Особенности сварки и рекомендуемая технология сварки высокохромистых сталей

К высокохромистым сталям относят железоуглеродистые сплавы с содержанием хрома от 10 до 30%. Концентрация углеро­да обычно не превышает 0, 2%. Хром способствует образованию 1 на поверхности металла плотной и достаточно прочной оксидной < пленки, защищающей его от воздействия коррозионной среды. Эта же стойкая оксидная пленка защищает сталь от окисления при высоких температурах, повышает ее жаростойкость. Наряду с высокой коррозионной стойкостью и жаростойкостью стали, содержащие около 12% хрома, имеют высокие прочностные свой­ства и жаропрочность. Дополнительное повышение жаропрочнос-, ти достигается введением карбидообразующих элементов — воль-? фрама, молибдена, ванадия и ниобия.

При концентрации углерода свыше 0, 06~0, 08% стали, в зави- 5 си мости от содержания хрома можно отнести к мартенситному классу (марки 20X13, 30X13, 13Х11Н2В2МФ и др.), мартенситно- ферритному классу (марки 12X13, 14X17Н 2, 15Х12ВНМФи др.) и к ферритному классу (марки 12X17, 08X17Т, 15Х25Т и др.).

Высокохромистые стали обладают невысокими технологичес­кими свойствами, в том числе малой пригодностью к ручной.? дуговой сварке. Последнее обусловлено исходным структурным состоянием высокохромистых сталей и спецификой структурных и фазовых превращений, проходящих при сварке под воздействи­ем термического цикла сварки, а также повышенным уровнем возникающих при сварке растягивающих напряжений, являю­щихся следствием низкой теплопроводности металла и повышен­ного градиента температур в зоне термического влияния.

Рекомендуемая технология сварки. Ручную дуговую сварку конструкций из высокохромистых сталей необходимо выполнять с учетом специфических особенностей поведения сталей в условиях воздействия термоде­формационных сварочных процессов. Технология сварки должна содержать мероприятия, направленные на снижение уровня сва­рочных напряжений, а также на ограничение роста зерна и пре­дупреждение образования в зоне термического влияния недопус­тимо хрупких структур. Такие мероприятия рассмотрены ниже.

Сварку ответственных конструкций из мартенситных и мартенситно-ферритных сталей производят с исиользова-нием электродов, обеспечивающих получение металла шва с хи­мическим составом, структурой и свойствами, близкими этим по­казателям основного металла. С целью снижения склонности к образованию холодных трещин электроды перед сваркой прокаливают при температуре 350-400°С в течение 1, 5-2 ч. На рабочем месте элек­троды должны храниться в закрытой таре (не более 2 ч), пеналах* термосах (не более 4 ч), термопеналах (в течение смены).

Перед сваркой, а иногда и в процессе сварки свариваемые из­делия нагревают до температуры 150-350Х в зависимости от марки и толщины свариваемой стали, типа сварного соединения и температуры окружающего воздуха. Подогрев уменьшает опасность возникновения холодных трещин из-за сни­жения скорости охлаждения сталей при сварке и, как следствие, получения более мягкой мартенситной структуры. Кроме того, по­догрев за счет снижения градиента температур металла в зоне сварки уменьшает уровень напряжений в сварном соединении.

Сварку подогретых изделий выполняют на режимах с малы­ми значениями погонных энергий. Корневые проходы рекоменду­ют осуществлять электродами малого диаметра — не более

13 0 мм. Это позволяет уменьшить ширину примыкающего ко шву участка зоны термического влияния с мартенситной структурой.

Все сварные соединения в обязательном порядке непосредст­венно после окончания сварки подлежат термической обработ­ке — отпуску при температуре 650-750°С (в зависимости от мар­ки стали и химического состава металла шва). Высокотемпера­турный отпуск способствует релаксации остаточных напряжений и преобразованию хрупкого мартенсита в более пластичную фазу, что улучшает механические свойства сварных соединений, в частности заметно увеличивает ударную вязкость зоны терми­ческого влияния.