51. Зварювання високолегованих сталей

Високолеговані стали і сплави, як правило, володіють збільшеними до 1,5 разу коефіцієнтом лінійного розширення при нагріванні і зниженим в 1,5—2 рази коефіцієнтом теплопровідності в порівнянні з низковуглецевими сталями|.

Більшість цих сталей| схильна до утворення гарячих або холодних тріщин при зварці|зварюванні|, що ускладнює процес забезпечення якості зварних з'єднань з|із| необхідними властивостями. При дуговій зварці|зварюванні| високолегованих сталей| слід оберігати|запобігати| поверхні металу від попадання на нього бризок металу і шлаку, оскільки|тому що| вони, ушкоджуючи поверхню, можуть бути причиною корозії або концентрації напруги|напруження|, що ослабляє конструкцію. Для оберігання|запобігати| від приварювання бризок на поверхню металу, прилеглу до шва, наносять|завдають| захисне покриття (кремнійорганічний лак, грунт ВЛ-02, ВЛ-023 і ін.).

Високохромисті мартенситні стали (20X13, 14Х17Н2 і ін.), мартенситно-ферритные| (12X13, 14Х12Н2МФ| і ін.) —это| ті, що гартуються стали, схильні до утворення холодних тріщин. У меншій мірі до них відносяться сталі ферритного| класу (12X17, 08Х17Т|, 08Х18Т1 і ін.). Для запобігання трещинообразования| застосовують попередній або супутній підігрів|підігрівання|, особливо необхідний із|із| збільшенням вмісту в сталі вуглецю і її товщини. Після|потім| зварки|зварювання| мартенситні, мартенситно-фер-ритные|, а іноді|інколи| і ферритные| сталі піддають високій відпустці|відпуску| при температурі 680—720 °С, а жароміцні (20X13, 12X13 і ін.) — при температурі 730—750 °С. Відпустка|відпуск| покращує структуру, механічні властивості і корозійну стійкість.

Слід враховувати, що корозійна стійкість сталей|, титану, що не містять|утримують|, або ніобію, при нагріванні більше 500 °С поступово падає, тому в сталь вводять|запроваджують| ці елементи і додатково легують молібденом, ванадієм і іншими добавками, наприклад мар-тенситная| сталь 18X1ШНФБ|; мартенситно-ферритная| 18Х12ВМБФР|; ферритная| 15Х25Т| і ін. Для зварки|зварювання| мартенситних, мартенситно-ферритных| і ферритных| сталей| застосовують електроди, стрижні|стержні| і покриття яких забезпечують отримання|здобуття| наплавленого металу, близького по хімічному складу до основного металу, наприклад мартенситну сталь мазкі 15X11 ВМФ зварюють електродами Е12х11нвмф мазкі КТІ-10; мартенситно-ферритную| сталь мазкі 12X13 —электродами| Е12х13 мазкі УОНІЇ-13/ШЗ і так далі Якщо конструкції із|із| сталі цього класу працюють на статичне навантаження і до швів не пред'являються вимоги високої міцності, зварку|зварювання| можна виконати аустенітними або аустенитно-ферритными| електродами, наприклад ферритную| сталь 15Х25Т| зварюють електродами Е02х20н14г2м2 мазкі ОЗЛ-20, при цьому відпустка|відпуск| після|потім| зварки|зварювання| можна не проводити.

Для зварки|зварювання| використовують режим з|із| малою погонною енергією для запобігання зростанню|зросту| зерна і окрихчування|крихчення| зони термічного впливу.

У покритті електродів, вживаних для зварки|зварювання| високохромистих сталей|, не повинно бути газотвірних|газоутворюючих| органічних сполук, а газовий захист повинен здійснюватися за рахунок дисоціації карбонатів і що виділяється при цьому З|із| (окисли вуглецю). Як і при зварці|зварюванні| середньолегованих сталей|, вимоги до якості збірки|зборки| і очищення|очистки| металу перед зваркою|зварюванням| залишаються такими ж і ще більш посилюються.

Високохромисті сталі розглянутих|розглядувати| класів зварюються також в середовищі|середі| аргону вольфрамовим електродом. Цим способом рекомендується сполучати|з'єднувати| деталі завтовшки до 5—6 мм з|із| підігрівом|підігріванням|, подальша|наступна| термообробка не потрібна. Доцільно зварювати вольфрамовим електродом кореневі шви товщої сталі, що забезпечує хороше|добре| формування зворотного валика, решта шарів шва виконує ручною зваркою|зварюванням| електродуги або іншим способом.

До високолегованих хромонікелевими сталям| відносяться сталі аустенітного, аустенитно-мартенсито-вого| і аустенитно-ферритного| класів. Високолеговані аустенітні сплави на основі залізоникеля або нікелевої є|з'являються| стійко аустенітними і не міняють|змінюють| структури при нагріванні і охолоджуванні|охолодженні| на повітрі. Ці стали і сплави широко застосовуються в різних конструкціях, високих і низьких температур, що працюють в тяжких умовах. Жароміцні стали, леговані елементами-упрочнителями| — вольфрамом і молібденом, здатні|здібні| тривало витримувати великі навантаження в умовах високих температур. Жаростійкі сталі стійкі проти|супроти| хімічного руйнування поверхні в газових агресивних середовищах|середі| при температурах 1100—1150°С|. Ці стали і сплави містять|утримують| мало шкідливих домішок|нечистот|, тому основними завданнями|задачами| при зварці|зварюванні| є|з'являються| хороший|добрий| захист розплавленого металу від повітря і застосування|вживання| електродів із|із| стрижнем|стержнем| аустенітної структури і покриттям основного типу|типа|.

