Сварка низколегированных конструкционных сталей. Характеристика сталей, особенности сварки.

К низколегированным сталям относят стали, легированные одним или несколькими элементами при суммарном их содержа­нии не более 5%, при этом содержание одного элемента не пре­вышает 2%. Низколегированные стали, используемые для изго­товления сварных конструкций, отличаются низким содержанием углерода (до 0, 22%), и в качестве легирующих элементов содер­жат марганец, кремний, хром, ванадий и др. Необходимость обес­печения хорошей свариваемости ограничивает применение леги­рующих элементов, способствующих повышению прочностных свойств сталей, но одновременно заметно снижающих их стой­кость к образованию трещин при сварке и вязкость. Стали отно­сят к перлитному классу; их поставляют в горячекатаном, норма­лизованном и термоулучшенном (после закалки и отпуска) состо­яниях. Стали имеют достаточно высокую прочность, в связи с чем их называют сталями повышенной прочности. Эти стали широко применяют в машиностроении, строительстве, судостроении, мостостроении, в производстве гидротехнических сооружений, резервуаров, трубопроводов, специальных объектов. В целом низколегированные конструкционные стали можно считать вполне пригодными для дуговых способов сварки. Эти стали не относятся к группе металлов, обладающих повышенной склонностью к образованию холодных и горячих трещин, и руч­ная дуговая сварка сталей в нормальных условиях на общепри­нятых режимах затруднений не вызывает. Вместе с тем необхо­димо отмстить, что при повышенном содержании легирующих элементов и особенно углерода в стали проявляется чувствитель­ность металла к образованию малопластичных закалочных структур. Это подтверждают и значения эквивалентного углерода, кото­рые приближаются и даже превосходят критическую величину — 0, 45%. С увеличением степени легирования при повышении интен­сивности охлаждения металла, что имеет место при сварке толстолистовой стали и при пониженных температурах окружающею воздуха, на участках перекристаллизации зоны термического влия­ния наблюдается количественный рост закалочных структур — мартенсита и бейнита. Образование закаленных участ­ков в сочетании с высоким содержанием диффузионного водорода в металле шва и наличием остаточных сварочных напряжений способствует образованию холодных трещин. Предотвратить появ­ление закалочных структур в этом случае можно путем регулирова­ния термического цикла сварки и получения цикла со сниженной до требуемого уровня скоростью охлаждения металла. Это может быть достигнуто посредством принудительного нагрева стали в ме­сте сварки, а также путем повышения эффективной погонной энер­гии за счет увеличения силы сварочного то­ка и/или уменьшения скорости сварки. Оба способа и их сочетание применяют на практике. Следует иметь ввиду, что излишнее повы­шение температуры подогрева металла и, особенно погонной энер­гии способно привести к некоторому снижению прочностных и пластических характеристик стали к зоне термического влияния. Естественно, что сварку конструкций из низколегированных сталей следует проводить, за очень редким исключением, элек­тродами с основным покрытием, гарантирующими после надле­жащей термообработки получение металла шва с содержанием диффузионного водорода не более 5 - 10 мл/100 г, а также с при­нятием мер, направленных на исключение попадания в зону сварки влаги, являющейся источником водорода. Особого внимания требует сварка низколегированных сталей класса прочности 440 с карбонитридным упрочнением, например 16Г2ЛФ. Высокие значения эквивалентного углерода (С_экв = 0, 50-0, 55%) и параметра трещинообразования (Р_с> 0, 37) иллюстрируют повышенную склонность стали к образованию хо­лодных трещин. Кроме того, стали чувствительны к ламелярному растрескиванию при сварке тавровых и угловых соединений.