Электроды для сварки высоколегированной стали

Обновлено: 27.04.2024

Для улучшения физико-механических характеристик стали производят ее легирование. Легирование стали — это добавление в состав стали различных добавок. В качестве добавок используются хром, никель, вольфрам, ванадий, титан, молибден, кремний и другие элементы. В зависимости от содержания добавок стали бывают:

низколегированные (≤ 2,5%);
среднелегированные (≤ 10 %);
высоколегированные (от 10 до 50 %).

Высоколегированные стали

Высоколегированные стали применяют в различных сферах промышленности и хозяйства. Чаще всего они используются в нефтяной и химической отрасли, энергетике. Широко используются такие стали в конструкциях, работающих в условиях агрессивной среды и большого перепада температур.

По своим свойствам различают два основных вида высоколегированных сталей:

Наряду с содержанием добавок, высоколегированные стали классифицируются также по типу их внутренней структуры. Структуры их разнообразны и зависят от содержания основных элементов. При этом различают стали:

Существуют также высоколегированные стали со смешанной структурой. Например, феррит-аустенитные.

Наиболее распространенный вид высоколегированных сталей — это стали со структурой аустенит. Основными составляющими таких сталей являются никель (до 8%) и хром (≥18%). Изменением состава других добавок получают высоколегированные стали с необходимыми свойствами. При этом хром обеспечивает жаростойкость и устойчивость к коррозии, а никель делает сталь более пластичной и увеличивает жаропрочность.

Кроме того, для повышения жаропрочности в состав вводят вольфрам, ванадий, а для устойчивости к коррозии (нержавейка) в состав стали вводят титан, молибден.

Особенности сварки

По сравнению со сваркой других видов стали, сварка высоколегированных сталей имеет свои особенности. Это связано с тем, что стали такого вида имеют сниженный коэффициент теплопроводности и повышенный коэффициент линейного расширения. В результате того, что отвод тепла замедлен, увеличивается глубина проплавления основного слоя. А из-за большого коэффициента линейного расширения могут возникать деформации и трещины.

Для предотвращения трещин и других дефектов сварного шва рекомендуется:

Формировать шов с двойной структурой (аустенит и феррит). При этом для жаростойких и жаропрочных сталей количество феррита в шве должно быть в пределах 3-5%, а для коррозийно-устойчивых количество феррита может достигать 15-25%.
Снижать количество вредных примесей (сера, фосфор, свинец и т. п.), которые ухудшают свариваемость металла. Для этого надо использовать режимы с уменьшенным количеством основного материала, а свариваемые стали и материалы электродов должны содержать минимум вредных примесей.
Для обеспечения минимального насыщения шва газами при сварке надо использовать постоянный ток обратной полярности.
При сварке покрытыми электродами поддерживать короткую дугу и вести сварку без поперечных колебаний.
Правильно выбирать тип электродов с фтористокальциевыми покрытиями, уменьшающими угар легирующих элементов. Для помощи в выборе типа электрода существуют специальные таблицы. В таких таблицах для различных типов высоколегированных сталей рекомендуется использование соответствующих марок электродов.
Уменьшать влияние на шов силового фактора, включающего воздействие термических сил, деформации усадки и жесткости крепления кромок. С этой целью необходимо ограничивать ток сварки, заполнять разделку швами небольшого сечения и использовать разделки необходимой формы.

В зависимости от структуры стали, содержания в ней углерода, толщины деталей и жесткости конструкции может потребоваться подогрев свариваемых деталей.

Например, при сварке мартенситных деталей подогрев необходим во всех случаях, а для деталей со структурой аустенит такой подогрев требуется не всегда. Температура подогрева выбирается в пределах от 100 до 300 °С.