Аустенітні хромонікелеві сталі особливо чутливі до збільшення вуглецю і сірки, а також інших елементів, створюючих легкоплавкі|легкоплавні| евтектики.

Для боротьби з|із| гарячими тріщинами прагнуть зменшити вміст в сталі і наплавленому металі З|із|, S, Сі і інших елементів або подавити їх іншими добавками, зв'язуючими S, як, наприклад, Мп, а також зменшити вплив термічної напруги|напруження| шляхом застосування|вживання| сприятливих режимів зварки|зварювання| і попереднього і супутнього підігріву|підігрівання|. Хромомарганцеві стали 15Х17АГ14 і хромони-кельмарганцевые| стали 12Х17Г2АН4 менш схильні до утворення гарячих тріщин, чим хромонікелеві.

У хромонікелевих сталях| може розвиватися межкристаллитная| корозія при сповільненому|уповільненому| охолоджуванні|охолодженні| в інтервалі 500—800 °С у зв'язку з тим, що по межах|кордонах| зерен відбувається|походить| виділення карбідів хрому (Сг4с) за рахунок збіднення хромом ділянок, прилеглих до меж|кордонів| зерен. В результаті|унаслідок| цього вміст Сг в прикордонних ділянках падає нижче 12%, що під дією агресивних середовищ|середи| приводить|призводить| до корозії. Оскільки|тому що| аустенітом є твердий розчин Cr|, Ni|, Мп, З|із| і інших елементів в залозі, а розчинність З|із| в Fe| не перевищує 0,02—0,03 %, то в інтервалі вказаних температур зайвий вуглець виділяється з|із| твердого розчину і утворює карбід хрому. Чим більше в сталі вуглецю, тим більше її схильність до межкристаллитной| корозії; збільшення відсотка|процента| хрому гальмує цей процес.

Феррітная складова в аустенитно-ферритной| сталі має бути в межах 3—5 % фериту, Для попередження|попереджувати| межкристаллитной| корозії, крім того, необхідно застосовувати зварку|зварювання| на низьких режимах (на зменшених струмах|токах|, малій погонній енергії і електродами діаметром не більше 4—5 мм), особливо для багатошарових швів.

Одним з дефектів аустенітно-мартенситних і аустенитно-ферритных| сталей| є|з'являється| схильність їх при зварці|зварюванні| до перегріву|перегрівання| і окрихчування|крихчення| зони впливу. Це викликається|спричиняє| зростанням|зростом| зерна у зв'язку з перегрівом|перегріванням| ферритной| фази, зони сплаву, що утворюється поблизу. Окрихчуванню|крихченню| сприяє також перетворення збагаченого вуглецем аустеніту (при високій температурі аустеніт переобогащается| вуглецем) на мартенсіт з|із| охолоджуванням|охолодженням| шва. Зниження аустенітної фази нижче 20 % підвищує схильність їх до межкристаллитной| корозії. Для попередження|попереджувати| цього дефекту прагнуть понизити|знизити| вміст вуглецю в швах. Іноді|інколи| призначають повну|цілковиту| термообробку для відновлення корозійних властивостей.

Зварка|зварювання| аустенітних сталей| не викликає|спричиняє| особливих утруднень|скрути|. Треба мати на увазі, що в зварних з'єднаннях аустенитно-ферритных| і аустенітно-мартенситних сталей| можливе виділення водню по межах|кордонах| зерен. Для попередження|попереджувати| цього зварне з'єднання піддають відпустці|відпуску| протягом 1—2 ч при температурі 150 °С.

Високовуглецеві аустенітні сталі добре зварюються в атмосфері аргону із застосуванням присадного дроту того ж складу, що і основний метал, але|та| з|із| меншим змістом|вмістом| вуглецю; зварка|зварювання| рекомендується для сталі завтовшки до 5—7 мм.

В цілях економії високолегованої сталі для виготовлення судин|посудин|, апаратів і трубопроводів, що працюють під тиском|тисненням| в агресивних середовищах|середі|, застосовують двошарову сталь, основний шар якої складається з низковуглецевої або низьколегованої сталі завтовшки 4—60 мм, а плакирующий| (облицювальний) — з|із| високолегованої сталі або сплаву завтовшки 0,7—6 мм. При ручній дуговій зварці|зварюванні| такої сталі роблять|чинять| двостороннє|двобічне| оброблення і спершу заварюють основний шар електродами УОНІЇ-13/45 або УОНІЇ-13/55, при цьому прагнуть не зачепити плакирующий| шар. Після|потім| зачистки кореня шва з боку плакирующего| шару заварюють перший шар електродами з|із| підвищеним запасом аустенитности|, наприклад мазкі К-ЗМ, а потім заварюють плакирующий| шар електродами НЖ-13, СЛ-28 або ним аналогічними.