2. Особливості зварювання жаростійких сталей

При зварюванні жаростійких сталей необхідно, щоб за хімічним складом метал шва відповідав основному металу. При цьому треба мати на увазі, що Зі та АІ підвищують жаростійкість металу, а ванадій і бор її знижують. Вольфрам і молібден ненабагато знижують окалиностійкість, а марганець не впливає на жаростійкість металу шва, якщо його знаходиться 4-6%. Нікель підвищує жаростійкість.

Жаростійкі сталі феритного класу (як і корозостійкі) незадовільно зварюються через те, що в зоні термічного впливу відбувається інтенсивне зростання зерен фериту, що супроводжується появою крихкості. Однак зварні вироби з цих сталей, працюючі в ненавантаженому стані, мають широке застосування.

Аустенітні жаростійкі сталі і сплави відносяться до матеріалів, що важко зварюються внаслідок підвищеної схильності швів і пришовних зон основного металу до утворення гарячих тріщин. Знижують стійкість проти гарячих тріщин саме такі елементи, які підвищують жаростійкість (М, Зі. АГ). Щоб не допустити утворення таких тріщин, доводиться поступатися жаростійкістю, змінюючи хімічний склад швів в напрямку зниження вмісту Зі до 0,8%, АІ- до 1%. Також важливо уникати утворення дефектів (пор, підрізів, перегріву, тріщин).

Гарячі тріщини мають міжкристалітний характер. Причини і механізм їх утворення розглянуто раніше (в пункті 1.6 глави 4). Підвищити стійкість проти утворення гарячих тріщин можливо подрібненням зеренної структури самого шва. Для цього здійснюється модифікування і легування металу шва такими елементами, щоб шов став двофазним (аустеніт+ферит): підвищують кількість хрому або вводять додатково інші елементи, що стабілізують а-фазу (5/, Мо, Ті, Ж, V, АГ). Допустима кількість фериту для роботи при температурах до 1200°С - це 4-5%.

Сильні карбідотвірні елементи сприяють подрібненню зерна, утворюючи складні карбіди (ТіС, УС, №>С).

Ефективними засобами, які допомогають усуненню гарячих тріщин в зоні термічного впливу основного металу, являються:

• підвищення чистоти сталей, що зварюються; це здійснюється виплавкою їх з чистих шихтових матеріалів або рафінуванням (переплавленням);

• використання замість литих сталей деформованих (катаних, кованих, пресованих), які мають подрібнене зерно і рівномірне розподілення домішок;

• проведення наклепу (чеканки) зварюємих кромок з метою подрібнення структури в зоні термічного впливу і дезорієнтації кристалів в шві.

Можливість запобігання утворенню гарячих тріщин в чисто аустенітних швах досягається слідуючими методами:

1. обмежують вміст домішок, які утворюють легкоплавкі евтектики; для цього використовують присадковий дріт вакуумного або електрошлакового переплаву;

2. обмежують проплавлення основного металу, не допускаючи переходу 8, Р і С із основного металу в метал шва;

3. знижують тривалість знаходження металу шва в ТІК (термічному інтервалі крихкості).

При зварюванні високонікелевих сталей і сплавів на нікелевій основі особливо важливо в склад присадкового матеріалу вводити РЗМ ітрієвої або цезієвої груп з метою переведення домішок в тугоплавкі з' єднання.

Компоненти, що підвищують жаростійкість (АІ, 5і, Сг) під час зварювання вигорають, маючи велику спорідненість з киснем. Це призводить до зникнення а-фази. Вигоряє також і вуглець, тому зникає і карбідна фаза. З метою запобігання такому явищу для зварювання рекомендують низькокремністі флюси (високоосновні, фтористі) і кальцієві покриття електродів.

Великого значення набувають технологічні особливості зварювання аустенітних жаростійких сталей, але це є предметом вивчення в спеціальних дисциплінах.