Технология ручной дуговой сварки

Подготовка к сварке:

Кромки свариваемых изделий подготавливают механическим способом. Допускается также резка плазменным, газофлюсовым или электродуговым методами. При использовании огневых типов резки необходима механическая обработка кромок на глубину 2-3 мм.
Вид стыка кромок зависит от толщины изделий. При толщине более 4 мм снимается фаска под углом в 45°, а при толщине более 8 мм фаска снимается под углом в 30°. При толщинах соединяемых изделий до 10 мм зазор между кромками составляет 1 мм, а при больших толщинах зазор может быть увеличен до 1,5-2,5 мм.
После снятия фасок свариваемые кромки зачищают от окалины на 20 мм и обезжиривают.
Сборка стыков производится в стандартных приспособлениях или в прихватках. К качеству прихваток предъявляются те же требования, что и к сварному шву. Нельзя ставить прихватки в местах пересечения швов.

Оборудование

При выполнении ручной электродуговой сварки используется следующее оборудование:

Сварочный аппарат включает в себя источник питания для создания электрической дуги. Особенностью аппаратуры для сварки высоколегированных сталей является то, что она производится постоянным током с обратной полярностью. Поэтому в качестве источника питания для такой сварки могут служить генератор постоянного тока или выпрямитель (инвертор).

Генератор постоянного тока вырабатывает постоянное напряжение за счет преобразования механической энергии в электрическую. Выпрямитель обычно включает понижающий трансформатор и полупроводниковую схему, преобразующую переменный ток в постоянный. Часто в качестве источника постоянного тока используются инверторы. В таких приборах производится двойное преобразование электроэнергии, что позволяет получить более стабильное выходное напряжение.

Примерная стоимость инверторных источников тока на Яндекс.маркет

Кроме источника питания в состав сварочного аппарата входят панель управления, соединительные провода, сварочный электрод, держатель электрода винтового или зажимного типа.

В качестве приспособлений сварщик использует защитную маску, фильтрующую УФ- и ИК-излучения дуги, респиратор для защиты органов дыхания и спецодежду.

В набор ручного инструмента входят молоток, зубило, металлическая щетка, сумка для переноски инструмента и электродов.

Процесс сварки

Главная особенность сварки высоколегированных сталей — это требование ввода в основной материал малой погонной энергии.

Выполнение этого требования достигается за счет:

Короткой дуги.
Отсутствия поперечных колебаний.
Высокой скорости движения сварочной дуги без перерывов и повторения нагревов одного и того же места.
Использования минимально возможных режимов силы тока.

Для выбора режима силы тока имеются специальные таблицы. Например, для сварки аустенитных сталей толщиной до 2 мм электродом диаметром 2 мм рекомендуется сварочный ток силой от 20 до 50 А, а для сварки деталей толщиной от 8 до 12 мм электродом в 4-5 мм сварочный ток должен быть порядка 85-160 А.

В начале сварки дугой прогревают кромки и образуют сварочную ванну. Далее дугу равномерно перемещают по стыку. При этом необходимо следить за глубиной проплавления и отсутствием непровара. О качестве сварки можно судить по форме сварочной ванны. Если она вытянута в направлении движения дуги, то проплавление хорошее. При плохом качестве сварки ванна имеет форму круга или овала.

Электроды для сварки высоколегированных сталей и сплавов

Согласно современной классификации (ГОСТ 5632—72) к высоколегированным сталям условно относят сплавы, содержание железа в которых более 45%, а суммарное содержание легирующих элементов не менее 10%, считая по верхнему пределу, при концентрации одного из элементов не менее 8% по нижнему пределу. К сплавам на никелевой основе относят сплавы с содержанием не менее 55% Ni. Такие стали и сплавы применяют в качестве коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных материалов. Соответственно можно классифицировать и сварочные электроды по ГОСТ 10052—75 и отраслевой нормативно-технической документации. Высоколегированные электроды используют также для получения качественных соединений разнородных сталей и сплавов, при сварке конструкционных сталей без подогрева, для наплавки.

