Глава 17. Сварка легированных сталей

Технология сварки низколегированных сталей

Сварка распространенных строительных сталей 09Г2С, 10Г2С1, 14Г2 и др., имеющих предел текучести не более 390 МПа, не представляет затруднений. Она почти не отличается от сварки низкоуглеродистой стали. Эти стали не закаливаются и не склонны к перегреву, который влечет за собой рост зерна и снижение пластических свойств. Однако с увеличением содержания углерода в этих сталях их свойства меняются. Так, стали 15ХСНД и 14Г2 с содержанием углерода 0,18% имеют склонность к образованию закалочных структур и перегреву в зоне термического влияния. Поэтому для сварки этих сталей следует подбирать оптимальный режим, не допуская образования закалочных структур и перегрева. Сварку ведут электродами диаметром 4—5 мм в несколько слоев, а при толщине стали более 15 мм применяют способ сварки «каскадом» или «блоками», при этом не слишком разогревают металл, чтобы не перегреть зону влияния.

Для стали 15ХСНД и 10ХСНД применяют электроды Э50А или Э55, которые перед сваркой прокаливают. Для сварки сталей 09Г2С, 10Г2С1, 14Г2 с содержанием С = 18 % применяют электроды Э42Аи Э50А. Сварка стали с пределом текучести более 390 МПа (16Г2АФ) требует особого внимания. Эта сталь вследствие повышенного содержания углерода склонна к образованию кристаллизационных трещин, однако менее подвержена перегреву околошовной зоны, так как легирована V и N. Сварку ее следует выполнять электродами Э60, Э55 или Э50А. Электроды Э60 марки ВСФ-65У пригодны для сварки во всех положениях на постоянном токе обратной полярности. Для сварки этих сталей можно применять электроды УОНИИ-13/55, СК2-50 и ПСК-50.

Подготовляемую к сварке сталь надо особо тщательно очищать; свариваемые кромки и прилегающие к ним поверхности металла шириной не менее 20 мм должны быть очищены от ржавчины, окалины, жиров, краски, грязи, влаги и т. п. Кроме того, места приварки сборочных приспособлений следует срезать и тщательно зачищать абразивным инструментом заподлицо с основным металлом. При толщине стали более 25 мм применяют предварительный местный подогрев перед сваркой каскада, блока или секции, а ткаже подогрев места приварки приспособлений до температуры 120—160°С независимо от температуры окружающего воздуха. При температуре воздуха минус 15 °С и ниже применяют предварительный местный подогрев независимо от толщины стали.

При сборке элементов конструкций из стали 16Г2АФ на прихватках согласно типовой технологии длина их не должна быть меньше 100 мм и расстояние между ними не более 400 мм. Прихватки должны выполняться теми же сварщиками, которые будут сваривать эти конструкции. Перед сваркой рабочие-сварщики должны пройти практические испытания по сварке контрольных пластин из стали 16Г2АФ и быть допущенными к сварке этой стали.

Низколегированные теплоустойчивые стали обладают длительной механической прочностью при высокой температуре. Их применяют в машиностроении при изготовлении паровых энергетических установок. При сварке этих сталей могут образовываться трещины в зоне термического влияния, особенно при толщине стали более 6—7 мм или повышенном содержании углерода и хрома. Стали 15ХМА и 12Х1МФ толщиной до 6 мм можно сваривать без подогрева; стали 20ХМА, 20ХМФЛ, 12Х2МФ, 12X2M1Л и др. с повышенным содержанием С или Сг нуждаются в предварительном и сопутствующем подогреве до температуры 150— 200 °С при любой толщине свариваемых элементов. Необходимо также регулировать режим сварки, добиваясь замедленной скорости охлаждения от 1 до 25°С/с в зависимости от марки стали. Такой усредненный тепловой режим при сварке этих сталей необходим по двум причинам: чтобы избежать появления закалочных структур, что достигается повышением тепловложения; чтобы избежать перегрева зоны термического влияния, приводящего к росту зерна и ухудшению механических свойств, что достигается умерен-ным тепловложением.

Для сварки теплоустойчивых низколегированных сталей предусмотрено 9 типов электродов. Например, для сварки стали 15ХМА — электроды марки Э09МХ, для сварки стали 12Х1МФ — электроды марки Э09Х1МФ. Применяют ряд марок электродов с основным покрытием. Конструкции толщиной более 6 мм, а также имеющие конструктивные концентраторы напряжений, после сварки подвергают высокому отпуску. В настоящее время установлено, что существенной причиной появления трещин в сварном соединении является растворенный в стали водород, который попадает в шов из покрытия электродов, ржавчины, влаги и т. п. и проникает (путем диффузии) в зону влияния. Для борьбы с водородом применяют следующие средства: увеличивают температуру прокалки электродов; применяют основное покрытие с фгором, которое связывает водород в химическое соединение HF; проводят низкотемпературную термообработку, которая заключается в шдерживанин сварной конструкции при температуре 150—200°С в течение 8—10 ч для удаления водорода. Четвертым важным техническим мероприятием, обеспечивающим качество конструкции, является высокий отпуск при температуре 650—750 °С, применяемый почти для всех марок сталей. Сварка теплоустойчивых низколегированных сталей неплавящимся электродом в среде аргона дает более надежные результаты, так как обеспечивает лучшую защиту металла от Н2.

Низколегированные высокопрочные стали марок 14Х2ГМ, 14Х2ГМРБ и другие сваривают по технологии, близкой по технологии сварки стали 16Г2АФ, с некоторым ужесточением требований к подготовке, сборке и технике сварки. Подлежащие сварке кромки деталей и прилегающий к ним металл на расстоянии не менее 20 мм от границы шва должны быть тщательно очищены от грата, окалины, ржавчины, масла, влаги и других загрязнений. Сделанные в деталях вырезы газовой резкой, надрезы, царапины, зарезы на кромках и углубления от ударной маркировки должны быть зачищены шлифовальным кругом на глубину 0,2—0,3 мм. Подготовка кромок, сборка соединений под сварку должны точно соответствовать размерам, предусмотренным ГОСТ 5264-80* и ГОСТ 14771-76*. Приваривать сборочные приспособления к деталям не рекомендуется. При необходимости их приварки временные швы после сварки деталей должны быть удалены вырубкой или строганием. Случайные повреждения (выхваты) основного металла расчищают, заплавляют и зашлифовывают абразивным кругом заподлицо с деталью.

В начале и конце стыкового соединения устанавливают и приваривают выводные планки (рис. 17.1). Стыки допускается собирать на прихватках, которые должны быть высотой не менее 5—6 мм, длиной 50— 100 мм и располагаться на расстоянии не более 400 мм друг от друга, но не в местах пересечения швов. Для сварки используют электроды Э70 марки АНП-2 с основным покрытием. Сварку ведут постоянным током обратной полярности. При температуре окружающего воздуха ниже 0°С и толщине стали до 30 мм применяют предварительный подогрев кромок до 100— 120°, а при толщине более 30 мм — до температуры 130—150 °С. При положительной температуре и толщине стали 20 мм и более применяют предварительный подогрев до 60—100 °С, а при толщине 40 мм и более— 100—150 °С. Стыки следует сваривать без перерывов, не допуская перегрева сварного соединения между отдельными проходами выше 200—230 °С, во избежание роста зерна в околошовной зоне. Для контроля температуры применяют термопары, термоэлектрические пирометры или термоиндикаторные карандаши. Рекомендуется непосредственно после сварки продолжать подогрев до указанных выше температур, а затем закрывать шов асбестовой тканью для замедления остывания.

Рис 17.1. Выводные планки

Короткие швы до 300 мм сваривают напроход, средние — до 1000 мм — от середины к концам, длинные — обратно-ступенчатым способом. При толщине металла более 20 мм применяют каскадный или блочный способ, при этом не следует забывать о недопустимости перегрева в соответствии с указанными пределами температур.


Рейтинг@Mail.ru