в чем заключается благоприятное влияние подогрева при сварке теплоустойчивых сталей
В чем заключается благоприятное влияние подогрева при сварке теплоустойчивых сталей
ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
СВАРКА ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ СТАЛЕЙ
Теплоустойчивыми называют стали, длительно работающие при температуре до 600 °С. К ним относятся перлитные низколегированные хромомолибденовые стали 12МХ, 12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, работающие при температуре 450. 550 °С и хромомолибденованадиевые стали 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20МФЛ, работающие при температуре 550. 600 °С в течение 100 000 ч (10 лет). Они дешевы и технологичны, из них делают отливки, прокат, поковки для изготовления сварных конструкций: турбин, паропроводов, котлов и т.п.
зоне сварки и на периферийных участках, что снижает напряжения в металле. Уменьшается скорость охлаждения металла после сварки больше аустенита превращается в мартенсит при высокой температуре, когда металл пластичен. Напряжения, возникающие из-за разницы объемов этих фаз, будут меньше, вероятность образования холодных трещин снизится. Применяя подогрев, нужно учитывать, что излишне высокая температура приводит к образованию грубой ферритно-перлитной структуры, не обеспечивающей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений. Уменьшить опасность возникновения холодных трещин можно, производя отпуск деталей, выдерживая их при температуре 150. 200 °С сразу после сварки в течение нескольких часов. За это время завершится превращение остаточного аустенита в мартенсит и удалится из металла большая часть растворенного в нем водорода.
Дуговую сварку производят электродами с покрытием, в защитных газах и под флюсом. Подготовку кромок деталей при всех способах дуговой сварки производят механической обработкой. Допускается применение кислородной или плазменной резки с последующим удалением слоя поврежденного металла толщиной не менее 2 мм.
Теплоустойчивые стали сваривают дуговой сваркой плавящимся электродом в углекислом газе и вольфрамовым электродом в аргоне. Сварку в С02 из-за опасности шлаковых включений между слоями используют обычно для однопроходных швов и для заварки дефектов литья. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности с присадочной проволокой (ГОСТ 2246-70) Св 08ХГСМА для хромомолибденовых сталей или Св 08ХГСМФА для хромомолибденованадиевых сталей. Для проволоки диаметром 1,6 мм сила сварочного тока 140. 200 А при напряжении дуги 20. 22 В, а диаметром 2 мм 280. 340 А при 26. 28 В.
Ручная аргонодуговая сварка используется для выполнения корневого шва при многопроходной сварке стыков труб. Автоматической сваркой в аргоне сваривают неповоротные стыки паропроводов в условиях монтажа. При аргонодуговой сварке хромомолибденовых сталей.
Сварка теплоустойчивых сталей
Содержание:
Каждый из типов стали предполагает применение разных режимов сварки, использование определенных сварочных материалов, способов сваривания. Обуславливается это свойствами и составом стали: процесс сваривания зависит от содержания легированных элементов, показателей плавкости металла, его жаростойкости и пр.
Отдельной группой стоят теплоустойчивые стали, требующие от сварщика применения специфических материалов и способов. Сварка теплоустойчивых сталей требует учитывать такую особенность этого типа металла, как возможность длительно работать при высоких температурах, вплоть до 600 градусов.
Виды теплоустойчивых сталей.
Сразу отметим, что виды теплоустойчивых сталей определяются по содержанию в них молибдена и хрома, а также других добавок. Так выделяют две группы таких сталей:
Отметим, что обычно такие стали применяются для изготовления паропроводов, турбин и котлов. Так как эти стали способны выдерживать большие температуры в течение длительного времени – до 10 лет. Сварка теплоустойчивых сталей производится с учетом их свойств и характеристик. Важными в этом случае являются показатели жаростойкости, длительности прочности, сопротивления ползучести, стабильности свойств (заметим, что при постоянных нагрузках такие стали не должны значительно деформироваться).
Этими свойствами теплоустойчивые стали наделяются благодаря содержанию в них хрома, молибдена и ванадия. В процентном соотношении их доля составляет:
Также в такие стали часто вводят и другие добавки в небольших количествах, например, редкоземельные элементы и пр. Высокие показатели механических свойств у такого типа стали возможны благодаря предварительно термообработке: ее поддают нормализации, закалки и высокотемпературному отпуску.
Свариваемость сталей, отличающихся теплоустойчивостью.
Отношение стали к расплавлению, обработке и кристаллизации определяет ее физическую свариваемость. В случае с теплоустойчивыми металлами при сварочных работах не возникает существенных сложностей, благодаря тому, что в процессе используются современные технологии и материалы, обеспечивающие высокую стойкость шва к образованию впоследствии горячих трещин. Также современная сварка позволяет наделить изделия из теплоустойчивых сталей довольно высокими показателями работоспособности.
Другое дело технологическая свариваемость, которую иногда специалисты называют тепловой. Тут процесс осложняется тем, что металл становится более хрупким, появляются неустойчивые структуры в сварном соединении. Образовавшиеся хрупкие структуры могут впоследствии привести к тому, что конструкция разрушиться из-за появления холодных трещин. Причем этот процесс возможен как сразу по окончанию сварочных работ, так и через какой-то промежуток времени, т.е. в ходе эксплуатации.
