Сварка среднелегированных сталей Ч.1 Сварка теплоустойчивых сталей

Особенности сварки среднелегированных сталей, общие сведения

Среднелегированные стали содержат в своём составе 2,5-10% легирующих элементов и подразделяются на теплоустойчивые, высокопрочные и другие группы сталей и у каждой из них свои особенности при сварке. В данной статье рассказывается о сварке среднелегированных теплоустойчивых сталей.

Среднелегированные стали широко используются при изготовлении металлоконструкций, работающих в различных условиях. Например, работающие под воздействием высоких или низких температур, или под действием ударных и знакопеременных нагрузок, а также работающие в различных агрессивных средах и в других тяжёлых условиях.

При сварке данного вида сталей существует достаточно высокий риск образования холодных трещин при сварке, часто формируются закалочные структуры. В некоторых случаях возникает перегрев зоны термического влияния.

Повышенное содержание легирующих элементов снижает свариваемость сталей. Влияние легирующих элементов на свариваемость при сварке среднелегированных сталей сказывается сильнее, чем при сварке низколегированных сталей. Но это не единственный фактор, на свариваемость также влияет и толщина свариваемого металла.

При ручной дуговой сварке, для сваривания среднелегированных сталей применяют электроды с основным защитным покрытием. Сварку выполняют, выбрав постоянный сварочный ток обратной полярности. При сварке наплавляют многослойные швы по каскадной или блочной схеме, подробнее об этом на странице: "Технология ручной дуговой сварки Ч.3. Техника ручной дуговой сварки". При этом, между выполнением каждого слоя не рекомендуется допускать большие промежутки времени.

Перед сваркой выполняют предварительный подогрев свариваемого металла до температуры 150°C. Подогрев снижает вероятность появления дефектов в сварных швах (трещин) и формирования закалочных структур. Перед началом сварки электроды необходимо прокалить, а сварные кромки необходимо очистить от ржавчины, масел, воды, окалины, грязи.

Сварка среднелегированных сталей марок 20ХГСА, 25ХГСА, 30ХГСА, 30ХГСНА

Для сварки сталей 20ХГСА, 25ХГСА, 30ХГСА, 30ХГСНА применяют следующие типы электродов: ЦЛ-14, ЦЛ-18-63, ЦЛ-30-63, НИАТ-3М, УОНИ-13/85. Режимы сварки для данных типов электродов приведены в таблице ниже. При сварке электрическая дуга должна быть как можно более короткой. После окончания сварки соединения должны проходить термическую обработку для обеспечения высоких механических свойств. Для этого стали подвергают закалке при температуре 880°C. Для того, чтобы избежать деформаций и напряжений при сварке, выполняют низкотемпературный отпуск.

Режимы сварки среднелегированных сталей

Режимы сварки среднелегированных конструкционных и теплоустойчивых сталей выбираются, исходя из типа применяемого электрода. По таблице ниже можно выбрать режимы для ручной дуговой сварки при использовании наиболее распространённых типов электродов для сварки данных сталей:

Технология сварки теплоустойчивых среднелегированных сталей

Теплоустойчивые стали применяются для сварки металлоконструкций, которые должны сохранять свою работоспособность под воздействием высоких температур (400-600°C) и под действием высокого давления газа или пара (до 30МПа).

Такая группа сталей имеет склонность к образованию трещина в зоне термического влияния. Для того чтобы уменьшить риск их возникновения, перед сваркой выполняют предварительный подогрев свариваемого металла до температуры 200-400°C, а после окончания сварки сварное соединение подвергают высокому отпуску, нагревая его до 710°C, выдерживая при этой температуре, и медленно охлаждают. В некоторых случаях проводят отжиг при температуре 670-800°C.

Сварка теплоустойчивых сталей марок 12МХ и 20МХЛ

Металлоконструкции из сталей марок 12МХ и 20МХЛ способны сохранять свою работоспособность при повышении температуры до 550°C. Для их сварки используют электроды типа ЦЛ-14. Режимы сварки электродами данного типа представлены в таблице, выше по тексту. Перед сваркой свариваемые детали из стали 12МХ предварительно подогревают до температуры 200°C, а из стали 20МХ - до 300°C. После окончания сварки сварные соединения подвергают низкотемпературному отпуску при температуре 710°C.

Сварка теплоустойчивых сталей марок 34ХМ и 20Х3МВФ

Сварные изделия из сталей марок 34ХМ и 20Х3МВФ предназначены для работы при температурах, достигающих 470°C. Для их сварки применяют электроды ЦЛ-30-63.

Перед сваркой выполняют предварительный подогрев свариваемого металла. Для стали 34ХМ температура подогрева составляет 350°C, а для стали 20Х3МВФ - 400°C. После сварки сварные соединения проходят термическую обработку: сталь 34ХМ подвергают отпуску при температуре 600°C, а сталь 20Х3МВФ отпускают при 680°C.

Сварка изделий из сталей 20ХМФ, 20ХМФЛ, 12Х1М1Ф

Сварные соединения из сталей марок 20ХМФ, 20ХМФЛ, 12Х1М1Ф способны сохранять свою работоспособность при повышении температуры до 570°C. Их сваривают электродами типа ЦЛ-20-63. После окончания сварки рекомендуется выполнять термическую обработку - высокотемпературный отпуск при температуре 700-740°C в течение 3ч.

Сварка изделий из сталей 15ХМФКР и 12Х2МФБ

Изделия из сталей обладают большой теплоустойчивостью, они способны сохранять эксплуатационные свойства, работая при температурах до 600°C. Для их сварки выбирают электроды типа ЦЛ-26М-63, режимы сварки для которых приведены в таблице выше.

При сварке электрическая дуга должна быть как можно более короткой. Перед сваркой обязателен предварительный подогрев, а во время сварки - сопутствующий. Температура подогрева - 400°C. После окончания сварки соединение подвергают высокотемпературному отпуску при температуре 740-760°C.

Сварка сталей Х5М и 15Х5МФА

Теплостойкие стали марок Х5М и 15Х5МФА предназначены для работы под воздействием агрессивных сред и высоких температур (450°C). Для их сварки применяют электроды марок ЦЛ-17-63.

Сварку выполняют с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 400°C. После сварки необходим высокотемпературный отпуск при температуре 760°C в течение 3ч.

Сварка теплоустойчивых сталей покрытыми электродами

Сварку выполняют при таких же режимах, как и сварку низколегированных конструкционных сталей. При сварке таких сталей очень важно хорошо проварить корень шва. Поэтому, первый слой наплавляют электродами малого диаметра, 2-3мм. Для большинства электродов необходимо применять постоянный ток обратной полярности.

Техника сварки среднеуглеродистых теплоустойчивых сталей такая же, как и техника сварки низкоуглеродистых сталей. При наплавке сварных швов из множества слоёв используют каскадный способ сварки, не охлаждая при этом каждый отдельно выполненный слой.

Газовая сварка теплоустойчивых сталей

При газовой сварке теплоустойчивых сталей, рекомендуемая мощность сварочного пламени составляет 100л/ч, из расчёта на 1мм толщины свариваемого металла. Для сварки используют нормальное (восстановительное) сварочное пламя.

В качестве присадочного материала используется сварочная проволока для газовой сварки следующих марок: Св-08ХМФА, Св-10ХМФТ, Св-10Х5М, Св-18ХМА. Марку проволоки выбирают, исходя из марки свариваемого металла. Допускается применения других марок проволоки.

Для того, чтобы при газовой сварке избежать выгорание легирующих элементов, на свариваемые кромки необходимо нанести тонким слоём расплавленный металл, а затем, разделку быстро заполняют расплавленным металлом. Расплавление присадочного металла при сварке должно происходить в жидкой ванне

Газовая сварка трубопроводов выполняется с предварительным подогревом. Подогрев осуществляется той же, горелкой, которой и производится сварка металла. Техника сварки теплоустойчивых сталей такая же, как и техника сварки низкоуглеродистых конструкционных сталей. После сварки рекомендуется провести термообработку сварного соединения. Для этого можно применить газовую сварочную горелку более высокой мощности. Её мощность определяется диаметром свариваемой трубы, толщины её стенок и другими факторами.

Далее рекомендуем ознакомиться со статьёй: "Сварка среднелегированных сталей Ч.2 Сварка высокопрочных сталей", которая является продолжением данной статьи.

Дополнительные материалы по теме: