Общие рекомендации по сварке хромистых сталей

1. Хромистые стали в зависимости от условий эксплуатации сваривают по двум вариантам:

– с применением присадочных материалов, аналогичных основному металлу;

– использованием присадочных материалов аустенитного или аустенитно-ферритного классов.

В первом случае сварное соединение отличается структурной однородностью и высокой прочностью после термообработки, во втором – структурной неоднородностью, равнопрочность с основным металлом не достигается.

2. Все хромистые стали свариваются с подогревом (низкий коэффициент теплопроводности).

Но в отдельных случаях можно отказаться от подогрева. Это возможно при сварке сталей толщиной до 8 мм, а также при использовании аустенитных и аустенитно-ферритных электродов.

3. Наиболее приемлемой является сварка плавлением (РДС, АДС, сварка в Аг, Аг+О2 плавящимся и неплавящимся электродами, ЭШС).

4. Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности (эвакуация водорода).

5. После сварки, как правило, сварное соединение подвергают термообработке.

6. Сварочные материалы (электроды, проволоки, флюсы) необходимо прокаливать и хранить в герметичной таре.

7. Для сварки хромистых сталей применяют малоактивные и даже пассивные безмарганцовистые солеоксидные флюсы.

8. Силу сварочного тока и вылет электрода применяют на 20...30% меньше, чем при сварке перлитных сталей.

9. Сварку целесообразно осуществлять с малым тепловложением для уменьшения ЗТВ, понижения склонности к росту зерна и т. п.

Сварка мартенситных сталей

К мартенситным относятся стали с содержанием Сг = 11...12 %, дополнительно легированные С, Ni и другими элементами (табл. 10 и 11). Применение для закаленной стали отжига Т < Ас3 способствует отпуску структур и получению благоприятного сочетания sв, и KCV, а высокая коррозионная стойкость и жаропрочность до 550...580 °С (табл. 10) обеспечиваются дополнительным легированием W, V, Mo.

Мартенситные стали практически полностью претерпевают g«a (М) – превращения в процессе охлаждения даже при небольших скоростях охлаждения (~0,2 °С/с) в области Т = 800...650 °С. Стали термически обрабатываемые, так как претерпевают полиморфные превращения. В условиях термического цикла сварки стали мартенситного класса закаливаются на мартенсит с высокой твердостью и низкой деформационной способностью.

В результате сварочных деформаций, сопровождающих сварку, действия остаточных и структурных напряжений в сварных соединениях возможно образование холодных трещин. Для высокохромистых сталей Мн не превышает 360 °С, а Мк – 240 °С.




Таблица 10

Химический состав высокохромистых мартенситных сталей

Марка стали Содержание элементов, % (по массе)
C Si Mn Cr Ni Mo V Прочие
15Х11МФ 0,12...0,19 < 0,5 < 0,7 10,0...11,5 0,6...0,8 0,25...0,4
15Х12ВНМФ 0,12...0,18 < 0,4 0,5...0,9 11,0...13,0 0,4...0,8 0,5...0,7 0,15...0,3 W = 0,7...1,1
18Х11МНФБ 0,15...0,21 < 0,6 0,6...1,0 10,0...11,5 0,5...1,0 0,8...1,1 0,2...0,4 Nb = 0,2...0,45
13Х11Н2В2МФ 0,10...0,16 < 0,6 < 0,6 10,5...12,0 1,5...1,8 0,35...0,50 0,18...0,30 W = 1,6...2,0
12Х11В2МФ 0,10...0,15 < 0,5 0,5...0,8 10,0...12,0 0,6 0,6...0,9 0,15...0,30 W = 1,7...2,9
10Х12НД < 0,10 < 0,3 < 0,6 12,0...13,5 2,8...3,2 0,8...1,1 Cu = 0,8...1,0
06Х12Н3Д < 0,06 < 0,3 < 0,6 12,0...13,5 2,8...3,2 Cu = 0,8...1,1

Примечание. Содержание S < 0,025 %, P < 0,025 – 0,030 %.

Таблица 11

Механические свойства и назначение мартенситных сталей

Марка стали sв, МПа d, % y, % KCV, МДж/м2 Т эксп., °С Примеры использования
15Х11МФ 0,6 550...580 Корпуса цилиндров турбин, рабочие лопатки и бандажные диски, роторы турбин, поверхности котлов нагрева, трубопроводы. Детали паровых и гидротурбин, рабочие колеса гидротурбин, колеса насосов АЭС
15Х12ВНМФ 0,6
18Х11МНФБ 0,6
13Х11Н2В2МФ 0,9
12Х11В2МФ
10Х12НД 0,3
06Х12Н3Д 0,3




С увеличением содержания углерода точки Мн и Мк еще более понижаются, что приводит к возрастанию твердости мартенсита и его хрупкости. При снижении содержания углерода вязкость мартенсита повышается, однако образующийся при этом d–феррит, в свою очередь, сообщает им высокую хрупкость.

Содержание углерода в мартенситных сталях ограничивают до 0,20 %, что обеспечивает достаточную пластичность и ударную вязкость ответственных деталей энергетических установок. Обеспечить стойкость металла шва и, в особенности, околошовной зоны к образованию трещит – основная трудность при сварке сталей мартенситного класса.

Для этого возможно применение следующих мер:

1. Получение мелкодисперсной структуры металла шва и околошовной зоны (модифицирование металла шва за счет использования сварочных проволок Св-15Х12ГНМВФ, 01Х12Н2 и жестких режимов сварки).

2. Применение предварительного и сопутствующего подогрева. Лучшие свойства сварных соединений достигаются при температуре предварительного подогрева в интервале Мн–Мк, а также когда после сварки производится "подстуживание" до Мк (для завершения мартенситного превращения), но не ниже 100 °С (табл. 12).

3. Снижение содержания водорода.

Термообработка после сварки (табл. 12).

Таблица 12


8264617723050918.html
8264696337037814.html

8264617723050918.html
8264696337037814.html

8264617723050918.html
8264696337037814.html
    PR.RU™