3.3. Технологические меры повышения стойкости аустенитных швов против образования горячих трещин

К известным в настоящее время технологическим мерам повышения трещиноустойчивости наплавляемого металла относятся:

- выбор соответствующих метода и режима сварки, а также температуры свариваемого металла, обеспечивающих получение наиболее благоприятной формы шва, его микроструктуры, темпа и времени нарастания напряжений относительно температурного интервала хрупкости;

- механическое воздействие на кристаллизующийся металл ванны или электромагнитное воз­действие на дугу и сварочную ванну для обеспечения лучшей формы шва, меньшей температуры сва­рочной ванны и более благоприятных условий кристаллизации металла;

- сварка дополнительно подогреваемой проволокой с управляемым переносом электродного ме­талла при помощи импульсного тока; сварка на повышенных скоростях или, наоборот, на скоростях ме­нее 10 м/ч.

Влияние режима сварки и температуры свариваемого металла на стойкость однофазных аусте­нитных швов против образования горячих трещин.

а). В литературе по технологии дуговой сварки нержавеющих аустенитных сталей име­ются указания о значительном влиянии режима сварки на стойкость чисто устенитных швов против образования горячих трещин.

б). Выше отмечалось отрицательное влияние увеличения погонной энергии сварки на трещиноустойчивость таких швов.

в). В отличие от нелегированных швов нет прямой связи между трещиноустойчивостью аустенитного шва и его коэффициентом формы:

- с повышением сварочного тока при неизменных прочих параметрах режима коэффи­циент формы шва уменьшается, а при повышении напряжения дуги, наоборот, увеличивается;

- при увеличении скорости сварки коэффициент формы шва лишь незначительно уменьшается, критическая же скорость деформирования при этом возрастает весьма сильно;

- предварительный подогрев свариваемой стали увеличивает коэффициент формы шва и снижает стойкость металла чисто аустенитного шва против образования горячих трещин, усиливая вредное действие кремния на трещиноустойчивость.

г). Подобно зависимости сопротивляемости аустенитного шва образованию горячих трещин от погонной энергии сварки существует также и четкая зависимость между шириной шва и длиной сварочной ванны, с одной стороны, и стойкостью металла шва против образования горячих трещин—с другой:

- с повышением сварочного тока, напряжения дуги и температуры свариваемого металла ширина шва и длина сварочной ванны увеличивается, а критическая скорость де­формации наплавленного аустенитного металла соответственно падает;

- с увеличением же скорости сварки в пределах от 21,5 до 30,7 м/ч, наоборот, длина сварочной ванны и особенно ширина шва уменьшается, а критическая скорость деформации наплавленного аустенитного металла соответственно возрастает.

д). При сварке аустенитных сталей ширину шва обычно стремятся ограничить', при ручной сварке аустенитной стали не применяют поперечные колебания электрода.

ж) Увеличение скорости сварки в указанных пределах (см. пункт д). при сохране­нии погонной энергии, т. е. при соответствующем повышении сварочного тока и напряжения дуги наблюдается противоположное явление — удлинение сварочной ванны иухудшение трещиноустойчивости металла шва.

Снижение же скорости сварки менее 10 м/ч как при некотором уменьшении свароч­ного тока, так и при неизменной его величине не только не ухудшает трещиноустойчивость чисто аустенитного шва, а, наоборот, значительно повышает ее, несмотря на увеличение по­гонной энергии. Так, например, если при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом стали О8Х20Н20С5 толщиной 8мм со скоростью до 20м/ч в шве были горячие трещины, то при сварке со скоростью6 м/ч при прочих равных условиях трещины в шве отсутство­вали. То же самое имеет место при электродуговой и электрошлаковой сварке толстого ме­талла.

з). Наблюдается снижение трещиноустойчивости аустенитных швов при повыше­нии температуры свариваемой стали. Это обусловлено несколькимипричинами:

- одной из них является снижение градиента температур сварочной ванны у фронта кристаллизации, что, как известно, приводит к усилению химической дендритной не­однородности по вредным примесям;

- при указанном повышении температуры свариваемой стали происходит укрупне­ние дендритов металла шва, увеличение ширины и длины сварочной ванны, вследствие ,чего возрастает усадка затвердевающего металла, снижается запас высокотемпературной междендритной и межкристаллитной его пластичности и расширяется температурный интер­вал хрупкости.

и) Наблюдается снижение стойкости швов против образования горячих трещин при повышении сварочного тока или напряжения дуги. Это обусловлено двумяфакторами:

- увеличением погонной энергии сварки (возрастанием тепловложения) и связанных с этим увеличением величины и темпа нарастания сварочных напряжений;

- увеличением ширины и длины сварочной ванны, обусловливающих возрастание усадочных напряжений, а также неблагоприятную направленность кристаллитов (под большим углом к оси шва).

к). Установлено благоприятное влияние снижения скорости сварки менее 10 м/ч на трещиноустойчивость аустенитных швов. Это связано, наоборот, с уменьшением угла меж­ду направлением кристаллитов и осью шва, а также с возрастанием градиента температур в сварочной ванне перед фронтом кристаллизации. Благодаря первому уменьшается зональная ликвация металла шва по вредным примесям (уменьшается концентрация примесей в зоне сра­стания кристаллитов по оси шва), благодаря второму уменьшается степень дендритной химиче­ской неоднородности металла по этим примесям. Снижение, например, скорости аргонодуговой сварки стали 08Х17Н16М3Т с 18,3 до 6,0м/ч привело к повышению градиента температур с 83град/см до 128град/см Химическая дендритная неоднородность металла шва по кремнию уменьшилась при этом примерно в 1,4 раза.