Свариваемость материалов

ная скорость оплавления должна возрастать в 3—4 раза по сравнению со средней. Общий припуск на осадку должен со­ ставлять (1,0—1,5)6, а припуск на осадку под током — 0,5—0,8 общего припуска на осадку. Скорость осадки рекомендуется для труб из стали 12Х1МФ и 15Х1М1Ф не менее 30 мм/с, а для труб из стали 12Х2МФСР — не менее 60 мм/с.

Для уменьшения внутреннего грата в некоторых случаях во время сварки продувают трубы азотом или азотоводородной смесью с избыточным давлением около 0,1 МПа. При этом в связи с охлаждающим действием газа на зону стыка режимы сварки труб поверхностей нагрева следует корректировать с увеличением времени сварки и припуска на оплавление. По­ сле сварки грат может удаляться с помощью специальных сна­ рядов, которые закладываются в змеевик и под действием сжа­ того воздуха разрушают грат. Диаметр снарядов составляет обычно 0,9 от внутреннего диаметра трубы. После пробивки стыка снаряд удерживается снарядоулавливателем.

Стыки труб из сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф мало восприим­ чивы к закалке и термической обработке после сварки их можно можно не подвергать. Кратковременному отпуску сле­ дует подвергать стыки труб из стали 12Х2МФСР (750±Ю °С в течение 10—20 мин).

12.3.5. Свойства сварных соединений

Эксплуатационная надежность сварных соединений определя­ ется их длительной прочностью и стабильностью механических свойств во времени.

При нормальной температуре механические свойства свар­ ных соединений находятся на уровне соответствующих свойств

единений хромомолибденовых сталей при 510 °С указывает на достаточную стабильность свойств при нормальной темпера­ туре. Временное сопротивление и ударная вязкость практиче­ ски не изменяются. Твердость начинает снижаться после 105 ч со 180 HV до 150—160 HV (3-105 ч эксплуатации). Временное сопротивление и ударная вязкость сварных соединений хромомолибденованадиевых сталей после работы при 565 °С в тече­ ние 105 ч также остаются на исходном уровне. Твердость сни­ жается с 200—240 HV до 160—180 HV [3].

При температуре 450—570 °С свойства сварных соединений н в первую очередь их длительная прочность несколько усту­ пают свариваемым сталям. Это обусловлено разупрочнением сталей в околошовной зоне под действием термического цикла сварки в результате дополнительного высокотемпературного

ТАБЛИЦА 12.4

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ 20 °С ПОСЛЕ ОТПУСКА

отпуска и неполной перекристаллизации. Снижение длительной прочности сварных соединений по сравнению с основным метал­ лом зависит от характера термического цикла сварки, степени упрочнения -сталей термической обработкой и структурной ста­ бильности стали.

Длительная прочность хромомолибденовых сталей и их сварных соединений находится примерно на одном уровне (табл. 12.5). Это объясняется тем, что вследствие малой про-

флюсом проволокой Св-08ХМФА

каливаемости и нерегламентируемой скорости охлаждения при нормализации стали этой группы упрочняются в процессе тер­ мической обработки незначительно, а следовательно, и мало склонны к разупрочнению при сварке.

Хромомолибденованадиевые стали разупрочняются при сварке в большей степени, так как сталь 15Х1М1Ф, например, охлаждается при нормализации принудительно со скорстью около 1000 °С/ч, а трубы из стали 12Х1МФ проходят закалку.

