1.4.2. Свариваемость сталей

Свариваемость сталей ухудшается с увеличением содержания углерода. Содержание углерода больше 0,3% вызывает склонность сталей к закалке и образованию холодных трещин в свариваемом соединении и пор в металле шва. Во избежание образования пор и трещин при ручной сварке применяют электроды с фтористокальциевым покрытием (с малым содержанием водорода) типов Э-55; Э-85, а также предварительный подогрев и последующий высокотемпературный отпуск. Для изготовления сварных изделий из сталей типа 25ХГСА и 30ХГСА с пределом прочности 110— 130 кгс/мм² применяют термическую обработку (закалку и отпуск). Изделия больших габаритов можно изготавливать из предварительно термически обработанных элементов. Для сварки сталей 25ХГСА и 30ХГСА используют все виды сварки.

Теплоустойчивые стали типа 12МХ, 15ХМ, 20ХМ и т. д., используемые при изготовлении деталей паровых котлов, турбин и т. п., склонны к образованию холодных трещин в околошовной зоне; поэтому перед сваркой рекомендуются местный подогрев изделий до 200—300° С и последующая термическая обработка для снятия остаточных напряжений.

Для сварки теплоустойчивых сталей широко используют: ручную дуговую сварку электродами с покрытием основного типа (фтористокальциевым); автоматическую под флюсом (флюсы основного типа, АН-22, ФЦ-11); полуавтоматическую сварку в углекислом газе (для сварки паропроводов); аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом; контактную стыковую с непрерывным оплавлением. Способ сварки выбирают в зависимости от толщины материала, типа соединения, формы сварного узла и эксплуатационных требований.

Сварка аустенитных хромоникелевых сталей. При сварке аустенитных хромоникелевых, коррозионноустойчивых (нержавеющих) сталей 12Х18Н9, 08Х18Н10 и др. возможно выпадение карбидов хрома по границам зерен при длительном пребывании металла в зоне температур от 500 до 800° С и в связи с этим возникновение склонности к межкристаллитной коррозии (МКК). Для предупреждения этой коррозии в стали, а также в покрытия электродов вводят небольшие добавки титана или ниобия. Кроме того, эти стали имеют малую теплопроводность и большое электросопротивление, что приводит к значительному короблению деталей. Поэтому процесс сварки необходимо проводить при малых энергиях на 1 м длины шва. Хромоникелевые аустенитные стали относятся к удовлетворительно свариваемым сталям. Их можно сваривать ручной дуговой сваркой аустенитными электродами типа ЭА-1 со специальными основными покрытиями. Сварку обычно выполняют на постоянном токе обратной полярности.

При сварке швов большой протяженности целесообразно применять автоматическую сварку под флюсом. Для сварки под флюсом применяют специальную аустенитную электродную проволоку, согласно ГОСТ 2246—75, и флюсы с основным характером шлака.

Для изделий, имеющих небольшую толщину, применяют аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом. Возможно также применение плазменной струи. Для особо ответственных изделий применяют электроннолучевую сварку. В этом случае сварные соединения характеризуются повышенной стойкостью против коррозии.

Для изделий, имеющих большую толщину, возможно применение электрошлаковой сварки с обязательной последующей термической обработкой после сварки. Для электрошлаковой сварки используются флюсы типа АНФ-С и т. п. Аустенитные хромоникелевые стали хорошо свариваются контактной сваркой при жестких режимах.

Жаростойкие (окалиностойкие) стали, например, 10Х23Н18, 09Х14Н16Б и др., имеют низкую теплопроводность, склонны к МКК и образованию горячих трещин. Их сваривают главным образом ручной дуговой сваркой, причем с обязательным применением специальной сварочной проволоки (Св-Х25Н15 и Св-Х25Н15В), основных электродных покрытий с добавлением титана и ниобия. Сварку проводят при небольших токах и пониженном напряжении. Целесообразно применение подогрева до 300° С.

Сварка высокохромистых сталей. К этой многочисленной группе относятся высокохромистые нержавеющие стали ферритного (08X13, 15Х25Т), мартенситно-ферритного (12X13) и мартенситного (20X13, 30X13) классов, Некоторые из них (15Х25Т, 15X28) являются и жаростойкими.

При сварке сталей мартенсито-ферритного и мартенситного классов основная трудность заключается в закалке шва и околошовной зоны. Эти стали склонны к образованию холодных трещин. Для предупреждения трещин эти стали сваривают с подогревом до 200—300° С.

При сварке стали 15X28 и др. возможно выпадение карбидов хрома; эти стали имеют повышенную склонность к образованию трещин, окислению хрома и образованию грубых вязких шлаков, затрудняющих сварку.

Сварку следует выполнять при малых энергиях на 1 м длины шва валиками малого сечения. При этом необходимо вводить в сталь и наплавленный металл сильные карбидообразователи (титан и ниобий). После сварки для выравнивания содержания хрома в зернах и на их границах следует проводить отжиг.