Технология сварки высоколегированных аустенитных сталей и сплавов

электронная версия

ООО ТД ТЕХНОНОВА

 

Технология сварки высоколегированных аустенитных сталей и сплавов

Одну и ту же марку высоколегированных аустенитных сталей можно использовать для изготовления изделий различного назначения, например, коррозионно-стойких, хладостойких или жаропрочных. А вот требования к свойствам сварных соединений будут различными, что определит и различную технологию сварки (сварочные материалы, режимы сварки, необходимость последующей термообработки), направленную на получение сварного соединения с необходимыми свойствами, которые определяются составом металла шва и его структурой.

Пониженный коэффициент теплопроводности при равных прочих условиях изменяет распределение температур в шве и околошовной зоне. Поэтому одинаковые изотермы в высоколегированных сталях сильнее развиты, чем в углеродистых. Так увеличивается глубина проплавления основного металла, возрастает коробление изделий.

С целью уменьшения коробления изделий из высоколегированных сталей требуется применять способы и режимы сварки, которым свойственна максимальная концентрация тепловой энергии. Более высокое ( в 5 раз выше, чем у углеродистых сталей) удельное электросопротивление обусловливает больший разогрев сварочной проволоки в вылете электрода или металлического стержня электрода для ручной дуговой сварки. В процессе автоматической и полуавтоматической дуговой сварки следует уменьшать вылет электрода и повышать скорость его подачи. При ручной дуговой сварке уменьшают длину электродов для высоколегированных сталей и допустимую плотность сварочного тока.

Электроды с фтористокальциевым покрытием уменьшают угар легирующих элементов, значит, позволяют получить металл шва с необходимым химическим составом и структурами. Уменьшению угара легирующих элементов способствует и поддержание короткой дуги без поперечных колебаний электрода. Вероятность появления дефектов на поверхности основного металла в результате попадания на него брызг также снижается..

Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки аустенитных сталей 

Толщина материала,

мм

Электрод

Сила сварочного тока (А) при положении сварки

диаметр, мм

длина, мм

нижнем

вертикальном

потолочном

До 2,0

2

150 ... 200

30 ... 50

-

-

2,5 ... 3,0

3

225 ... 250

70 ... 100

50 ... 80

45 ... 75

3,0 ... 8,0

3 ... 4

250 ... 300

85 ... 140

75 ... 130

65 ... 120

8,0 ... 12,0

4 ... 5

300 ... 400

85 ... 160

75 ... 150

65 ... 130

Некоторые марки электродов для сварки высоколегированных сталей и сплавов 

Марка стали

Марка электродов

Тип электродов по ГОСТ 10052-75

Структура наплавленного металла

Коррозионно-стойкие стали

08Н18Н10,08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х18Н12Б, 08Х22Н6Т и подобные, работающие в агрессивных средах:

к металлу шва предъявляются требования по стойкости к МКК

к металлу шва предъявляются жесткие требования по стойкости к МКК

ЦЛ-11,

ОЗЛ-7,

ОЗЛ-8,

ОЗЛ-22, ОЗЛ-36

Э-04Х20Н9

Э-07Х20Н9

Э-08Х19Н10Г2Б

Аустенитно-ферритная с

2,5... 7% α-фазы

ОЗЛ-7,

АНВ-13

Э-08Х20Н9Г2Б

Аустенитно-ферритная с 5,0... 10% α-фазы

Те же стали, работающие при температурах до 600 °С в жидких агрессивных средах; к металлу шва предъявляются требования по стойкости к МКК

Л-38М

Э-02Х19Н9Б

Аустенитно-ферритная с 3,0... 5,0% α-фазы

10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13МЗТ, 08Х18Н12Б, 08X2IH6M2T и подобные, работающие при температурах до 700 °С:

к металлу шва предъявляются требования по стойкости к МКК

к металлу шва предъявляются жесткие требования по стойкости к МКК

СЛ-28,

ОЗЛ-20, ОЗЛ-41

Э-8Х19Н10Г2МБ, Э-09Х19Н10Г2М2Б

Аустенитно-ферритная с 4,0... 5,0% α-фазы

НЖ-13

Э-09Х19Н10Г2М2Б

Аустенитно-ферритная с 4,0... 8,0% α-фазы

Жаропрочные стали

12Х18Н9,12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, работающие при температурах до 800 °С

ЦТ-15,

ЦТ-26

ЭА-1М2

Э-08Х16Н8М2

Э-08Н17Н8М2

Аустенитно-ферритная с 2,0... 4,0% феррита

10Х23Н18 и подобные, работающие при температурах выше 850 °С

ОЗЛ-4

ОЗЛ-6

Э-10Х25Н13Г2

Аустенитно-ферритная с содержанием феррита не менее 2,5 %

Жаростойкие стали

Х20Н14С2,20Х20Н14С2, 20Х25Н20С2, работающие при температурах 900 ... 1100°С

ОЗЛ-6

ОЗЛ-31М

Э-12Х24Н14С2

Аустенитно-ферритная с 3 ... 10% α-фазы

20Х25Н20С2, 4Х18Н25С2, работающие при температурах до 1050 °С; к металлу шва предъявляются требования жаростойкости и жаропрочности

ОЗЛ-5

ОЗЛ-9-1

Э-28Х24Н16Г6

Аустенитно-карбидная

Типичные механические свойства металла шва при комнатной температуре 

Марка электрода

σт, МПа

σв, МПа

δ, %

Ударная вязкость, Дж/см2

Коррозионно-стойкие стали

ЦЛ-11

360

600

24

70

ОЗЛ-7

400

640

25

100

Л-38М

300

600

30

90

Л-40М

350

600

24

70

СЛ-28

-

600

38

120

НЖ-13

450

600

26

100

Жаростойкие стали

ОЗЛ-5

350

600

25

60

ОЗЛ-6

350

570

33

100

ОЗЛ-9-1

500

650

12

50

Сварка под флюсом.

Этот способ сварки высоколегированных сталей толщиной 3 - 50 мм имеет некоторые преимущества перед ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. Стабильность состава и свойств металла по всей длине шва при сварке с разделкой и без разделки кромок обеспечивает более высокое качество сварного соединения.

Флюсы для электродуговой и электрошлаковой сварки высоколегированных сталей 

Марка флюса

Назначение

АНФ-14; АНФ-16;

48-ОФ-10; К-8

Автоматическая электродуговая сварка аустенитно-ферритными швами

АН-26

Автоматическая электродуговая сварка сталей с небольшим запасом аустенитности аустенитно-ферритными швами

АНФ-5

ФЦК

Автоматическая электродуговая сварка сталей с большим запасом аустенитности чисто аустенитными швами

48-ОФ-6

Автоматическая электродуговая и электрошлаковая сварка сталей с большим запасом аустенитности чисто аустенитными швами

АНФ-1;АНФ-6;

АНФ-7; АН-29;

АН-292

Электрошлаковая сварка сталей с большим запасом аустенитности чисто аустенитными швами

Некоторые марки сварочных проволок для электродуговой сварки под флюсом и электрошлаковой сварки высоколегированных сталей 

Марка стали

Марка проволоки

Коррозионно-стойкие стали

12Х18Н9, 08Х18Н10, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т и подобные; к металлу шва предъявляются требования стойкости к МКК

Св-01Х19Н9

Св-04Х19Н9

Св-06Х19Н9Т

Св-07Х18Н9ТЮ

Св-04Х19Н9С2

Св-05Х19Н9ФЗС2

12Х18Н10Т, 0Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х18Н12Б и подобные, работающие при температурах выше 350 °С или в условиях, когда к металлу шва предъявляются требования стойкости к МКК

Св-07Х19Н10Б

Св-05Х20Н9ФБС

10Х17Н13МЗТ, 08Х18Н12Б и подобные; к металлу шва предъявляются жесткие требования стойкости к МКК 08X18Н10, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т и подобные, свариваемые в углекислом газе; к металлу шва предъявляется требование стойкости к МКК

Св-08Х19Н10МЗБ

Св-06Х20Н11МЗТБ

Св-08Х25Н13БТЮ

Жаропрочные стали

12Х18Н9 с аустенитно-ферритными швами

Св-04Х19Н19

12Х18Н9Б, 08Х18Н12Т и др. с аустенитно-ферритными швами

СВ-08Х18Н8Г2Б

Х15Н35В4Т

Св-06Х19Н10МЗТ

Жаростойкие стали

20Х23Н13, 08Х20Н14С2 и подобные

Св-07Х25Н13

20Х23Н18 и подобные, работающие при температурах 900 ... 1100 °С

Св-07Х25Н12Г2Т

Св-06Х25Н12ТЮ

Св-08Х25Н13БТЮ

ХН35ВЮ, 20Х25Н20С2 и подобные, работающие при температурах до 1200 °С

Св-08ХН50

Кратковременные механические свойства при температуре 20 °С металла шва и сварного соединения высоколегированных сталей и сплавов 

Марка металла

Толщина, мм

Марка проволоки

Сварка

Испытуемый образец

σт, МПа

σв, МПа

δ, %

20Х23Н8 ХН35ВТ

12

Св-13Х25Н8

Св-0Х15Н35ВЗБЗТ

Электродуговая под флюсом АНФ-5

Металл шва*

665

797

5,9

То же, под флюсом АНФ-17

Металл шва Металл шва**

463

474

654 784

24,7

15,8

ХН77ТЮР

100

Св-08Н50

Электрошлаковая, пластинчатым электродом, флюс АНФ-7

Металл шва*

587

762

18,0

ХН78Т

125

Св-08Н50

То же, под флюсом АНФ-1

Металл шва

288

638

17,4

*Термообработка: аустенизация при 1080 °С 2 ч на воздухе и старение при 700 °С 16 ч.

**Термообработка: старение при 800 °С 10 ч.

  

Электрошлаковая сварка.

 

Важнейшая отличительная особенность такого способа - пониженная чувствительность к образованию горячих трещин, позволяющая получать чисто аустенитные швы без трещин.

 

Длительная прочность сварных соединений высоколегированных сталей и сплавов 

Марка металла

Сварка

Марка проволоки

Условия испытания

температура,

°С

постоянное напряжение, МПа

время до разрушения, ч

12X18Н9Т

Под флюсом

В аргоне

В углекислом газе

Св-01Х19Н9

600

300

1,5

3,0

4,0

12Х18Н9Т

Под флюсом

В аргоне

В углекислом газе

СВ-06Х19Н9Т

600

300

35,0

21,0

218,0

12Х18Н9Т

Под флюсом

В аргоне

В углекислом газе

СВ-07Х19Н10Б

600

300

33

86

320

12Х18Н9Т

Электрошлаковая пластинчатым электродом

СВ-06Х19Н9Т

700

180

42,0

ХН77ТЮР**

Тоже

Св-08Н50

700

400

116,0

20Х23Н8

Под флюсом

СВ-13Х25Н8

700

400

46 ...79

ХН78Т**

Аргонодуговая вольфрамовым электродом

 

700

210

125 ... 161

** Термообработка: аустенизация при 1050 °С 15 мин и старение при 700 °С 16 ч.

 

Типовой режим электрошлаковой сварки высоколегированных сталей и сплавов 

Толщина металла, мм

Электрод, мм

Марка флюса

Глубина шлаковой ванны, мм

Скорость подачи электрода, м/ч

Сила тока, А

Напряжение, В

Зазор, мм

100

Проволока Ø3

АНФ-7

25 ... 35

330

600 ... 800

40 ... 42

28 ... 32

100

Пластина 10х100

АНФ-7

15 ... 20

2,4

1200 ... 1300

24 ... 26

28 ... 32

200

Пластина 12х200

АНФ-1

15 ... 20

1,9

3500 ... 4000

22 ... 24

38 ... 40

200

Пластина 12х200

АНФ-6

15 ... 20

1,9

1800 ... 2000

26 ... 28

38 ... 40

 

Сварка в защитных газах.

 

В качестве защитных газов используются как инертные (аргон, гелий), так и активные (углекислый), а также различные их смеси. Преимущества: можно использовать для соединения металлов широкого диапазона толщин (от десятых долей до десятков миллиметров). При сварке толстых металлов в некоторых случаях этот способ сварки может конкурировать с электрошлаковой сваркой.

 

Для высоколегированных сталей применяется и плазменная сварка.

