Особенности сварки теплоустойчивых сталей

Теплоустойчивые стали предназначены для работы при температуре до 600° С, имеют легирующие элементы: хром, молибден, ванадий (12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, 12Х1МФ, 15Х1М1ФЛ и др.).

При сварке теплоустойчивых сталей могут возникать хрупкие структурные составляющие вследствие частичной закалки околошовной зоны. Для предотвращения образования трещин эти стали перед сваркой необходимо подогреть до температуры 150 ... 400° С. После сварки целесообразна термическая обработка для снятия внутренних напряжений и стабилизации твердости в зоне сварки — отпуск до температуры 600 ... 900° С.

Особенности сварки коррозионностойких сталей

Основным легирующим элементом коррозионностойких сталей является хром, его содержание составляет около 13% (08X13, 12X13, 20X13 и др.). Одновременно они обладают жаростойкостью (до 650° С) и жаропрочностью (480 ... 500° С). Эти стали, имеют низкую теплопроводность, поэтому конструкции из них склонны к поводке и короблению. Хром способен окисляться и образовывать тугоплавкий шлак, что затрудняет сварку.

Сварку хромистых нержавеющих сталей ведут на мягких тепловых режимах, т. е. с малой плотностью тока, на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде), с малой скоростью охлаждения (при отсутствии сквозняков). Применяют электроды с фтористокальциевыми покрытиями. Рассматриваемые стали относят к мартенситному и мартенситно-ферритному классам, поэтому в зоне сварки в обычных условиях должна произойти закалка. При этом вероятность образования трещин очень высока, особенно на толстостенных и жестких конструкциях. Для улучшения свариваемости используют местный подогрев до 200 ... 300° С изделий с толщиной более 8... 10 мм. Верхний предел подогрева и время пребывания при этой температуре ограничены проявлением хрупкости или синеломкости. После сварки зона шва имеет повышенную твердость, поэтому сварные изделия через определенное время подвергают отпуску до температуры 700 ... 760° С. Отпуск способствует также восстановлению стойкости против межкристаллитной коррозии.

Особенности сварки жаростойких и жаропрочных сталей

Стали, являются высоколегированными, содержат хром (18,% и более), никель (8%. и более), молибден, ниобий и другие элементы. Одновременно данные стали, являются и коррозионностойкими. Большинство сталей относят к аустенитному классу, они имеют высокую пластичность, и, следовательно, низкую склонность к холодным трещинам. Однако наличие большого количества различных элементов при сварке ряда сталей может вызвать горячие трещины. Их вероятность снижается применением особо высококачественных сварочных материалов, полученных вакуумно-дуговым или электрошлаковым переплавом, когда содержание вредных примесей фосфора и серы ничтожно, а также введением марганца, молибдена, вольфрама.

Стали данного класса склонны к сильному короблению, что необходимо учесть при разработке конструкции и технологии сварки; свариваемые детали следует жестко закреплять.

В процессе сварки вследствие сильного разогрева наблюдается выпадение карбидов хрома, что снижает коррозионную стойкость, стали и повышает склонность к межкристаллитной коррозии. Для предотвращения отмеченного явления используют, стали с очень малым содержанием углерода и наличием активных карбидообразующих элементов, например, титана. Сварку ведут при малых погонных энергиях с отводом тепла путем медных подкладок и водяного охлаждения, что позволяет ограничить время пребывания стали в зоне температуры активного выпадения карбидов хрома.

Снять внутренние сварочные напряжения и сформировать аустенитную структуру позволяет термическая обработка после сварки — аустенизация, заключающаяся в нагреве до 1000... 1100° С, и быстром охлаждении в воде или для тонкостенных изделий на воздухе.

Положительное воздействие оказывает проковка сварного шва сразу же после сварки, что приводит к измельчению структуры. Однако этот процесс трудоемок и возможен только на мелких изделиях простой формы в индивидуальном производстве.