2.1.4 Электрошлаковая сварка

Данный способ широко используют в промышленности для соединения металлов повышенной толщины: стали и чугуна различного состава, меди, алюминия, титана и их сплавов. К преимуществам способа относится возможность сварки за один проход металла практически любой толщины, что не требует удаления шлака и соответствующей настройки сварочной установки перед сваркой последующего прохода, как при других способах сварки. Для сварки используют один или несколько проволочных электродов или электродов другого увеличенного сечения и флюс [3].

Таблица 2.5

Классификация сталей по степени легирования		Структура	Типичные представители	Сварочная проволока	Флюс
Углеродистые	Обыкновенного качества	Феррито-перлитная	Ст3, БСт4пс, ВСт3сп	Св-08ГС, Св-10Г2	АН-8, АН-22, ФЦ-7
	Качественные	Феррито-перлитная	10, 20, 15К, 18К, 20К
Низколеги­рованные	Повышенной прочности	Феррито-перлитная	16 ГС, 09Г2С, 10Г2С1, 17Г	Св-08ГС, Св-10Г2, Св-10НМ	АН-8
	Жаропрочные	Перлитная	12МХ, 12ХМ, 15Х1М1Ф	Св-10Х2М, Св-08ХМ, Св-08ХМФ	АН-22
Высоколегированные	Хромистые	Мартен­ситная	15Х5М, 12Х8ВФ, 15Х11МФ, 10Х12НД	-	-
		Полу­ферритная	08X13, 12Х13, 14Х17Н2	-	-
		Ферритная	08X17Т, 15Х25Т, 08Х23С2Ю	-	-
	Хромо­никелевые	Аустенитная	08X18Н10Т, 12Х18Н10Т	Св-04Х19Н9, Св-07Х19Н10Б	АН-26с, АНФ
		Аустенитно-ферритная	08X22Н6Т, 20Х23Н13, 12Х22Н6Т	Св-06Х20Н11М3ТБ	АН-26с

2.2 Сварка разнородных материалов

Разнородными принято считать стали и сплавы, которые отличаются атомно-кристаллическим строением, т.е. имеют ГЦК-, ОЦК-решетку или принадлежат к разным структурным классам (перлитные, ферритные, аустенитные и т.д.), а также стали с однотипной решеткой, относящиеся к различным группам по типу и степени легирования (низколегированные, легированные, высоколегированные).

Выбор сварочных материалов должен исключить образование трещин различных видов и обеспечить эксплуатационную надежность сварных соединений.

2.2.1 Ручная дуговая сварка

Ориентировочно электроды для ручной дуговой сварки разнородных сталей и сплавов можно подобрать из таблицы 2.6 [25].

Таблица 2.6

Группа сталей и сплавов	Углеродис­тые и низко­легирован-ные стали	Легирован­ные повы­шенной и высокой прочности	Тепло­устойчивые	Высоко­легирован­ные аусте­нитные	Высоко­легирован­-ные жаро­прочные	Сплавы на никелевой основе
Углеродис­тые и низко­легирован­ные стали	-	УОНИ13/55, ЦУ-5 (Э42А…100)	Э42А-Э50А	ОЗЛ-6, НИАТ-5, ЭА-395/9	ОЗЛ-25Б	ЦТ-28, ОЗЛ-25Б
Легирован­ные повы­шенной и высокой прочности	УОНИ13/55, ЦУ-5 (Э42А…100)	-	УОНИ13/85, НИАТ-3М (Э50…85А)	НИАТ-5, ЭА-395/9	-	ЦТ-28, ОЗЛ-25Б
Тепло­устойчивые	Э42А-Э50А	УОНИ13/85, НИАТ-3М (Э50…85А)	-	ЭА-395/9	АНЖР-1, АНЖР-2	ЦТ-28, ОЗЛ-25Б
Высоко­легирован­ные аусте­нитные	ОЗЛ-6, НИАТ-5, ЭА-395/9	НИАТ-5, ЭА-395/9	ЭА-395/9	-	ОЗЛ-25Б, ИМЕТ-10	ОЗЛ-25Б
Высоко­легирован­ные жаро­прочные	ОЗЛ-25Б	-	АНЖР-1, АНЖР-2	ОЗЛ-25Б, ИМЕТ-10	-	ИМЕТ-10, ОЗЛ-25Б
Сплавы на никелевой основе	ЦТ-28, ОЗЛ-25Б	ЦТ-28, ОЗЛ-25Б	ЦТ-28, ОЗЛ-25Б	ОЗЛ-25Б	ИМЕТ-10, ОЗЛ-25Б	-

2.2.2 Сварка под флюсом, в среде защитных газов и электрошлаковая сварка

Выбор присадочного материала (сварочной проволоки) для сварки разнородных сталей данными способами выполняется на основе управления процессом разбавления и получения шва заранее рассчитанного химического состава и структурного класса. Флюсы и защитные газы подбираются после определения марки сварочной проволоки по таблицам 2.3, 2.4, 2.5.

Выбор сварочной проволоки производится в 3 этапа, по следующей методике:

1 Рассчитываются эквиваленты по хрому, никелю для основных металлов и сварочной проволоки. При этом надо учесть, что при сварке ферритных сталей с феррито-перлитными желательной структурой металла шва является аустенитная, а при сварке аустенитных с феррито-перлитными - аустенитно-ферритная. В соответствии с этими требованиями выбирается сварочная проволока.

Все легирующие элементы приводятся в эквивалент никеля Ni (аустенизаторы) и эквивалент хрома Cr (ферритизаторы), которые определяются по формулам

Ni = Ni + 30C + 0,5Mn + 30N₂ , (2.1)

Cr = Cr + 1,5Si + Mo + 0,5Nb . (2.2)

2 Полученные значения Cr и Ni наносятся на структурную диаграмму высоколегированных сталей (рисунок 1.2) и строятся линии разбавления, которые необходимы для графического определения химического состава металла шва при известных долях основного и наплавленного металлов.

Пример линии разбавления при сварке аустенитной стали (точка 1) с феррито-перлитной (точка 2) показан на рисунке 2.1. Каждая точка линии разбавления характеризует долю участия основного γ₀ и присадочного металлов в сварочной ванне. Как правило, при расчете принимают, что свариваемые металлы в объёме сварочной ванны перемешиваются в равных долях, поэтому их приведенный состав определяется точкой, находящейся посередине линии разбавления. Исключение составляют аустенитные стали, температура плавления которых несколько ниже, поэтому долю участия аустенитной стали в сварочной ванне обычно увеличивают на 10% (точка 3). Соединяя точку 3 с точкой, характеризующей эквиваленты хрома и никеля присадочной проволоки (точка 4), получают линию разбавления свариваемых сталей и присадочного материала.

3 Структурные области диаграммы, пересекаемые линией разбавления, анализируются с точки зрения свариваемости и назначается оптимальное значение γ₀. Оптимальное значение γ₀ определяется из условий обеспечения металла шва с высокой технологической прочностью.

В данном примере (рисунок 2.1) оптимальное значение γ₀ достигается в точке 5.

Подобный подход реализуется и при сварке двухслойного проката.

Рисунок 2.1 – Структурная диаграмма высоколегированных сталей

18