2.3. Особенности сварки высоколегированной жаростойкой стали 20х23н18

Данный класс сталей характеризуется пониженным коэффициентом теплопроводности, что обуславливает повышенную глубину проплавления металла, но и вызывает коробление изделий. Во избежание коробления рекомендуется применять способы и режимы сварки, обеспечивающие максимальную концентрацию тепловой энергии. Большее почти в 5 раз, чем для углеродистых сталей, удельное сопротивление металла является причиной большого разогрева сварочной проволоки и электродного металла. Учитывая это, при сварке снижают вылет электрода и увеличивают скорость подачи проволоки при автоматической и полуавтоматической дуговой сварке; при ручной дуговой сварке уменьшают допустимую плотность сварочного тока.

Одна из главных задач при сварке высоколегированных сталей - предупреждение появления горячих трещин в металле шва и околошовной зоне, что достигается:

1) ограничением в основном и наплавленном металле содержания вредных (S и P), ликвирующих примесей (Pb, Sn), газов (O, H), для чего используют стали и сварочные материалы с пониженным содержанием указанных примесей, применяют технику сварки, обеспечивающую минимальное насыщение газами металла шва.

При ручной дуговой сварке рекомендуется применение постоянного тока обратной полярности, поддержание минимальной длины дуги. Необходима хорошая прокалка флюса и покрытия электродов для удаления влаги. Прокалка перед сваркой: 350-380°С в течение 1 ч. При автоматической дуговой сварке рекомендуется минимальный вылет электрода, подбор оптимальной скорости сварки и подачи электрода;

2) получением мелкозернистой аустенитной структуры с мелкодисперсными карбидами и интерметаллидами в шве, легированием металла Mn, Mo, W, способствующим подавлению горячего трещинообразования. Для предупреждения угара при сварке легирующих присадок, обладающих высоким сродством кислороду, таких как Si, Cr и др.

С этой целью используют неокислительные низкокремнистые, высокоосновные фторидные флюсы и фтористокальциевые покрытия электродов. Высокоосновные флюсы и шлаки, рафинируя металл шва и модифицируя его структуру, повышают стойкость против горячих трещин. Механизированные способы сварки обеспечивают равномерность проплавления, постоянство термического цикла сварки, что позволяет получить и более стабильную и однородную структуру по всей длине шва;

3) применением технологических приемов сварки, способствующих изменению направления роста кристаллов и изменению формы сварочной ванны - например, при механизированной сварке тонкой проволокой применяют поперечные колебания электрода;

4) снижением силового воздействия в результате термоцикла сварки за счет ограничения силы сварочного тока, заполнения разделки швами малого сечения, хорошей заделки кратера при обрыве дуги.

Для сварки высоколегированных сталей более желательны механизированные способы сварки, обеспечивающие более высокую стабильность процесса. Шов, обращенный к агрессивной среде, рекомендуется выполнять последним для избежания повторного его нагрева, желательно обеспечить ускоренное охлаждение шва. При сварке с использованием фторидных флюсов рекомендуется легирование металла шва титаном, что повышает стойкость против межкристаллитной коррозии.

Режимы сварки не оказывают существенного влияния на механические свойства аустенитных сталей, однако нежелательно увеличение размеров сварочной ванны, так как это ведет к снижению коррозионной стойкости соединения в связи со значительной ликвацией и выпадением карбидов и некоторых других фаз из твердого раствора [5,стр.28].

В связи с высоким запасом аустенитности данная сталь не претерпевает при сварке фазовых превращений, кроме карбидного и интерметаллидного дисперсионного затвердевания. При сварке такой стали возможно образование холодных трещин в шве и околошовной зоне, что может быть предупреждено предварительным или сопутствующим подогревом до температуры 350÷400ºС.

При применении электродов ОЗЛ -9-1 (тип наплавленного металла 40Х25Н17Г6) предотвращение горячих трещин достигается путем легирования металла шва С (0,25÷0,4%) и Mn (5÷7%) при ограничении Si (до 0,5%). При сварке этими электродами не требуется предварительного или сопутствующего подогрева, однако наплавленный металл имеет пониженную по сравнению со свариваемым металлом жаростойкость и стойкость против науглероживания металла [5,стр.145].