Перейти к содержимому

  • Вебсварка в социальных сетях

Фотография

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ МАРТЕНСИТНЫХ, МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫХ И ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ

книги

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
В этой теме нет ответов

#1 Точмаш 23

Точмаш 23
  • Мастер
  • Cообщений: 3 316
  • Город:Юг России

Отправлено 04 Октябрь 2020 19:44

Глава XVII
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ МАРТЕНСИТНЫХ, МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫХ И ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ

§ 82. Состав и свойства сталей

Хром придает сплавам железа ряд особых, специфических свойств. Например, при наличии ~12% Сг по массе возникающая при окислении поверхностная пленка приводит к пассивации этой поверхности. Пассивация металлов - это переход поверхности металла в пассивное состояние, при котором резко замедляется коррозия; пассивация вызывается поверхностным окислением металлов. Сталь становится коррозионно-стойкой при относительно невысокой температуре.
С целью обеспечения окалиностойкости при высоких температурах (800-1050°С) содержание хрома в сталях должно быть увеличено в среднем до 30% по массе. Коррозионная стойкость сталей при использовании различных агрессивных сред зависит от концентрации хрома в сталях и может быть различной.
Высоколегированные хромистые стали с содержанием 10,5-12% Сг, легированные молибденом, вольфрамом, ниобием, ванадием или никелем, обладают повышенным сопротивлением ползучести при работе под напряжением при повышенных температурах. Эти стали используют как жаропрочные при температуре эксплуатации до 600°С.
Высоколегированные хромистые стали, находящиеся в ферритном состоянии, при температурах выше 1150°С склонны к быстрому росту зерна, что вызывает снижение деформационной способности.
По влиянию хрома и углерода (обычное содержание примесей) на кристаллическую решетку при близкой к комнатной температуре хромистые стали по структуре подразделяются на мартенситные, мартенситно-ферритные и ферритные.
При малой концентрации углерода (~0,05-0,06%) стали с содержанием до 12-13% Сг относятся к мартенситному классу, при 13-16% Сг - к мартенситно-ферритному, а при Сг>16% - к ферритному.
Свариваемость хромистых сталей и свойства сварных соединений в значительной степени зависят от того, к какому классу относится свариваемая сталь. Свариваемость мартенситно-ферритных сталей практически приближается к сталям мартенситного класса.
Образование шва и околошовной зоны. При сварке сталей мартенситного класса часто образуются холодные трещины. Причинами образования холодных трещин являются:
высокая твердость и низкая деформационная способность металла, имеющего мартенситную структуру;
появление деформаций при сварке;
длительное воздействие высоких остаточных и структурных напряжений в сварном соединении после сварки;
наличие водорода в металле шва.
Холодные трещины в основном образуются на последней стадии непрерывного охлаждения при температуре 100°С и ниже. Крупнозернистый металл как сварных швов, так и зоны термического влияния склонен более к образованию трещин, чем мелкозернистый металл. Рост зерна предупреждают следующими способами: модифицируют металл сварных швов титаном, применяют более жесткие режимы сварки с меньшей погонной энергией. Оба способа, снижающие рост зерна, уменьшают образование холодных трещин.
При сварке мартенситных сталей увеличение жесткости свариваемых изделий повышает вероятность образования трещин. Это проявляется в большей степени тогда, когда закаленный металл обладает меньшей деформационной способностью.
Меньшей деформационной способностью обладает тот закаленный металл, который имеет большее содержание углерода. Так, например, сварка в углекислом газе без предварительного подогрева в изделиях небольшой жесткости не вызывает трещин при толщине металла у сталей 08X13 до18 мм, 12X13 до 10-12 мм и 20X13 до 8-10 мм.
Образование трещин при сварке устраняют применением предварительного и сопутствующего подогрева изделия. Для хромистых сталей мартенситного и мартенситно-ферритных классов применяют общий или местный подогрев изделия до температуры 200-450°С. Температуру подогрева повышают с увеличением склонности стали к закалке, которая возрастает с увеличением содержания углерода в сталях и жесткости изделия. Можно и даже предпочтительней не нагревать металл до температур, вызывающих повышение хрупкости, а ограничивать температуру сопутствующего подогрева при сварке; например, для стали 08X13 такой температурой оказывается 100-120°С. Верхний предел сопутствующего подогрева необходимо ограничивать переходом стали к отпускной хрупкости и синеломкости, т. е. температурой для различных сталей в интервале 200-250°С.
При сопутствующем подогреве весьма опасны резкие охлаждения подогретой детали, так как при этом могут появляться трещины. Поэтому для улучшения структуры и свойств необходим высокий отпуск. Однако термообработка не может выполняться отдельно от сварки. Если непосредственно после сварки остудить изделие до комнатных температур, то образуется мартенситная структура. Последующий высокий отпуск приведет к получению хорошей сорбитной структуры. Но за периоды охлаждения при температурах ниже 100°С и вылеживания изделия до начала термообработки в сварных соединениях будут образовываться трещины с выходом на поверхность и внутренние надрывы размером 1-4 мм, которые впоследствии могут получить развитие.