Появление холодных трещин во многом обуславливается составом стали. Так, известно, что хромомолибденовые стали менее склонны к образованию таких трещин, особенно в сравнении с хромомолибденованадиевыми.
Также стоит отметить, что причиной холодных трещины, которые появляются со временем (в процессе эксплуатации изделий), является присутствующий подвижный водород.
Для того чтобы избежать риска появления холодных трещин, а, соответственно, в целом улучшить показатели свариваемости теплоустойчивых сталей, детали из такого металла перед началом сварочного процесса поддают подогреву местному или общему. Этот процесс сказывается на скорости охлаждения стали (а именно ведет к ее уменьшению), кроме того, значительно снижается напряжение, что влияет на образование мартенсита.
В процессе подогрева таких сталей водород убирается из сварного шва, что позволяет повысить показатели деформационной способности соединения.
Но следует учитывать, что подогрев теплоустойчивых сталей должен производиться в строго допустимом диапазоне температур. Меньшие температуры ведут к тому, что закалочные структуры не исчезают, а более высокие снижают длительность прочности соединения и ударную вязку стали.
Стоит также обратить внимание на то, что стали большой толщины защищают от появления холодных трещин с помощью выдержки готового изделия (по окончанию процесса сварки) в диапазоне температур 150-200 градусов Цельсия. Выдержка осуществляется на протяжении нескольких часов.
В процессе сваривания изделий из стали, отличающейся высокой теплоустойчивостью, важно помнить выше перечисленные особенности. Кроме того, следует придерживаться и общих рекомендаций по свариванию, а именно:
Соблюдение этих общих рекомендаций сделает процесс сваривания проще, а результат – качественнее.
СВАРКА ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ СТАЛЕЙ
Теплоустойчивыми называют стали, длительно работающие при температуре до 600 °С. К ним относятся перлитные низколегированные хромомолибденовые стали 12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, работающие при температуре 450. 550 °С и хромомолибденованадиевые стали 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20XМФЛ, работающие при температуре 550. 600 °С в течение 100 000 ч (10 лет). Они дешевы и технологичны, из них делают отливки, прокат, поковки для изготовления сварных конструкций: турбин, паропроводов, котлов и т.п.
зоне сварки и на периферийных участках, что снижает напряжения в металле. Уменьшается скорость охлаждения металла после сварки больше аустенита превращается в мартенсит при высокой температуре, когда металл пластичен. Напряжения, возникающие из-за разницы объемов этих фаз, будут меньше, вероятность образования холодных трещин снизится. Применяя подогрев, нужно учитывать, что излишне высокая температура приводит к образованию грубой ферритно-перлитной структуры, не обеспечивающей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений. Уменьшить опасность возникновения холодных трещин можно, производя отпуск деталей, выдерживая их при температуре 150. 200 °С сразу после сварки в течение нескольких часов. За это время завершится превращение остаточного аустенита в мартенсит и удалится из металла большая часть растворенного в нем водорода.
Дуговую сварку производят электродами с покрытием, в защитных газах и под флюсом. Подготовку кромок деталей при всех способах дуговой сварки производят механической обработкой. Допускается применение кислородной или плазменной резки с последующим удалением слоя поврежденного металла толщиной не менее 2 мм.
Теплоустойчивые стали сваривают дуговой сваркой плавящимся электродом в углекислом газе и вольфрамовым электродом в аргоне. Сварку в С02 из-за опасности шлаковых включений между слоями используют обычно для однопроходных швов и для заварки дефектов литья. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности с присадочной проволокой (ГОСТ 2246-70) Св 08ХГСМА для хромомолибденовых сталей или Св 08ХГСМФА для хромомолибденованадиевых сталей. Для проволоки диаметром 1,6 мм сила сварочного тока 140. 200 А при напряжении дуги 20. 22 В, а диаметром 2 мм 280. 340 А при 26. 28 В.
Ручная аргонодуговая сварка используется для выполнения корневого шва при многопроходной сварке стыков труб. Автоматической сваркой в аргоне сваривают неповоротные стыки паропроводов в условиях монтажа. При аргонодуговой сварке хромомолибденовых сталей.
