Сварка высоколегированных сталей и сплавов

На процесс сварки высоколегированных сталей большое влияние оказывает высокое содержание в их составе легирующих элементов. Высоколегированные стали содержат в своём составе 10-55% легирующих элементов. Высоколегированные сплавы содержат более 66% железа с никелем, либо боле 55% никеля, остальное приходится на долю других элементов и примесей.

Классификация высоколегированных сталей

ГОСТ5632 определяет около сотни марок высоколегированных сталей и более 20 марок высоколегированных сплавов. Некоторые марки высоколегированных сталей выпускаются по другим техническим условиям.

Классификация таких сталей происходит по структуре, системе легирования, свойствам и другим показателям.

По системе легирования высоколегированные стали разделяются на хромсодержащие, хром и никельсодержащие, хром и марганецсодержащие, хром, никель и марганецсодержащие, хром, марганец и азотсодержащие.

По своей структуре высоколегированные стали бывают мартенситные (1Х17Н2, 1Х12Н2ВМФ и др. марки), ферритные (12Х13, 08Х18Т1, 10Х13Н3 и др. марки), аустенитные (03Х17Н14М2, 12Х18Н9, 09Х14Н16Б и др. марки). О свариваемости этих сталей рассказано на страницах: сварка аустенитных сталей, сварка мартенситных сталей и сварка ферритных сталей.

Высоколегированные стали также подразделяются в зависимости от своих свойств на коррозионно-стойкие (нержавеющие), жаростойкие и жаропрочные.

Особенности и технология сварки высоколегированных сталей и сплавов

Дефекты, возникающие при сварке высоколегированных сталей и их предотвращение

По сравнению со сваркой низкоуглеродистых конструкционных сталей, у сварки сталей, содержащих большое количество легирующих компонентов, есть свои особенности. Обусловлены они тем, что у высоколегированных сталей коэффициент теплопроводности в 1,5-2 раза ниже, а коэффициент линейного расширения в 1,5 раза выше, чем у низкоуглеродистых.

При низком коэффициенте теплопроводности концентрация теплоты при сварке увеличивается, т.к. отвод теплоты замедлен. Из-за этого глубина проплавления свариваемого металла увеличивается. Высокий коэффициент линейного расширения становится причиной деформаций и напряжений при сварке.

Высокое содержание легирующих элементов влияет на свариваемость сталей, являясь причиной образования холодных трещин при сварке. К трещинам они более склонны, чем стали низкоуглеродистые.

Для предотвращения появления трещин и других дефектов в сварных швах, при сварке высоколегированных сталей применяют следующие технологические приёмы:

1. Формирование сварного шва с двойственной структурой: аустенит и феррит.

2. Уменьшение содержания в металле вредных примесей, таких как сера, фосфор, свинец, сурьма, висмут, которые снижают свариваемость металла.

3. При ручной дуговой сварке электроды выбираются с основным или смешанным типом защитного покрытия.

4. Уменьшение жёсткости свариваемой металлоконструкции также положительно влияет на её свариваемость и эксплуатацию.

Ручная дуговая сварка высоколегированных сталей

Для снижения риска развития трещин в сварных швах, свариваемые детали рекомендуется сваривать с зазором. При этом швы рекомендуется наплавлять тонкими электродами (диаметром не более 2мм), при наименьшей погонной энергии.

Предварительный местный или общий подогрев свариваемого изделий выполняют, в зависимости от структуры высоколегированной стали, от содержания углерода в ней, от толщины свариваемого металла и от жёсткости конструкции. К примеру, при сварке аустенитных сталей подогрев выполняют не во всех случаях, а при сварке мартенситных сталей подогрев необходим. Рекомендуемая температура подогрева 100-300°C.

Согласно ГОСТ10051, существует 49 типов покрытых электродов, используемых при ручной дуговой сварке высоколегированных сталей и сплавов. Каждый тип электродов может включать в себя несколько марок электродов. Режимы сварки для наиболее распространённых типов электродов даны в таблице на странице: "Сварка среднелегированных сталей Ч.1. Сварка теплоустойчивых сталей".

Сварка двухслойной (высоколегированной коррозионно-стойкой и низкоуглеродистой) сталей

Схема сварки двухслойной листовой стали показана на рисунке. Чаще всего, двухслойные листы состоят из низкоуглеродистой стали и слоя из коррозионно-стойкой высоколегированной стали, например, 08Х18Н10Т или другой.

Процесс сварки двухслойных листовых сталей происходит так же, как и процесс сварки обычной однослойной листовой стали. В большинстве случаев, выполнение сварного шва начинается со стороны низкоуглеродистого листа. После этого, наплавленный металл зачищается и происходит сварка верхнего, покрывающего листа.

Электроды, при сварке двухслойного металла, по химическому составу должны быть аналогичны свариваемому металлу. При использовании электродов аустенитных марок, рекомендуется выбирать постоянный сварочный ток обратной полярности.

Дополнительные материалы по теме: