Материал: Сварка и свариваемые материалы. Свариваемость материалов

Тъ— на рис. 32.20) длительная прочность сварных соединений разнородных сталей близка к однородным соединениям. Для этого интервала температур характерно внутризеренное разру­ шение в условиях ползучести и высокая пластичность при раз­ рушении. Развитие диффузионных прослоек в этом интервале температур обычно не снижает длительную прочность и пла­ стичность разнородных соединений, поскольку при внутризерен-

соединениям. При совместном деформировании участков свар­ ного соединения разной прочности вблизи границы раздела со стороны менее прочной составляющей будет неизбежно повы­ шаться уровень местных нормальных напряжений, ответственных за межзеренное разрушение. Это приводит к появлению прежде­ временных хрупких разрушений в зоне сплавления со стороны менее прочной составляющей. Развитие в зоне сплавления диф­ фузионных прослоек, снижающих прочность этого участка, при­ водит к дополнительному снижению прочности и пластичности разнородных соединений (кривая 3).

На коррозионную стойкость разнородных соединений по сравнению с однородными дополнительное влияние оказывают: а) разница электрохимических потенциалов в контакте разно­

родных составляющих, приводящая к развитию гальванической коррозии с анодной стороны; б) появление ослабленных зон и в первую очередь диффузионных прослоек; в) наличие остаточ­ ных напряжений.

Коррозионная стойкость соединений перлитной стали с ау­ стенитной в растворах нитратов и щелочей определяется ве­ роятностью разрушения в зоне сплавления. Основным меропри­ ятием по ее повышению является применение в качестве менее легированной составляющей соединения перлитной стабилизи­ рованной стали. При использовании низкоуглеродистой стали наблюдается снижение коррозионной стойкости соединений, прошедших отпуск. Отмечается желательность использования в соединениях перлитной стали с аустенитной в целях повыше­ ния их коррозионной стойкости, сварочных материалов на нике­ левой основе.

32.4. Технология сварки

32.4.1. Способы сварки

При изготовлении сварных конструкций из разнородных сталей используется большинство существующих способов сварки. На­ ибольшее распространение из них получила ручная дуговая сварка как процесс, обеспечивающий наибольшую гибкость ре­ гулирования степени проплавления свариваемых кромок. При сварке сталей одного структурного класса в большинстве слу­ чаев отсутствуют ограничения по уменьшению степени проплав­ ления и соответственно могут применяться те же способы и ре­ жимы, что и для однородных соединений. При сварке сталей разного структурного класса выбор способа сварки и ее режима определяется предельной степенью проплавления свариваемых кромок. При использовании способов с повышенным проплавле­ нием кромок, как, например, при электрошлаковой сварке, тех­ нологическая и конструктивная прочность соединения должны определяться подбором сварочных материалов, обладающих низкой чувствительностью к повышению степени проплавления. Перспективным является использование электронно-лучевой сварки как при непосредственном контактировании сваривае­ мых кромок, так и с введением промежуточной прослойки, со­ став которой выбирают из условия получения оптимальных свойств шва. Для стыковки труб в котлостроении широко при­ меняют контактную сварку сопротивлением, в компрессоростроении и других отраслях широко внедрена сварка взрывом, все большее распространение находит диффузионная сварка.

32.4.2. Стали перлитного класса

При сварке перлитных сталей разного легирования целесо­ образно использовать сварочные материалы, близкие по составу к менее легированной составляющей (табл 32.3). При этом уменьшается опасность образования технологических трещин при сохранении требования прочности соединения. Термический режим сварки, и прежде всего температуру подогрева, жела­ тельно выбирать близкими к требуемым для более легирован­ ной стали.

Стали IV группы, обладающие ограниченной свариваемо­ стью, требуют при сварке высокого подогрева и склонны в этих условиях к образованию трещин. В связи с этим широко исполь­ зуется их сварка аустенитными электродами на железной ос­ нове без подогрева и последующей термической обработки. Ана­ логично этому криогенные стали V группы, предназначенные для работы в сварном исполнении при температурах ниже —50-;---- 100 °С, рекомендуется сваривать аустенитными элек­ тродами на железной основе, а ниже— 100 °С — на никелевой основе.

32.4.3. Высокохромистые стали мартенситного, мартенситно-ферритного и ферритно-аустенитного классов

Благодаря высокому содержанию в этих сталях энергичного карбидообразующего элемента хрома диффузионные прослойки в зоне сплавления для сварных соединений этой группы сталей не характерны. Они имеют плохую свариваемость, и при их сварке наряду с электродными материалами близкого к основ-

ному материалу легирования широко применяются аустенитноферритные и ферритно-аустенитные составы (табл. 32.4).

Для эксплуатации при высоких температурах сварных сое­ динений сталей VI и VIII групп между собой за основной ва­ риант принята сварка электродами или проволоками на базе 12% хрома с подогревом и последующей термообработкой — отпуском. Применять аустенитные электроды в данном случае нежелательно из-за опасности термоусталостных разрушений в зоне сплавления хромистой стали и аустенитного шва. В от­ личие от этого при сварке между собой VI и VII групп предпо­ чтительным является использование аустенитных электродов

Э-08Х24Н6ТАМФ) структурами шва. Последний тип сварочных материалов следует применять и для сварки между собой ста­

лей VI (VII) групп с IX группой.

При сварке сталей VI, VII и VIII групп между собой элек­ тродами на базе 12 % Сг рекомендуется использовать подогрев при температурах не ниже 300 °С, с переходом на сварочные материалы аустенитного класса температура подогрева может быть на 150—200 °С снижена. При использовании электродов на базе 12 % Сг и на базе Х25Н5 после сварки необходим вы­ сокий отпуск. Из-за опасности охрупчивания соединения при охлаждении в интервале температур 457 °С охлаждение после отпуска следует проводить ускоренно.

32.4.4. Аустенитные стали и сплавы на никелевой основе

Основным критерием выбора электродных материалов для сварки аустенитных сталей и сплавов на никелевой основе раз­ личного легирования является склонность сварных швов

ТАБЛИЦА 32.'5

ВЫБОР КОМПОЗИЦИИ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА ДЛЯ СВАРКИ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ

и околошовной зоны соединения к образованию горячих трещин при сварке и трещин при послесварочной термической обра­ ботке. Образования хрупких кристаллизационных и диффузион­ ных прослоек в зоне сплавления этих соединений можно не опа­ саться.

Соединения разного легирования, входящие в X группу, можно сваривать наиболее технологичными аустенитно-феррит­ ными электродами и проволоками (табл. 32.5). При темпера­ туре эксплуатации ниже 500 °С термической обработке их можно не подвергать. При более высоких температурах работы в целях устранения опасности локальных разрушений в зоне сплавления рекомендуется в качестве послесварочной термической обра­ ботки использовать аустенитизацию.

При сварке между собой сталей X и XI групп аустенитно­ ферритные электроды использовать не рекомендуется из-за неизбежности разбавления шва при сплавлении с кромками жаропрочной стали и получения металла однородной аустенит­ ной структуры, склонного к горячим трещинам. В связи с этим для данного сочетания сталей следует применять аустенитные сварочные материалы, используемые для более легированной составляющей. При эксплуатации сварного соединения выше 500 °С их следует подвергать сложной термической обработке по режиму аустенитизации с последующей стабилизацией.

Аналогичный выбор электродных материалов для более легированной составляющей должен проводиться и для свар­ ных соединений сталей X и XII групп. В этом случае дополни­ тельным критерием является обеспечение коррозионной стой­ кости соединений.