Сварка теплоустойчивых сталей


Каждый из типов стали предполагает применение разных режимов сварки, использование определенных сварочных материалов, способов сваривания. Обуславливается это свойствами и составом стали: процесс сваривания зависит от содержания легированных элементов, показателей плавкости металла, его жаростойкости и пр.

Отдельной группой стоят теплоустойчивые стали, требующие от сварщика применения специфических материалов и способов. Сварка теплоустойчивых сталей требует учитывать такую особенность этого типа металла, как возможность длительно работать при высоких температурах, вплоть до 600 градусов.  

 

Виды теплоустойчивых сталей.

Сразу отметим, что виды теплоустойчивых сталей определяются по содержанию в них молибдена и хрома, а также других добавок. Так выделяют две группы таких сталей:

  • низколегированные хромомолибденовые стали (перлитные) – их рабочая температура может достигать 550 градусов.
  • хромомолибденованадиевые стали – допускается температура до 600 градусов.

 

Отметим, что обычно такие стали применяются для изготовления паропроводов, турбин и котлов. Так как эти стали способны выдерживать большие температуры в течение длительного времени – до 10 лет. Сварка теплоустойчивых сталей производится с учетом их свойств и характеристик. Важными в этом случае являются показатели жаростойкости, длительности прочности, сопротивления ползучести, стабильности свойств (заметим, что при постоянных нагрузках такие стали не должны значительно деформироваться).

Этими свойствами теплоустойчивые стали наделяются благодаря содержанию в них хрома, молибдена и ванадия. В процентном соотношении их доля составляет:

  • хром – от 0,5 процента и не более 2 процентов;
  • молибден – его доля не должна превышать диапазона 0,2-1 процента;
  • ванадия должно быть меньше всего – не более 0,1-0,3 процента.

 

Также в такие стали часто вводят и другие добавки в небольших количествах, например, редкоземельные элементы и пр. Высокие показатели механических свойств у такого типа стали возможны благодаря предварительно термообработке: ее поддают нормализации, закалки и высокотемпературному отпуску.

 

Свариваемость сталей, отличающихся теплоустойчивостью.

Отношение стали к расплавлению, обработке и кристаллизации определяет ее физическую свариваемость. В случае с теплоустойчивыми металлами при сварочных работах не возникает существенных сложностей, благодаря тому, что в процессе используются современные технологии и материалы, обеспечивающие высокую стойкость шва к образованию впоследствии горячих трещин. Также современная сварка позволяет наделить изделия из теплоустойчивых сталей довольно высокими показателями работоспособности.

Другое дело технологическая свариваемость, которую иногда специалисты называют тепловой. Тут процесс осложняется тем, что металл становится более хрупким, появляются неустойчивые структуры в сварном соединении. Образовавшиеся хрупкие структуры могут впоследствии привести к тому, что конструкция разрушиться из-за появления холодных трещин. Причем этот процесс возможен как сразу по окончанию сварочных работ, так и через какой-то промежуток времени, т.е. в ходе эксплуатации.

Появление холодных трещин во многом обуславливается составом стали. Так,  известно, что хромомолибденовые стали менее склонны к образованию таких трещин, особенно в сравнении с  хромомолибденованадиевыми.

Также стоит отметить, что причиной холодных трещины, которые появляются со временем (в процессе эксплуатации изделий), является присутствующий подвижный водород.

Для того чтобы избежать риска появления холодных трещин, а, соответственно, в целом улучшить показатели свариваемости теплоустойчивых сталей, детали из такого металла перед началом сварочного процесса поддают подогреву местному или общему. Этот процесс сказывается на скорости охлаждения стали (а именно ведет к ее уменьшению), кроме того, значительно снижается напряжение, что влияет на образование мартенсита.

 

Термокинетическая диаграмма теплоустойчивой стали

 

В процессе подогрева таких сталей водород убирается из сварного шва, что позволяет повысить показатели деформационной способности соединения.

Но следует учитывать, что подогрев теплоустойчивых сталей должен производиться в строго допустимом диапазоне температур. Меньшие температуры ведут к тому, что закалочные структуры не исчезают, а более высокие снижают длительность прочности соединения и ударную вязку стали.

 Изменение структуры теплоустойчивой стали после термообработки

Стоит также обратить внимание на то, что стали большой толщины защищают от появления холодных трещин с помощью выдержки готового изделия (по окончанию процесса сварки) в диапазоне температур 150-200 градусов Цельсия. Выдержка осуществляется на протяжении нескольких часов.

В процессе сваривания изделий из стали, отличающейся высокой теплоустойчивостью, важно помнить выше перечисленные особенности. Кроме того, следует придерживаться и общих рекомендаций по свариванию, а именно:

  1. Производить предварительную зачистку, подготовку кромок независимо от способа дуговой сварки.
  2. Тепловые режимы должны быть постоянными.
  3. Обеспечивать надежную защиту сварочной ванны.
  4. Соблюдать режимы подогрева стали и других типов термической обработки швов.
  5. Использовать электроды, предназначенные для работы с такими сталями.

 

Соблюдение этих общих рекомендаций сделает процесс сваривания проще, а результат – качественнее. 

Читайте также:

Сварка цветных металлов и их сплавов – довольно востребованная операция в наши дни, когда именно такие материалы часто используется для изготовления современной техники  и оборудования. Сварочные работы с подобными металлами требуют применения особых технологий и технических приемов, вытекающих из химических и физических характеристик металлов и их сплавов. 

Сварное соединение – это соединение, с помощью которого две детали одной конструкции или одного изделия становятся одним целым при помощи сварки. Различают различные виды сварных соединений, каждый из которых имеет свои отличительные особенности. Знание этих особенностей и позволяет добиться самого высокого качества получаемого изделия.

Электродуговая сварка, будь-то ручная, полуавтоматическая или автоматическая, осуществляется посредством сварочной электрической дуги, которая возникает между электродом и свариваемым металлоизделие, благодаря питанию током разного рода. Какие виды дуги существуют, и что она собой представляет, расскажем в этой статье. 

Рекомендовано: