность кратковременных

12.2. Свариваемость сталей

Металлургическая свариваемость жаропрочных перлитных ста­ лей, определяемая отношением металла к плавлению, метал­ лургической обработке и последующей кристаллизации шва. не вызывает существенных осложнений. Технология сварки и сварочные материалы на современном уровне обеспечивают не­ обходимую стойкость металла шва против образования-горячих трещин и высокие характеристики, предъявляемые к основному металлу.

Тепловая же свариваемость осложняется склонностью свар­ ных соединений к образованию холодных трещин и разупрочне­ нием свариваемого металла в зоне термического влияния сварки.

12.2.1. Сопротивляемость XT

Холодные трещины — хрупкие разрушения сварных соединений жаропрочных перлитных сталей, могут возникать в процессе сварки или непосредственно после ее окончания в результате образования метастабильных структур (троостита, мартенсита) в участках околошовной зоны, нагретых вышетемпературы Ас3 вследствие дополнительного охрупчивания сварных соеди­ нений под влиянием водорода и действия «силового» фактора. Последний определяется величиной и характером сварочных напряжений. Суммирование напряжений, вызванных неравно­ мерным нагревом и структурными превращениями, может при­ вести к исчерпанию пластичности охрупченных участков свар­ ного соединения и вызвать его разрушение.

Образование метастабильных закалочных структур в около­ шовной зоне определяется во многом системой легирования ста­ лей. Так, в одних и тех же условиях сварки хромомолибдено­ ванадиевые стали в большей степени склонны к образованию холодных трещин по сравнению с хромомолибденовыми.

В связи с тем, что растворимость диффузионно подвижного водорода при нормальной температуре в низколегированных сталях мала, а между его концентрацией и равновесным парци­ альным давлением в газовой фазе существует квадратичная зависимость, водород способен создавать в несплошностях ме­ талла значительные давления, что может приводить к образо­ ванию микротрещин (флокенов) в охрупченных участках свар­ ного соединения. Так, при температуре 20 °С и концентрации водорода в металле 5 мл/100 г давление его в несплошностях жаропрочной перлитной стали может достигать 0,0981 • 10® МПа (10е ат). При 200 °С давление водорода в несплошностях сни­ жается примерно на три порядка [3]. В связи с этим для сварки рекомендуется использовать низководородные сварочные мате­ риалы (электроды с основным покрытием, осушенные защитные газы, прокаленные флюсы).

Действие «силового» фактора во многом определяется жест­ костью сварной конструкции, которая связана с толщиной сва­ риваемых элементов. Это обстоятельство также необходимо учитывать при выборе методов предотвращения образования холодных трещин.

Одним из наиболее надежных средств предотвращения воз­ никновения холодных трещин является сопутствующий сварке