 

§ 83. Свариваемость сталей

К ферритным высокохромистым сталям относят стали с 13% Сг при низком содержании углерода (например, на нижнем уровне углерода в стали 08X13), ряд низкоуглеродистых сталей с 17% Сг и добавками титана и молибдена (например, 12X17, 08Х17Т, 08Х17М2Т), а также с 25-30% Сг (15Х25Т). Эти стали характеризуются склонностью к росту зерна при высокотемпературной обработке. Рост зерна может происходить и в результате сварочного нагрева в зоне термического влияния и металле швов. При крупном зерне эти стали теряют пластичность и вязкость даже при комнатных и более низких температурах.
При отсутствии титана или при малом его количестве нагрев таких сталей выше температуры ~950°С и быстрое их охлаждение приводят к ухудшению общей коррозионной стойкости и появлению склонности к межкристаллитной коррозии. Пластичность и коррозионная стойкость основного металла и сварных соединений улучшаются при применении отпуска (760-780°С).
Для ручной дуговой сварки применяют электроды, которые позволяют получить металл шва, по составу подобный основному, или обеспечивающие получение металла шва с аустенитной или лучше аустенитно-ферритной структурой, порой с большим содержанием ферритной фазы.
В первом случае хрупкость, связанная с крупным зерном, представляет опасность не только для околошовной зоны, но и для металла сварного шва. Она может быть уменьшена при применении сварочных электродов, дающих состав металла швов, который при охлаждении во время сварки позволяет получить не чисто ферритную структуру, а с некоторым содержанием мартенситной составляющей. Это достигается введением в металл шва углерода, азота, никеля и марганца при содержании в стали не более 18% Сг. Режим термической обработки выбирают в зависимости от свойств закаленного при сварке металла шва.
Аустенитно-ферритные швы получают, используя электроды, дающие хромоникелевый или хромоникелемарганцевый металл. При этом надо учитывать и участие в формировании металла шва и основного металла.
Образование шва и околошовной зоны. Растворяющийся при сварке в расплавленном металле водород усиливает склонность к образованию холодных трещин в хрупком металле швов и околошовной зоны. Поэтому для ручной дуговой сварки высокохромистых сталей нельзя применять электроды, покрытия которых содержат в качестве газообразующих органические соединения. Для этого используют электродные покрытия основного типа, в которых газовая защита сварочной зоны образуется за счет распада карбонатов покрытия, в основном мрамора.
При этом образуются высококальциевые шлаки, которые способствуют удалению из сварочной ванны серы и фосфора. Сера и фосфор - это вредные примеси, в высокохромистых сталях в большей степени, чем в обычных углеродистых сталях. Окислительное влияние газовой фазы (С02 и продуктов ее распада) этих электродов стабилизируется содержанием раскислителей в металлическом стержне или в покрытии.
Для уменьшения поглощения водорода при ручной дуговой сварке электроды перед сваркой необходимо прокаливать при повышенных температурах 450-500°С, увеличив длительность прокалки до 2 ч. Сварку следует выполнять постоянным током обратной полярности.

§ 84. Особенности технологии и техники сварки

Стали Х25Т и Х28 сваривают электродами ОЗЛ-6, если сварные изделия будут эксплуатироваться при температуре 1150°С (без циклических резких изменений и в средах, не содержащих сернистый газ). Сварку выполняют короткой дугой, кромки подготавливают только механическим способом. Содержание ферритной фазы регламентируется от 2,5 до 10%.
Стали Х23Н18, Х25Т и Х28 сваривают электродами ЦЛ-25, если сварные изделия будут эксплуатироваться при температуре выше 850°С. Сварку выполняют валиками, имеющими ширину не более трех диаметров электрода. Кратеры заполняют частыми короткими замыканиями. Содержание ферритной фазы регламентируется от 3 до 9%.
Стали Х25Т, Х28, Х23Н13, Х23Н18, находящиеся в эксплуатации при температуре 900-1100°С, сваривают электродами ОЗЛ-4. Сварку выполняют предельно короткой дугой, кромки обрабатывают только механическим способом. Содержание ферритной фазы регламентируется от 2,5 до 8%.
Стали Х23Н18, Х23Н13, находящиеся в эксплуатации в окислительных и науглероживающих средах при температуре 900-1050°С, сваривают электродами ОЗЛ-9А. При сварке этих сталей особенно необходимо следить за недопустимостью появления трещин в кратерах. Ферритная фаза отсутствует и ГОСТом не нормируется. Сварные швы недостаточно стойки против межкристаллитной коррозии.
Стали Х20Н14С2, Х25Н20С2, работающие при температуре до 1050°С, сваривают электродами ГС-1 (первый слой). Жаростойкость наплавленного металла до 1150°С.
Стали Х20Н14С2, Х25Н20С2, работающие при температуре 900-1100°С, сваривают электродами ОЗЛ-5, кромки подготавливают только механическим способом. Сварные швы устойчивы против образования горячих трещин. Сталь Х20Н14С2, находящуюся в эксплуатации при температуре 900-1100°С, можно также сваривать электродами ЦТ-17 при наложении швов небольшой ширины - не более трех диаметров электрода.
Технологические характеристики электродов для сварки жаростойких сталей приведены в табл. 19.
 

19. Технологические характеристики электродов для сварки жаростойких сталей
1328425542_table19.jpg

 


  • 4



Похожие темы



Темы с аналогичными тегами: книги

Количество пользователей, читающих эту тему: 1

0 пользователей, 1 гостей, 0 скрытых пользователей

Наверх