49. Зварювання низьколегованих сталей

Особливості зварювання низьколегованих сталей.

Низьколеговані сталі зварювати складніше, ніж низько вуглецеві конструкційні. Низьколегована сталь більш чутлива до теплових впливів при зварюванні. В залежності від марки низьколегованої сталі при зварюванні можуть утворюватися гартовані структури чи перегрів у зоні термічного впливу зварного з'єднання.

Структура біляшовного металу залежить від його хімічного складу, швидкості охолодження і тривалості перебування металу при відповідних температурах, при яких відбувається зміна мікроструктури і розміру зерен. Якщо в доевтектоїдної сталі отримати шляхом нагрівання аустеніт,, а потім сталь охолоджувати з різною швидкістю, то критичні точки сталі знижуються.

При малій швидкості охолодження отримують структуру перліт (механічна суміш фериту і цементиту). При великій швидкості охолодження аустеніт розпадається на складові структури при відносно низьких температурах і утворюються структури - сорбіт, тростит, бейніт і при дуже високій швидкості охолодження — мартенсит. Найбільш хрупкою структурою являється мартенситова, тому не слід при охолодженні допускати перетворення аустеніту в мартенсит при зварюванні низьколегованих сталей.

Швидкість охолодження сталі, особливо великої товщини, при зварюванні завжди значно перевищує звичайну швидкість охолодження металу на повітрі, внаслідок чого при зварюванні легованих сталей можливе утворення мартенситу.

Для запобігання утворенню при зварюванні гартованої мартенситової структури необхідно приймати, що сповільнюють охолодження зони термічного впливу, - підігрів виробу і використання багатошарового зварювання.

В деяких випадках в залежності від умов експлуатації виробів допускають перегрів, тобто збільшення зерен в металі зони термічного впливу зварних з'єднань, виконаних із низьколегованих сталей.

При високих температурах експлуатації виробів для підвищення опору текучості (деформування виробу при високих температурах з плином часу) необхідно мати крупнозернисту структуру і в зварному з'єднанні. Але метал з дуже крупним зерном володіє пониженою пластичністю в тому розмір зерен допускається до відомої межі.

При експлуатації виробів в умовах низьких температур повзучість виключається і необхідна дрібнозерниста структура металу, що забезпечує збільшену міцність і пластичність.

Покриті електроди та інші зварні матеріали при зварці низьколегованих сталей підбираються такими, щоб вміст вуглецю, сірки, фор фора та інших шкідливих елементів в них було нижче у порівнянні з матеріалами для зварювання низьковуглецевих конструкційних сталей. Цим вдається збільшити стійкість металу шва проти кристалізаційних тріщин, так як низьколеговані сталі в значній мірі схильні до їх утворення.

Технологія зварювання низьколегованої сталі.

Низьколеговані низько вуглецеві сталі 09Г2, 09Г2С, 10ХСНД, 10Г2С1 і 10Г2Б при зварюванні не загартовуються і не схильні до перегріву. Зварювання цих сталей проводять при будь-якому тепловому режимі, аналогічно режиму зварювання низько вуглецевої сталі.

Для забезпечення рівної міцності з'єднання ручну зварку виконують електродами типу Є5ОА. Твердість і міцність навколо шовної зони практично не відрізняються від основного металу,

Зварочні матеріали при зварюванні порошковим провідником і в захисному газі підбирають такими, щоб забезпечити міцністні властивості металу шва на рівні міцності, що досягається електродами типу Є50А.

Низьколеговані низько вуглецеві сталі 12ГС, 14Г, 14Г2, 14ХГС, 15ХСНД, 15Г2Ф, 15Г2СФ, 15Г2АФ при зварюванні можуть утворювати гартовані мікроструктури і перегрів металу шва і зони термічного впливу. Кількість структур, що гартуються різко зменшується, якщо зварка виконується з відносно великою погонною енергією, необхідною для зменшення швидкості охолодження зварного з'єднання. Проте зниження швидкості охолодження металу при зварювання призводить до укрупнення зерен (перегріву) металу шва і навколо шовного металу внаслідок підвищеного вмісту вуглецю в цих сталях. Це особливо стосується сталей 15ХСНД, 14ЧГС. Сталі 15Г2Ф, 15Г2СФ і 15Г2АФ менш схильні до перегріву в навколо шовній зоні, так як вони леговані ванадієм і азотом. Тому зварка більшості вказаних сталей обмежується більш вузькими межами теплових режимів, ніж зварювання низько вуглецевої сталі.

Режим зварювання необхідно підбирати так, щоб не було великої кількості гартованих мікроструктур і сильного перегріву металу. Тоді можна виконувати

зварювання сталі будь-якої товщини без обмежень при навколишній температурі не нижче - 10°С. При більш низькій температурі необхідний попередній підігрів до 120-150°С. При температурі нижче - 25°С зварювання виробів із загартовуючих сталей забороняється. Для попередження більшого перегріву зварювання сталей 15ХСНД і 14ХГС слід проводити на пониженій погонній тепловій енергії (при понижених значеннях струму електродами меншого діаметру) в порівнянні зі зварюванням низько вуглецевої сталі.

Для забезпечення рівної міцності основного металу і зварного з'єднання при зварюванні цих сталей потрібно використовувати електроди типу Є50А чи Є55.

Технологія зварювання низьколегованих середньовуглецевих сталей 17ГС, 18Г2АФ, 35ХМ та інших подібна до технології зварювання середньо легованих сталей.