Сварка никелевых хладостойких сталей (типа 06Н6, 06Н9); сварка средне-углеродистых низколегированных высокопрочных сталей (30ХГСА, 30ХГСНА и др.); сварка высокохромистых сталей.

Для сварки плавлением низкоуглеродистых низко- и средне-легированных теплоустойчи­вых сталей характерны две особенности.

Перваязаключается в том, что эти стали содержат элементы (хром, молибден, ванадий, вольфрам и др.), дающие стойкие карбиды и снижающие активность углерода в этих сталях. Это значит, что в сварных соединениях таких сталей с аустенитными швами при нагреве диффузионная неоднородность будет развиваться менее активно, чем при контакте аусте­нитных швов с нелегированными сталями. При сварке этих сталей можно ограничиться со­держанием в металле шва 25—40 % Ni. В то же время, учитывая влияние никеля на химиче­скую неоднородность в участке сплавления, вызванную образованием промежуточных сплавов за счет проплавления, а также рациональность унификации типов присадочных материалов при сварке низко- и среднелегированных низкоуглеродистых теплоустойчи­вых сталей, целесообразно остановиться для этого случая на металле шва с 40 % Ni, тем бо­лее если в этом металле будут содержаться такие активные карбидообразующие элементы, как молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, титан, снижающие активность углерода в раство­ре и требующие увеличения содержания никеля, повышающего активность углерода.

Вторая особенность,с которой надо считаться при сварке теплоустойчивых сталей, заключа­ется в том, что эксплуатация сварных соединений происходит при повышенных температурах (450—600°С) в течение очень длительного времени (сотен тысяч часов), т. е. в условиях, опре­деляющих развитие диффузионных процессов и образование в участке сплавления химиче­ской и структурной неоднородностей. Поэтому с большим вниманием следует относиться к развитию диффузионной неоднородности в сварных соединениях рассматриваемого типа.

Н. В. Кириличев обследовал более 430 тыс. стыков труб из сталей 15Х5М и 12Х2М1 с металлом шва типа 10Х25Н13Г2 и 06Х25Н40М7Г2, работавших при температуре от 400 до 550°С. Было отмечено, что все сварные соединения имели вполне удовлетворительную экс­плуатационную надежность. Однако в сварных соединениях с металлом шва типа 10Х25Н13Г2 в 0,16 % случаев появились трещины, в то время как на стыках с металлом шва типа 06Х25Н40М7Г2 их практически не было (0,005 % случаев).

В целях экономии сварочных материалов с высоким содержанием никеля ими можно наплавлять только кромки свариваемых теплоустойчивых сталей, а последующую сварку — заполнение разделки осуществлять аустенитными присадочными материалами с мень­шим содержанием никеля. Высокая работоспособность сварных соединений стали 12Х1МФ и хороший комплекс свойств при высоких температурах эксплуатации достигается при наплавке кромок свариваемой стали электродами, дающими металл типа 08ХН60Г7М7Т, а сварку и заполнение разделки осуществлять электродами, дающими металл шва типа 11Х15Н25М6АГ2. Для более легированной теплоустойчивой стали 15Х5М оправданной должна быть наплавка кромок металлом типа 06Х25Н40М7Г2 и сварка материалами, дающими металл шва типа 10Х25Н13Г2. По затрате никеля это близко к использованию для сварки без наплавки кромок материалов, дающих металл шва с 25 % Ni (например, типа 10Х15Н25М6), а по надежности работы, определяемой стойкостью к образованию диффузионной неоднородности в зоне сплавления, первый вариант предпочтительнее.

2. Сварка хладостойких никелевых сталей 06Н6 и 06Н9 с образованием аустенитных швов также связана с некоторыми особенностями.

Во-первых, высокое содержание никеля в свариваемой стали и низкое содержание угле­рода создают предпосылки для уменьшения ширины мартенситного участка в зоне про­плавления и смешения.

Во-вторых, эксплуатация сварных соединений происходит без нагрева, и диффузионная неоднородность в зоне сплавления не развивается, а свойства определяются только проплавлением и образованием сплавов смешения.

В-третьих, низкие температуры эксплуатации (-196 °С) могут привести к распаду не­достаточно устойчивого аустенита как в металле шва, так и в зоне проплавления и смеше­ния, поэтому аустенитные швы должны быть стабильно аустенитными. Повышенная ста­бильность аустенита в металле шва определяет также повышение стабильности аустенита в зоне сплавления (смешения) и соответственно уменьшение ширины мартенситного участка.

Для сварки высокохромистых сталей как коррозионно-стойких, так и жаропрочных аусте­нитные присадочные материалы находят широкое применение. Аустенитные швы, полученные при сварке жаропрочных высокохромистых сталей типа 13X11Н2В2МФ, позволяют не произ­водить после сварки термическую обработку. Сварка коррозионно-стойких высокохромистых сталей аустенитными швами позволяет получить металл шва с высокой вязкостью, в то время как при использовании для сварки электродов, дающих высокохромистый металл шва, шов обладает низкой ударной вязкостью.

3. Особенности сварки высокохромистых сталей с получением аустенитных швов следующие.

Первая,связана она с тем, что изменение содержания никеля в металле шва в широких пределах дает для сталей с 17 и 25 % Сr в металле зоны сплавления сплавы аустенитно-ферритные, или для сталей с содержанием хрома 13 % — аустенитно-мартенситноферритные и ферритно-мартенситные. В связи с этим для сварки высокохромистых сталей нецелесообразно применять швы с очень высоким содержанием никеля. Обычно содержание никеля в шве ограничено 25 %.

Вторая особенностьсварки связана с тем, что высокое содержание хрома в свари­ваемой стали сильно снижает активность в ней углерода, приближая се к активности угле­рода в металле шва, легированном 20—25 %Ni. В результате нагрев таких сварных соеди­нений не связан с активным перемещением углерода на границе сплавления. Это обстоя­тельство также позволяет ограничить содержание никеля в металле шва 25 %. Часто для сварки высокохромистых жаропрочных сталей применяют электроды, дающие металл шва типа Х16Н25М6, для сварки коррозионно-стойких высокохромистых сталей — электроды, дающие металл шва типа Х23Н18 и даже 08Х17Н10.

Рекомендации по сварке разнородных сталей приведены в табл. 5.1

Таблица 5.1 Рекомендации по сварке разнородных сталей