Главное преимущество - малый расход защитного газа. Получение плазменных струй различного сечения (круглого, прямоугольного) и значительное изменение расстояния от плазменной горелки до изделия расширяют технологические возможности этого способа. Плазменную сварку можно использовать для очень тонких металлов и для металла толщиной до 12 мм. Применение ее для соединения сталей большой толщины затруднено опасностью образования в швах подрезов.

 

Примерные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом высоколегированных сталей 

Толщина металла, мм

Тип соединения

Сила тока, А

Расход аргона, л/мин

Скорость сварки, м/ч

Ручная сварка

1

2

3

С отбортовкой

35 ... 60

75 ... 120

100 ... 140

3,5-4

5 ... 6

6 ... 7

-

1

2

3

Встык без разделки кромок с присадкой

40 ... 70

80 ... 130

120 ... 160

3,5 ... 4

5 ... 6

6 ... 7

-

Автоматическая сварка

1

2

4

Встык с присадкой

80 ... 140

140 ... 240

200 ... 280

4

6 ... 7

7 ... 8

30 ... 60

20 ... 30

15 ... 30

1

2,5

4

Встык без присадки

60 ... 120

110 ... 200

130 ... 250

4

6 ... 7

7 ... 8

35 ... 60

25 ... 30

25 ... 30

Примечание. Диаметр присадочной проволоки 1,6 ... 2 мм; ток постоянный прямой полярности.

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки встык плавящимся электродом высоколегированных сталей в нижнем положении 

Толщина металла, мм

Подготовка кромок

Число слоев

Диаметр сварочной проволоки, мм

Сила тока, А

Скорость сварки, м/ч

Расход аргона,

л/мин

Автоматическая сварка

2

Без разделки

1

1

200 ... 210

70

8 ... 9

5

V-образная разделка под углом 50°

1

1

260 ... 275

44

8 ... 9

10

Тоже

2

2

330 ... 440

15 ... 30

12 ... 17

Полуавтоматическая сварка

4

8

Без разделки

V-образная разделка

1

2

1,0 ... 1,6

1,6 ... 2,0

160 ... 300

240 ... 360

-

-

6 ... 8

11 ... 15

Ориентировочные режимы дуговой сварки высоколегированных сталей без разделки кромок плавящимся электродом в углекислом газе 

Толщина металла, мм

Шов

Диаметр сварочной проволоки, мм

Вылет электрода, мм

Сила тока, А

Напряжение дуги,В

Скорость сварки, м/ч

Расход углекислого газа, л/мин

1

Односторонний

1

-

80

16

80

10 ... 12

3

Тоже

2

15

230 ... 240

24 ... 28

45 ...50

12... 15

6

Двусторонний

2

3

2

15

15

15 ... 20

250 ... 260

350 ... 360

380 ... 400

28 ... 30 30 ... 32 30 ... 32

30

30

-

12 ... 15

12 ... 15

-

8

То же

3

2

20 ... 25

15 ... 20

430 ... 450

420 ... 440

33 ... 35

30 ... 32

-

30

-

12 ... 12

10

»

3

25 ... 30

530 ... 560

34 ... 36

-

-

 Электроды для других способов сварки.

Сварку угольным электродом чаще применяют только при изготовлении тонкостенных неответственных конструкций. Возникает опасность науглероживания шва и повышения коробления изделий из-за малой концентрированности угольной дуги в качестве источника теплоты.

Большие перспективы в этой сфере у электронного луча. Возможность за один проход сварить без разделки кромок металл большой толщины с минимальной протяженностью околошовной зоны - важное технологическое преимущество способа. Но и здесь возможно образование в шве и околошовной зоне горячих трещин и локальных разрушений. Наличие вакуума, не только способствует удалению вредных примесей и газов, но и увеличивает испарение полезных легирующих элементов.

При глубоком и узком проваре часть газов способна удерживаться в шве растущими кристаллами и образовать поры. Аппаратура для электронно-лучевой сварки, как и сам процесс, отличается сложностью и дороговизной. Поэтому этот способ применяют только во время изготовления ответственных конструкций.

 


Время последней модификации 1274950456
Rambler's Top100 Рейтинг Сварка: сварочное оборудование сварочные электроды сварочная проволока ферросплавы