Технология сварки среднелегированных (теплоустойчивых) и высоколегированных (нержавеющих) сталей
Температура плавления стали типа 18-8 составляет 1475°С
Марка стали
Свариваемость
Технологические особенности сварки
Защитный газ: СО2, Ar
Электродная проволока: Св-08ХГ2СМ; Св-04Х19Н9; Св-06Х19Н9Т
Зачистка кромок до металлического блеска
20ХГС
25ХГС
30ХГС
30ХГСА
Защитный газ: СО2; СО2+О2; Ar+СО2 Электродная проволока: Св-10ГСМ; Св-10ГСМТ; Св-10ХГ2С; Св-15ХМА; Св-18ХГСА
Защитный газ: СО2; Ar; Ar+СО2 Электродная проволока: Св-08ХГСМА; Св-08ХГ2СМА Предварительный подогрев до 250-300°С с последующим высоким отпуском
Защитный газ: Ar; СО2; Ar+СО2 Электродная проволока Св-10Х13; Cв-06X14; Св-08Х14ГТ с последующим отпуском до 700°С
Защитный газ: Ar; СО2
Электродная проволока: Св-10Х13; Св-06X14; Св-08Х18Н2ГТ Отпуск до 700°С
Электродная проволока: Св-06Х19Н9Т; Св-08Х20Н9Г7Т
Защитный газ СО2Электродная проволока: Св-08Х20Н9С2БТЮ; Св-07Х18Н9ТЮ
Трудности при сварке
Следует тщательно выбирать оптимальный режим сварки, с учетом минимальною нагрева зоны термического влияния и минимального объема сварочной ванны. При многослойной сварке каждый последующий шов нужно выполнять после остывания предыдущего. Охлаждение можно ускорить обдувом воздухом. Необходимо тщательно осушать защитный газ и очищать свариваемые кромки и проволоку от загрязнений.
В качестве защитного газа предпочтителен аргон
Подготовка к сварке
Кромки стыкуемых деталей из высоколегированных сталей лучше готовить механическим способом. Однако допускается плазменная, электродуговая, газофлюсовая или воздушно-дуговая резка. После огневых способов обязательно обрабатывают кромки механическим инструментом на глубину 3-5 мм.
Снимать фаску для получения скоса кромки необходимо только механическим способом. Снаружи и внутри кромки зачищают от окалины и загрязнений на ширину 20 мм и обезжиривают.
Затем осушают защитный газ, очищают электродную проволоку от смазки и грязи травлением или механически с последующим прокаливанием.
Стыки собирают в приспособлениях либо с помощью прихваток. Их нужно располагать равномерно по всей длине стыков на расстоянии 75-125 мм одна от другой. Размеры прихваток выбирают в зависимости от толщины металла и геометрии стыка. Прихватки перед сваркой зачищают до металлического блеска и проверяют, нет ли в них трещин и других дефектов. Прихватки с недопустимыми дефектами удаляют механическим способом.
В местах пересечения швов прихватки устанавливать нельзя.
Выбор параметров режима
Сварку ведут постоянным током обратной полярности, желательно в среде инертных газов. Целесообразно выбирать сварочные проволоки сходные по химическому составу с основным металлом.
Режим сварки нужно соблюдать таким, чтобы шов остывал как можно быстрее.
Сварка высоколегированных коррозионностойких сталей возможна в СО2, газовых смесях: Ar+СО2; Ar+О2. Для получения качественных швов применяют проволоки с повышенным содержанием титана и алюминия, например: Св-07Х18Н9ТЮ, Св-08Х20Н9С2БТЮ
Сварка теплоустойчивых сталей
Теплоустойчивыми называют стали, длительно работающие при температуре до 600 °С. К ним относятся перлитные низколегированные хромомолибденовые стали 12МХ, 12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, работающие при температуре 450. 550 °С и хромомолибденованадиевые стали 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20МФЛ, работающие при температуре 550. 600 °С в течение 100 000 ч (10 лет). Они дешевы и технологичны, из них делают отливки, прокат, поковки для изготовления сварных конструкций: турбин, паропроводов, котлов и т.п.
зоне сварки и на периферийных участках, что снижает напряжения в металле. Уменьшается скорость охлаждения металла после сварки больше аустенита превращается в мартенсит при высокой температуре, когда металл пластичен. Напряжения, возникающие из-за разницы объемов этих фаз, будут меньше, вероятность образования холодных трещин снизится. Применяя подогрев, нужно учитывать, что излишне высокая температура приводит к образованию грубой ферритно-перлитной структуры, не обеспечивающей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений. Уменьшить опасность возникновения холодных трещин можно, производя отпуск деталей, выдерживая их при температуре 150. 200 °С сразу после сварки в течение нескольких часов. За это время завершится превращение остаточного аустенита в мартенсит и удалится из металла большая часть растворенного в нем водорода.
Дуговую сварку производят электродами с покрытием, в защитных газах и под флюсом. Подготовку кромок деталей при всех способах дуговой сварки производят механической обработкой. Допускается применение кислородной или плазменной резки с последующим удалением слоя поврежденного металла толщиной не менее 2 мм.
Теплоустойчивые стали сваривают дуговой сваркой плавящимся электродом в углекислом газе и вольфрамовым электродом в аргоне. Сварку в С02 из-за опасности шлаковых включений между слоями используют обычно для однопроходных швов и для заварки дефектов литья. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности с присадочной проволокой (ГОСТ 2246-70) Св 08ХГСМА для хромомолибденовых сталей или Св 08ХГСМФА для хромомолибденованадиевых сталей. Для проволоки диаметром 1,6 мм сила сварочного тока 140. 200 А при напряжении дуги 20. 22 В, а диаметром 2 мм 280. 340 А при 26. 28 В.