1 Область применения низколегированных бейнитно-мартенситных сталей и микролегированных сталей
Низколегированные бейнитно-мартенситные стали предназначены для изготовления сварных конструкций широкого назначения, обеспечивая требования высокой сопротивляемости хрупкому разрушению, хорошей пластичности при удовлетворительной свариваемости (13ХГМРБ, 14Х2ГМ, 12ХГН2МФБДАЮ и т. д.) и 02 = 580-780 МПа. Это обеспечивается в основном термообработкой: закалка или нормализация (мартенситное или бейнитное превращение)+ высокий отпуск.
Микролегированные стали применяются для изготовления конструкций ответственного назначения – сосуды высокого давления, танкеры, ледоколы, суда, береговые и морские нефтегазовые сооружения (14Г2АФ, 09Г2ФБ, 12ГН2МФАЮ и др.). Содержание микролегирующих элементов (Al, Cr, Zr, V, Ti, Nb, Mo, B, N, редкоземельные элементы: Ce - церий, La - лантан, Y - иттрий) в стали порядка десятых или сотых долей процента. Микролегирующие элементы образуют дисперсные включения вторых фаз или входят в состав матрицы. Стали поступают на сварку после ВТМО (в состоянии поставки или после штамповки), или после термообработки из межкритического интервала температур (формируется ферритно-мартенситная структура двухфазные ферритно-мартенситные стали).
2. Особенности сварки
Низколегированные бейнитно-мартенситные стали. В зависимости от величины показателя 6/5 протекает мартенситное или бейнитное превращения аустенита. При замедленных скоростях охлаждения (6/5 0,8 оС/с) температура бейнитного превращения увеличивается (размеры ферритных игл растут). Величина 6/5 влияет также на значение временных напряжений (особенно в области превращения):
|
Изменение временных напряжений при охлаждении образцов из стали 14ГН2МДАФБ в жестком приспособлении при 6/5 = 75 оС/с |
Остаточные напряжения с увеличением 6/5 уменьшаются, например, 14ГН2МДАФБ, 6/5 . (0,6 – 50)оС/с, ост. (240 – 150) МПа.
Горячие трещины при соблюдении режимов сварки и рекомендуемых присадочных материалов маловероятны.
Холодные трещины в ЗТВ (закаленная структура + Н2 + сварочные напряжения). Многослойные швы – поперечные трещины и продольные в корневом слое. Кроме того в стыковых и угловых соединениях ламелярные трещины. Меры борьбы: снижение концентрации диффузионного водорода; ограничение допустимых скоростей охлаждения (w6/5 от 13 до 4оС/с); предварительный подогрев при > 20 мм 80-100оС и при > 40 мм 100-150оС. Эффективен также послесварочный подогрев 150-200оС без расхолаживания изделия после сварки ниже 150 оС (обе кромки на 100 мм от стыка, время подогрева – 1-2 мин на 1 мм толщины металла); использование технологии сварки с “мягкими” прослойками, т. е. сварка первых слоев многослойного шва менее прочным и более пластичным металлом, чем последующих.
Микролегированные стали обладают (при C 0,1%) удовлетворительной свариваемостью и требуют строгого дозирования погонной энергии (обычно менее 50 кДж/см). При наличии сульфидных включений – слоистые (ламелярные) трещины. В корневых слоях возможны ХТ.