Способы сварки. Технологические режимы и приемы. Технология сварки высоколегированных сталей такая же, как и углеродистых конструкционных сталей

Технология сварки высоколегированных сталей такая же, как и углеродистых конструкционных сталей. Вместе с тем имеется ряд специфических особенностей, присущих только этой группе материалов. Пониженная теплопроводность и высокий коэффициент линейного расширения обусловливают усиленное коробление конструкций и узлов из высоколегированных сталей и сплавов. Поэтому для из сварки применяют режимы, которые характеризуются минимальной концентрацией нагрева. В этом смысле лучшие результаты дает механизированная сварка под флюсом и в среде защитных газов.

Аустенитные стали и сплавы обладают большим электрическим сопротивлением. Это обуславливает более высокий коэффициент наплавки аустенитной проволоки по сравнению с этим коэффициентом для низкоуглеродистой. Поэтому необходимо выполнять их сварку при уменьшенном вылете электрода, уменьшают также скоростьподачи проволоки при механизированной сварке.

При одной и той же силе тока глубина провала аустенитной стали больше, чем углеродистой. Поэтому для получения заданной глубины провара снижают величину тока на 10-15%.

Высоколегированные сварочные проволоки и электродные стержни содержат титан, ниобий, хром и другие элементы, обладающие большим химическим сродством к кислороду и азоту. Поэтому сварку высоколегированных сталей и сплавов необходимо выполнять короткий дугой без колебаний конца электрода. Такая технология позволяет уменьшить угар элементов и в значительной мере предотвратить загрязнение металла шва оксидными и нитридными включениями, сохранить постоянство химического состава металла шва. С этой точки зрения преимущественно снова остается за механизированной сваркой.

Ряд дополнительных специфических требований характерен для коррозионностойких сталей. В частности, при сварке не допускается попадания брызг присадочного металла или металлической ванны на основной металл. В месте приварки брызг обычно образуются очаги межкристаллитной коррозии или коррозионного растрескивания. По этой же причине запрещается возбуждать дугу на основном металле шва. Особое внимание необходимо обращать на крепления сварочного кабеля к свариваемой конструкции. При плохом контакте сталь подгорает, подплавливается, нередко обогащаясь в этом месте медью. Это также потенциальные очаги коррозионного разрушения и межкристаллитной коррозии.

Складки на поверхности шва, углубления между чешуйками, щели или непровары в корне шва при воздействии агрессивной среды могут явиться возможными очагами сосредоточенной и щелевой коррозии. В связи с этим в сварных конструкциях их коррозионностойких сталей, если корень шва соприкасается с агрессивной средой, совершенно недопустимы стыковые соединения в замок или на остающейся подкладке. В данном должно быть отдано предпочтение стыковым соединениям с полным проваром корня шва. Если доступ к корню шва затруднен или невозможен, необходимо ориентироваться на газоэлектрическую сварку с расходуемыми вставками и полным их расплавлением.

Во избежание усиленной коррозии остатки шлаковой корки на поверхности швов и основного металла после сварки должны быть тщательно удалены. Очистка пневматическим зубилом и другими способами, при которых образуются вмятины и забоины, нежелательна. В этих местах может произойти коррозионное растрескивания металла.

Из сказанного следует, что получение надежно работающих конструкций и узлов из высоколегированных сталей и сплавов требует от сварщиков весьма тщательного и грамотного к ним подхода. Технологию сварки необходимо назначать с учетом всех возможных условий эксплуатации сварных соединений. Конструировать изделия из высоколегированных сталей и сплавов следует с учетом конкретной возможной технологии их сварки.

Сварка под флюсом. Применение сварки под флюсом обусловлено рядом существенных преимуществ ее перед ручной сваркой. При сварке под флюсом, можно получить швы практически любой длины без перерывов. При этом резко уменьшается число кратеров. Возможность образования кристаллизационных трещин в кратерах значительно выше, чем на углеродистых.

Большое значение имеет постоянство условий сварки под флюсом и, как следствие, постоянство химического состава и свойства металла шва. Это очень важно в отношении высоколегированных сталей и сплавов, потому что незначительное изменение химического состава металла шва может привести к образованию в нем кристаллизационных трещин или существенному ухудшению его коррозионных или жаропрочных свойств. Например, повышение в металле аустенитного шва количество углерода на 0,02-0,03% в ряде случаев может привести к потере его коррозионной стойкости, а повышение содержания кремния на 0,2-0,3% может быть причиной образования кристаллизационных трещин.

Сварка под флюсом дает возможность получать гладкие швы практически без чешуек с плавным переходом к основному металлу. Такие швы отличаются более высокой коррозионной стойкостью.

Техника сварки под флюсом высоколегированных сталей не отличается от техники сварки обычных углеродистых сталей.

К числу этих особенностей относится преимущественное использование постоянного тока. Это вызвало тем, что для сварки высоколегированных сталей и сплавов применяют фторидные и высокоосновные бесфтористые флюсы, сварка под которыми на переменном токе затруднена. Сварку под фторидными флюсами независимо от их окислительной способности производят постоянным током обратной полярности, а под высокоосновными бесфтористыми флюсами – постоянным током прямой полярности.

Сварку под флюсом высоколегированных сталей и сплавов выполняют швами относительно небольшого сечения, что предопределило преимущественное использование в этом случае тонкой проволоки. Наиболее широко применяют проволоку диаметром 2-3 мм, в то время как при сварке углеродистых сталей предпочтительна более толстая проволока. В связи с этим при сварке высоколегированной проволокой приходится значительно уменьшать вылет электрода.

Проволока из аустенитных сталей и сплавов прочих равных условиях плавится быстрее, чем обычная низкоуглеродистая проволока.

Температура плавления аустенитных сталей и сплавов 50-150˚ С ниже, чем обычных углеродистых. Для получения провара такой же глубины, величину тока следует уменьшить на 10-30%.

При механизированной сварке сталей необходимо обращать на состояние токоподводящих мундштуков. Из-за более высокого коэффициента мундштуки быстро изнашивается. Нарушается электрический контакт и ухудшается формирование шва; возможно образование дефектов типа непроваров, подрезов.

Для сварки под флюсом используются почти все сварочные проволоки, предусмотренные ГОСТ 2246.

Высоколегированные жаропрочные стали и сплавы сваривают в основном под фторидными безокислительными флюсами АНФ-1П, АНФ-5, АНФ-8, АНФ-24, 48-ОФ-6, а также окислительными бескремнистыми флюсами АНФ-17 и АНФ-22. Для сварки коррозионностойких сталей наибольшее применение получили низкокремнистые флюсы АН-26, 48-08-10 и АНФ-14. Поэтому во избежание образования пор в швах их необходимо прокаливать непосредственно перед сваркой.

Дуговая сварка. Высоколегированные стали и сплавы вручную сваривают так же, как и обычные конструкционные стали. Имеется ряд особенностей, главные из которых: преимущественное применение электродов с фтористо-кальциевым покрытием; сварка на постоянном токе полярности; сварка короткой дугой без поперечных колебаний конца электрода; сварка сравнительно короткими электродами на небольших токах.

В соответствии С ГОСТ 9466 и 10052 типы электродов для сварки высоколегированных сталей и сплавов обозначаются индексами Э, ЭАФ, ЭФ и ЭА.

Режимы сварки высоколегированных сталей и сплавов аустенитными электродами назначают с таким расчетом, чтобы отношение величины тока к диаметру электрода не превышало 25-30 А/мм. При сварке аустенитными электродами в вертикальном или потолочным положении силу тока уменьшают на 10-30% по сравнению с этим параметром при сварке в нижнем положении.