5. Основные понятия о технологии сварки сталей рдс, падс и адс

5.1. Сварка плавлением низкоуглеродистых сталей

Особенности сварки. Низкоуглеродистые стали (В Ст3сп, 10, 20 и т.д.), а также низкоуглеродистые низколегированные (09Г2, 10ХСНД и т.д.) свариваются всеми видами сварки плавлением.

Сосуды и аппараты и их элементы подлежат обязательной термической обработке (высокому отпуску) после сварки при толщине стенок  > 36 мм для низкоуглеродистых сталей и  > 30 мм для низколегированных марганцевых сталей (ОСТ 291-81).

При сварке низколегированных сталей возможно появление холодных трещин. Для уменьшения вероятности появления холодных трещин использую сопутствующий или предварительный подогрев (100 – 350 ^оС). Температура подогрева выбирается в зависимости от значения эквивалентного количества углерода в стали С_экв, которое определяется через содержание в процентах химических элементов в стали.

С_экв = C + Mn/6 + Si/5 + Cr/6 + Ni/12 + Mo/4 + V/5 + Cu/7 + P/2.

Технология сварки и сварочные материалы:

Сварка покрытыми электродами. Электроды выбирают в зависимости от назначения конструкции и марки стали (основное требование – равнопрочность основного металла и металла шва). Например, электроды типа Э46А, Э50 марок МР-3 и УОНИ-13/55 соответственно.

Сварка под флюсом. Автоматическую сварку под флюсом выполняют сварочной проволокой диаметром 3 – 5 мм. Необходимый уровень механических и технологических свойств сварного соединения достигается при использовании сварочных проволок Св-08, Св-08ГА, Св-10НМА и т.д. в сочетании с высококремнистыми флюсами АН-348А и ОСЦ-45.

Сварка в защитных газах. Для защиты зоны сварки наиболее часто используют углекислый газ или смеси 70%СО₂ + 30% О₂ и 78% Ar + 22% СО₂. При сварке в смесях уменьшаются размеры брызг металла.

Используются сварочные проволоки Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-08ХГ2С и т.д. При сварке металла толщиной 3-8 мм используют сварочную проволоку диаметром 1,0 – 1,4 мм (швы в различных пространственных положениях, а также корневые слои многослойных соединений). В остальных случаях, как правило, используют сварочную проволоку диаметром 1,6 мм.

5.2. Сварка плавлением высокохромистых сталей

Особенности сварки. Высокохромистые стали (Cr > 12%) могут быть (классификация по структуре в состоянии поставки):

– аустенитные коррозионностойкие стали, 12Х18Н10Т, 10Х14АГ15, и т.д;

– аустенитные жаропрочные, 10Х18Н10Т, 20Х23Н13 и др.;

– аустенитно-ферритные нержавеющие стали, 08Х22Н6Т, 03Х22Н6М2 и т.д.;

– ферритные стали, 08Х17, 15Х25Т и т.д.;

– мартенситно-ферритные стали, 08Х13, 08Х14МФ и др.;

– аустенитно-мартенситные стали, 07Х16Н6, 09Х15Н8Ю и др.;

– мартенситные стали, 15Х12ВНМФ, 10Х12НД и т.д.;

– мартенситно-стареющие стали, 08Х15Н5Д2Т и др.;

При длительной выдержке в области температур 400 – 540^оС (при эксплуатации или в процессе многослойной сварки) возможно “475-градусное охрупчивание” (аустенитно-ферритные и ферритные стали), обусловленное термическим старением за счет выделения когерентных частиц высокохромистой  фазы (вследствие расслоения высокохромистого феррита).

При нагреве высокохромистых (аустенитно-ферритных) сталей до 550 – 850^оС в них образуется сигма-фаза (-фаза). -фаза имеет переменный состав и образуется из переходных металлов, имеющих близкие размеры атомов.

Сигма-фаза выпадает в объеме аустенитного зерна в виде дисперсных частиц  старение  охрупчивание.

475^о-охрупчивание и -охрупчивание сохраняются после охлаждения изделия до комнатной температуры.

Низкая теплопроводность высокохромистых сталей  увеличенные сварочные деформации + горячие трещины в аустенитных и аустенитно-ферритных сталях.

Мартенситные стали  холодные трещины.

Сварку высокохромистых сталей выполняют на наименьшей погонной энергии.

Технология сварки и сварочные материалы.

Сварка покрытыми электродами.

12Х18Н10Т  Э04Х20Н9 (ЦЛ-11); ОЗЛ-7; НЖ13 и т.д.

Сварка под флюсом.

12Х18Н10Т  АН-26 + Св-06Х19Н9.

Сварка в защитных газах. Наилучшее качество при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом (тонколистовой металл) и плавящимся электродом (толстолистовой металл). Сварочная и присадочная проволока обычно имеют тот же химический состав, что и основной металл.

Термическая обработка сварных соединений. Снятие остаточных напряжений, уменьшение химической неоднородности, 475^о- охрупчивания, -охрупчивания и повышение стойкости против межкристаллитной коррозии аустенитных и аустенитно-ферритных сталей  аустенизация (нагрев до 1050 – 1150 ^оС и охлаждение в воду или масло) или стабилизирующий отжиг 850-900 ^оС в течение 2-3 ч.

Для мартенситных сталей необходим предварительный подогрев 150-250 ^оС и высокий отпуск сразу после сварки или отдых + отпуск.

Отдых: 100-150 ^оС  2 ч или 10-12 ч . При t =2 ч отпуск сразу после отдыха (существенное уменьшение брака по холодным трещинам). При t = 10-12 ч пролеживание до отпуска около трех суток, или, для тонколистового металла, один отдых без отпуска (на нашем предприятии термическая обработка "отдых" не применяется).