Если коэффициент жаропрочности сварных соединений (т. е. отношение длительной прочности сварного соединения к дли­ тельной прочности основного металла) для нормализованной и отпущенной стали 15Х1М1Ф при ручной автоматической сварке равен 0,84—0,88, то для закаленной и отпущенной стали 12Х1М1Ф (толстостенные паропроводные трубы) он равен 0,77. Коэффициент жаропрочности сварных соединений хромомолиб­ денованадиевых сталей на уровне единицы можно обеспечить, используя после сварки в качестве термической обработки нор­ мализацию с отпуском. Однако в этом случае необходимо при­ менять такие сварочные материалы, которые обеспечивают термическую прорабатываемость швов на уровне свариваемой стали. Термическая же обработка должна быть не местной, а общей для всей сварной конструкции. Например, автоматйческая сварка стали 15Х1М1Ф под флюсом АН-22 проволокой Св-14Х1М1ФА с последующей нормализацией и отпуском обес­ печивает длительную прочность сварных соединений при 565 °С за 10s ч условного испытания, равную 88 МПа, а электрошлаковой проволокой Св-08ХМФ — 82 МПа [5].

Что касается кратковременных механических свойств свар­ ных соединении при рабочих температурах, то они не ^уступают соответствующим свойствам свариваемых сталей.

Раздел 4 ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

—■ ■ И СПЛАВЫ

Гл ава 13. МАРТЕНСИТНЫЕ СТАЛИ (Зубченко А. С.)

13.1. Состав и свойства сталей

13.1.1. Назначение и марки сталей

В большинстве случаев высокохромистые мартенситные стали имеют повы­ шенное содержание углерода, некоторые из них дополнительно легированы никелем (табл. 13.1). Углерод, никель и другие аустенитообразующие эле­ менты расширяют область у и способствуют практически полному у-И 1 (Л1)- превращению в процессе охлаждения. Применение для закаленной стали отжига при температурах ниже точки Аз способствует отпуску структур за­

калки и возможности получения весьма благоприятного сочетания механи­ ческих свойств — одновременно высоких значений прочности, пластичности и ударной вязкости. Ферритообразующие элементы (Mo, W, V, Nb) вводят для повышения жаропрочности сталей. Если обычные 12 %-ные хромистые стали имеют достаточно высокие механические свойства при температурах до 500 °С, то сложнолегированные на этой основе стали обладают высокими характеристиками до 650 °С и используются для изготовления рабочих и направляющих лопаток, дисков паровых турбин и газотурбинных установок различного назначения (табл. 13.2).

13.1.2. Структура сталей, легированных хромом

влияние на положение критических точек, отмечающих у-мх-превращение. Вначале увеличение содержания хрома приводит к понижению точки Лз. При концентрации до 8 % хром может быть отнесен к элементам, способ­

У сплавов с у-мх-превращением легирование хромом значительно снижает также критические скорости охлаждения. В результате этого при низком

При содержании хрома более 12 % в процессе нагрева у сплавов не­ возможно полное превращение а->-у. В соответствии с образующейся после

Для высокохромистых сталей температура начала мартен­ ситного превращения не превышает 360 °С, а окончания 240 °С. С увеличением содержания углерода точки Тм.„ и Тм.к еще бо­ лее понижаются, что приводит к возрастанию твердости мартен­ сита и его хрупкости. Учитывая это, а также необходимость обеспечения сварным соединениям высокой пластичности и

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКО ХРОМИСТЫХ МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЕЙ

ударной вязкости для. безопасной эксплуатации ответственных энергетических установок, содержание углерода в хромистых мартенситных сталях ограничивают до 0,20 %.

13.2.2. Выбор теплового режима сварки

Предотвращение образования холодных трещин является од­ ной из задач при сварке И —12 %-ных хромистых сталей. В связи с этим применяют предварительный и сопутствующий подогрев до 200—450 °С. Температура подогрева тем выше, чем

выше склонность стали к закалке. В то же время температура подогрева не должна быть чрезмерно высокой, так как это мо­ жет привести к отпускной хрупкости вследствие снижения ско-

- Кфх(%ъ+ % N ) + % Г1+4*%k\+о 4*%Ti + 1,5*%V+0,5*%W+0,9* % N D -0,6» %С0-

рнс. 1Э.З. Структурная диаграмма низкоуглероднстых нержавеющих сталей, предложенная Я. М. Потаком и Е. А. Сагалевич