1.5.3. Сварка высокопрочных сталей под слоём флюса

Состав флюса должен быть таким, чтобы в процессе сварки достигалась более полное рафинирование расплавленного металла. В связи со склонностью высокопрочных сталей к образованию кристаллитных трещин, жёсткие требования к наличию “S” и “Р” , а также веществам способных образовывать в шве неметаллические включения. Таким образом, флюсы должны содержать и основные окислы, и возможно меньшее количество кислых окислов.

Специальный флюс АН–15М.

Стандартный флюс АН –15.

Таблица № 4

Химический состав флюсов АН–15 и АН–15М

Марка флюса	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	CaF2	MnO	NaF	Fe2O3	S	P
АН–15	24 – 29	22 – 25	14 – 18	8 – 11	20 – 23	1,5 – 2,5	–	0,85	0,05	0,05
АН–15М	6 – 10	36 – 40	29 – 33	до 2	16,6 – 20	до 1	2 – 6	0,8	0,07	0,05

По химическому составу АН–15М практически новый флюс. При сварке под этим флюсом обеспечивается отсутствие выгорания “С” и лёгких элементов, меньшее загрязнение примесями “О₂” и “S”. Благодаря этому добиваются:

1. повышение стойкости против образования горячих трещин;

2. повышение механических свойств: удельную вязкость на 15 %, и увеличивает предел прочности на 10 – 12 %;

3. улучшает отделимость шлаковой корки при начале сварки и при непрерывном наложении слоёв.

Рис. 11. Зависимость вязкости флюса от температуры

АН–15М более короткий и более тугоплавкий: поэтому стекание флюса меньше. Вязкость шлака при Т_КР = 2 – 3 Пуаза. А стабилизирующих свойствах флюса можно судить по длине дуги до естественного отрыва (10–12 мм, а АН–15 – 7–8 мм). Этот флюс выплавляют из смеси песка, глинозёма, мрамора, хлористого кальция и натрия. Затем расплавляют гранулы и выливают её в воду. При этом получается стекловидный флюс, состоящий из частиц светло-голубого цвета. Затем его сушат и прокаливают. И он приобретает более светлую окраску. Увеличение прочности связанно с меньшим выгоранием “С”. А увеличение удельной вязкости (и при Т= –60 ⁰С) связанно с меньшим загрязнением швов неметаллических включений.

2. Сварка жаропрочных сплавов

В энергетике и нефтехимии находят применение установки работающие при высоких температурах. Тенденция развития этих установок является непрерывное повышение рабочих температур и мощностей. В транспортных установках температура 950 ⁰С, заметно увеличивает объём применения сварных конструкций. Современные котлы тепловых станций имеют десятки тысяч сварных стыков труб.

2.1. Влияние температуры на свойства металла

Работоспособность металла и сплава при высоких температурах определяется комплексом свойств и жаропрочности и жаростойкости.

Жаропрочность – способность металла сопротивляться воздействию нагрузки при высоких температурах.

Жаростойкость – стойкость металла против химического разрушения поверхности под действием окружающей среды при высоких температурах.

Рис. 12. Жаропрочность промышленных сплавов используемых в сварных конструкциях

1 – Алюминиевые сплавы; 5 – Никелевые сплавы;

2 – Титановые сплавы; 6 – Fe–Cr–Ni–Mo сплавы;

3 – Теплоустойчивые стали; 7 – Кобальтовые сплавы;

4 – Аустенитные стали; 8 – Молибденовые сплавы.

Из всех промышленных сплавов наименьшую жаропрочность имеют алюминиевые сплавы до 250 ⁰С. Сплавы титана могут применяться в сварных конструкциях работающих при Т = 400 – 450 ⁰С. Теплоустойчивые перлитные стали при Т = 500 – 550 ⁰С. Аустенитные Т = 600 – 700 ⁰С. Молибденовые до Т = 1100 ⁰С.

При анализе поведения металла сварных конструкции наибольший интерес представляет оценка её свойств во время пластической деформации, т. к. именно пластическая деформация ответственна за процесс упрочнения и разрушения сварных конструкций.