Вход в систему Поиск по сайтуОтправить сообщение по электронной почте

Дугове зварювання та різання металів

 
   


Особливості зварювання легованих і високолегованих сталей

Подразделы материала "Особливості зварювання легованих і високолегованих сталей":
В контексте

Фізико-хімічні основи процесу зварювання високолегованих сталей.

Високолеговані сталі володіють підвищеними механічними властивостями, жароміцністю, хорошою окаліностойкості, стійкістю проти корозії і дії агресивного середовища. Застосування цих сталей у промисловості сильно зросло за останні роки. Найбільшого поширення набули сталі типу 18-8, які відрізняються стійкістю проти впливу повітря і кислот. Вони застосовуються для виготовлення конструкцій, що працюють при температурах до 600-650 o C, в окремих випадках (якщо термін експлуатації конструкції нетривалий) при більш високих температурах.

Схема міжкристалітної корозії в основному металі в результаті впливу зварювального нагрева
рис.1. Схема межкристаллической корозії в основному металі в результаті впливу зварювального нагрівання

При зварюванні стали 18-8 ділянки основного металу, розташовані по обидві сторони від шва, піддаються нагріву. У ділянках, які тривалий час знаходяться під впливом критичних температур (450-850 o C), може розвинутися межкристаллитная корозія (рис.1), яка полягає в тому, що прикордонні шари зерен під дією агресивного середовища втрачають свої початкові властивості. Це явище є результат збіднення прикордонних шарів зерен аустеніту хромом внаслідок випадання складних карбідів заліза і хрому по межах кристалів аустеніту.

З метою зменшення схильності сталі до міжкристалітної корозії зменшують вміст вуглецю в ній або скорочують час перебування металу в інтервалі температур 650-860 o C.

Діаграмма стану Fe-Cr-Ni-С
рис.2. Діаграма стану Fe-Cr-Ni-С (Cr = 18%; Ni = 8%; Fe = 74%)

З діаграми стану Fe-Cr-Ni-С (рис.2) видно, що в сталі, що містить 0,02-0,03% С, випадання карбідів не спостерігається. Крім того, для запобігання випаданню карбідів хрому стали легують титаном або ніобієм, які є більш активними карбідоутворювачами, ніж хром. Ці елементи пов'язують розчинився в аустеніт вуглець в стійкі карбіди, тому збіднення зерен аустеніту хромом не відбувається. Необхідно забезпечити певне співвідношення змісту титану (Ti) або ніобію (Nb) та вуглецю (С). Для цього повинна бути виконана умова Ti> 5 (С - 0,03)%, Nb> 6 (З -0,03) %, де 0,03 - межа розчинності вуглецю в аустеніт.

аустенітний шов аустеніто-феррітний шов
рис.3. Структура зварних швів
а - аустеніто-феритний шов; б - аустенітний шов

Підвищений вміст титану знижує загальну хімічну стійкість сталі.

Перевірку стійкості стали проти міжкристалітної корозії виробляють кип'ятінням зразків у різних розчинах, відповідно до вимог ГОСТ.

Вліяніе зміст фериту на механічні властивості швов.
рис. 4. Вплив зміст фериту на механічні властивості швів.

До зварних з'єднань із сталі типу 18-8 пред'являються підвищені вимоги. На якість зварних з'єднань істотно впливає режим зварювання. Надмірне збільшення напруги підсилює окислення хрому, титану, ванадію (феррітообразующіх елементів), тому що чим довше дуга, тим важче захистити зону зварювання від навколишнього повітря. Тому зварювання аустенітної сталі рекомендується проводити короткою дугою.

Збільшення зварювального струму при незмінній швидкості зварювання тягне за собою збільшення обсягу зварювальної ванни. При цьому спостерігається укрупнення зерен металу шва, що підвищує схильність до міжкристалітної корозії і утворення гарячих тріщин особливо в литих аустенітних сталях.

Підвищення швидкості зварювання, навіть при рівній погонною енергії призводить до збільшення швидкості кристалізації і подрібнення структури шва.

З вищевикладеного випливає, що погонна енергія значно впливає на властивості околошовной зони при зварюванні легованих і високолегованих сталей.

Властивості зварного з'єднання багато в чому залежать і від структури металу шва. У двофазному аустенітно-ферритно шві первинний ферит залягає у вигляді окремих пелюсток, основна маса якого утворюється усередині кристалів і лише невелика частина - на межі зерен. Випадання надлишкової фази, багатою хромом, буде відбуватися в місцях великого скупчення фериту, тобто усередині зерен. Агресивне середовище при цьому, проникаючи в глиб металу по границях зерен аустеніту, буде зустрічати стійкі (необедненние хромом) кристали аустеніту, надлишкова фаза з яких випала всередину кристала (рис.3).

Товщина прошарків з карбідів Cr і Fe між зернами аустеніту зменшиться, і стійкість таких швів проти міжкристалітної корозії і гарячих тріщин підвищиться в порівнянні з чисто аустенітних швами.

Наявність фериту (альфа-фази) в аустенітної шві змінює механічні властивості сталі (рис. 4).

Структурная діаграма зварних швів (Шеффлер)
рис.5. Структурна діаграма зварних швів (Шеффлер)
Е н - еквівалентний вміст нікелю (Ni + 30% C + 0,5% Mn); Е х - еквівалентний вміст хрому (Cr + Mo + 1,5% Nb)

Зміст фериту в зварних швах можна визначити розрахунковим шляхом, користуючись діаграмою (мал. 5) або за допомогою спеціального приладу - феррітометра.

Твердість структурних складових
Структура Твердість НВ
Ферит 80-120
Перліт зернистий 160-190
Аустеніт 170-220
Перліт пластинчастий 190-230
Перліт сорбітообразний 230-260
Сорбіт 270-320
тростит 330-400
Тростомартенсіт 400-600
Мартенсит 640-760
Цементит 820

Вибір параметрів ручного дугового зварювання.

Розроблена велика кількість марок електродів, що дозволяють успішно зварювати майже всі високолеговані сталі. Ці електроди мають фтористо-кальцієве покриття і застосовуються при зварюванні постійним струмом зворотної полярності у всіх просторових положеннях.

Хромонікелеві сталі володіють високим питомим електричним опором (у 5 разів більшим, ніж у низьковуглецевих сталей), низькою теплопровідністю, чутливі до перегріву, тому для їх зварювання застосовують знижені режими, а саме:

Діаметр електрода, мм 2 2,5 3 4 5
сила струму, А 30-40 40-60 60-90 90-140 140-180

З тієї ж причини довжина електрода береться меншою, ніж при зварюванні маловуглецевої сталі.

Для зварювання хромистих нержавіючих сталей можуть застосовуватися ті ж електроди і режими, що і для зварювання хромонікелевих сталей.

Внимание! © X51.project 2007-2017гг.
Дозволяється копіювання та інше використання матеріалів сайту при умові встановлення гіперпосилання, не забороненої до індексації пошуковими системами, на матеріал або головну сторінку сайту Дугове зварювання та різання металів.
 
Вверх | Дугове зварювання та різання металів | Администрирование | Контакты | Поиск | Карта раздела