Специфическими особенностями физических свойств высоколегированных материалов являются пониженные температура плавления и теплопроводность, высокие электросопротивление и (для сталей) коэффициент линейного расширения. Указанные особенности и предопределяют поведение высоколегированных материалов при ручной дуговой сварке. Из-за низкой теплопроводности и высокого электросопротивления скорость плавления, а следовательно, и коэффициент наплавки электродов со стержнями из высоколегированных сталей и сплавов существенно выше, чем у электродов общего назначения. Повышенное электросопротивление металла стержней обусловливает применение укороченных электродов и меньших сварочных токов (20—30 А/мм). Превышение рекомендуемых документацией сварочных токов для высоколегированных электродов недопустимо, так как приводит к перегреву сварочного стержня, изменению характера плавления покрытия, вплоть до опадания кусков обмазки. Применению малых сварочных токов способствует и низкая теплопроводность металла, обусловливающая повышенную глубину проплавления (в сравнении с конструкционными сталями).

Отмечено различное поведение высоколегированных электродов при сварке на прямой и обратной полярности, связываемое с тепловыми характеристиками дуги. При сварке на прямой полярности напряжение на дуге на 15—20% выше, чем при сварке на обратной полярности. Соответственно больше тепловая мощность дуги, также повышается температура катода-электрода при сварке на прямой полярности. В основном из-за этого во избежание перегрева электрода при ручной дуговой сварке высоколегированных сталей и сплавов рекомендуется обратная полярность.

Высоколегированные стали и сплавы являются сложными металлургическими системами, содержащими в своем составе самые разнообразные элементы, которые обеспечивают их специальные свойства в различных условиях обработки и эксплуатации. Концентрация вредных примесей в них ограничена пониженными пределами, так как они в первую очередь понижают стойкость сталей и швов к образованию горячих трещин. Большое (иногда решающее) влияние на свойства сварных соединений высоколегированных сталей и сплавов оказывает металлургическая наследственность металла. Именно по этой причине целесообразен отбор плавок металла по специальным технологическим пробам для изготовления электродной проволоки.

Химический состав и структура наплавленного металла электродов для сварки высоколегированных сталей и сплавов отличаются, часто существенно, от состава и структуры свариваемых материалов. Даже при одинаковом составе свойства листового проката и литого металла шва будут различны, например, по пределу текучести для хромоникелевых аустенитных сталей типа 18—10 в 1,5 раза. Технология изготовления сталей и технология получения качественного сварного соединения также предъявляют специфические и противоречивые требования к составам материалов, в частности по структуре. С точки зрения обеспечения необходимой горячей пластичности и получения технологичного на различных стадиях металлургического передела металла необходима однофазная (аустенитная) структура, а для предотвращения образования горячих трещин — наличие определенного количества второй фазы в металле шва.

Основными вопросами, решающими выбор электродов при сварке высоколегированных сталей и сплавов, являются обеспечение основных эксплуатационных характеристик сварных изделий (коррозионной стойкости, жаростойкости и пр.), обеспечение стойкости металла к образованию горячих трещин, сварочно-технологические возможности электродов. Разнообразие условий работы оборудования из высоколегированных сталей и сплавов сотен марок, требований к свойствам сварных соединений в различных конструкциях (даже из стали одной марки) и к сварочно-технологическим свойствам электродов диктует необходимость использования большого ассортимента сварочных электродов.

До недавнего времени электроды для сварки высоколегированных сталей и сплавов отличало однообразие применяемых видов покрытий. При этом ведущим в отечественной практике является основное покрытие типа УОНИ-13, на базе которого, комбинируя проволоки различного состава, номенклатуру и содержание легирующих и раскислителей в покрытии, получают самые разнообразные электроды. Необходимость применения основных покрытий часто даже относят к общим правилам ручной дуговой сварки высоколегированных сталей всех марок. Этот взгляд во многом обусловлен опасностью развития при низкой основности покрытий кремневосстановительного процесса, приводящего к загрязнению металла шва силикатными включениями, вследствие чего возможно снижение его ударной вязкости и повышение склонности к образованию горячих трещин.

Такой процесс протекает из-за того, что стандартное связующее электродных покрытий — растворы силиката натрия — играют особую роль при сварке высоколегированных сталей. При понижении основности покрытия и наличии таких энергичных раскислителей, как алюминий и титан, возникают благоприятные условия для протекания кремневосстановительного процесса за счет сухого остатка жидкого стекла. Радикальным средством его предотвращения служит только замена связующего.

Органические покрытия в электродах для сварки высоколегированных сталей и сплавов не применяются из-за высокой науглероживающей способности и высокого содержания водорода. Органические соединения при температуре свыше ~140°С разлагаются с образованием активного сажистого углерода, который и является причиной повышения концентрации углерода в наплавленном металле. Использование рудно-кислых покрытий затруднено из-за их высокой окислительной способности.

Рутиловые и рутил-карбонатные покрытия для сварки высоколегированных сталей начали применять позже. Накопленный к настоящему времени опыт свидетельствует о рациональности их применения. К выводам о равнозначности характеристик металла шва одинакового уровня легирования и структуры, полученного с применением основных, рутиловых и рутил-карбонатных покрытий, приводят статистические данные. Рутиловые и рутил-карбонатные электроды ОЗЛ-14А, 03Л-36, ЭА-400/10Т, ОЗЛ-17У, НИАТ-1 и другие успешно применяют в различных отраслях в качестве ведущих сварочных материалов наряду с основными электродами марок ОЗЛ-8, ЭА-400/10У и пр.; рутил-карбонатные электроды ОЗЛ-9А распространены при сварке жаростойких сталей и т. д.

С точки зрения предотвращения образования горячих трещин радикальным средством является получение двухфазной структуры металла шва. При этом не важно, что представляет собой вторая фаза — δ-феррит, интерметаллиды или что-то иное. Необходимо образование в высокотемпературной области при кристаллизации металлов двухфазного строения, что приводит к получению швов с дезориентированной структурой. При двухфазной структуре металла шва его стойкость к трещинам не зависит от вида покрытия.

При сварке стабильно аустенитных сталей и сплавов для борьбы с горячими трещинами достаточно успешно применяют легирование наплавленного металла молибденом и марганцем, а в ряде случаев и азотом (электроды НИАТ-5, 03Л-37-2, АНВ-20 и др.). Это позволяет получать достаточную стойкость к трещинам даже в условиях кремневосстановительного процесса, характерного для рутиловых электродов.

Жесткие ограничения по видам применяемых покрытий накладывают требования обеспечения необходимой коррозионной стойкости металла шва в связи с продолжающейся тенденцией к применению коррозионно-стойких сталей со сверхнизким содержанием углерода (≤0,03%), что выдвигает на первый план проблему получения наплавленного металла с таким же содержанием углерода. При сварке электродами с основными покрытиями происходит науглероживание наплавленного металла. Концентрация углерода повышается за счет взаимодействия металла с углекислым газом, образующимся при диссоциации карбонатов.

При этом наиболее резко концентрация углерода возрастает при введении небольшого (до 15%) количества мрамора в покрытие и малой исходной концентрации углерода в проволоке.

Одним из ограничений может стать то обстоятельство, что мрамор при его содержании, принятом для основных покрытий, представляет собой достаточно сильный окислитель. Особенно йрко это проявляется для элементов с высоким сродством к кислороду, например для титана коэффициент перехода из проволоки уменьшается вдвое при изменении концентрации мрамора от 10 до 40. Также увеличивается разница в коэффициентах перехода элемента из проволоки и покрытия. По указанным причинам при сварке высоколегированных сталей, в состав которых входят легкоокисляющиеся элементы, часто необходимы неосновные, так называемые безокислительные рутиловые покрытия.

Применяющиеся в настоящее время в мировой практике электроды построены на принципе газошлаковой защиты расплавленного металла от кислорода и азота воздуха. В качестве компонентов, обеспечивающих газовую защиту, применяют, как правило, карбонаты. При их уменьшении или отсутствии в покрытии газовую защиту может обеспечивать плавиковый шпат за счет выделяющихся фторидов. Плавиковый шпат также способствует устранению водородной пористости, для чего его содержание в рутиловых покрытиях не должно снижаться менее 8%. Газовый состав для электродов с покрытиями разных видов отличается не очень значительно.

Вследствие повышенной растворимости газов в металле с высокими концентрациями хрома и никеля вопросы пористости применительно к таким электродам имеют существенно меньшее значение. Основной причиной образования пор служит азот, выделяющийся из пересыщенного жидкого металла в процессе его охлаждения и кристаллизации. Низкая скорость диффузии азота является причиной того, что он при кристаллизации выделяется не так быстро, как другие газы, вследствие чего может образоваться пористость, особенно при затруднении условий выделения азота, например, при сварке в горизонтальном или потолочном положениях. Водород и кислород существенно меньше влияют на процесс порообразования, но в сочетании с азотом могут способствовать возникновению пористости металла шва, являясь газами-заполнителями.

При прочих равных условиях решающее значение часто приобретают сварочно-технологические свойства электродов. Они существенно зависят от материала электродного стержня. В частности, переход на высоколегированные стержни для покрытий закрепленного состава весьма сказывается на качестве формирования швов при сварке в различных пространственных положениях. Например, коэффициент формы выпуклости шва, служащий критерием оценки качества формирования, снизился от 3,75 (стержень Св-08) до 2,72 (стержень Св-02Х19Н9), т. е. в 1,4 раза. Вероятно это связано с изменением межфазного натяжения на границе шлак—металл и текучести ванны, представляющей собой сложную характеристику. Для высоколегированных электродов текучесть ванны жидкого металла, оцениваемая массой выплеска, резко возрастает при переходе от электродов диаметром 4 мм к диаметру 5 мм: от 0,08—0,3 до 0,9—1,1 (для разных покрытий). В обратной зависимости снижается критерий качества формирования шва — от 3,4 до 1,75 (для электродов с основным покрытием). Для электродов диаметром менее 4 мм масса выплеска, как правило, не превышает 0,1 г, что и предопределяет их технологичность. По-видимому, этим обстоятельством во многом вызвано распространение в мировой практике электродов диаметром 3,15—3,25 мм.

Сварочно-технологические характеристики высоколегированных электродов с разными видами покрытий различны. Основные покрытия дают шлаки малой жидкотекучести и предпочтительны для швов, выполняемых в вертикальном и потолочном положениях. Электроды с рутиловыми покрытиями обеспечивают более гладкую поверхность швов, легкую отделимость шлака, мягкое горение и малое разбрызгивание, дают принципиальную возможность сварки на переменном токе. Повышенная жидкотекучесть шлаков обеспечивает их легкое передвижение и повышенную скорость сварки. Рутиловые электроды обеспечивают малое проплавление основного металла. Применительно к сварке высоколегированных сталей последняя характеристика покрытий с большим содержанием оксида титана (рутила) имеет важное значение. Покрытия из плавикового шпата обеспечивают существенно большее проплавление, что нежелательно.

С учетом всего изложенного и должен осуществляться выбор марки электродов из представленных в каталожной части для конкретного применения.

Электроды для сварки легированных сталей

Группа марок электродов для сварки легированных сталей значительно менее многочисленна по сравнению с группой электродов для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Это объясняется главным образом тем, что из всех видов покрытий для легированных электродов применяются только покрытия основного вида или, в редких случаях, рутилово-основного вида. Кроме того, разработка легированного электрода, обеспечивающего комплекс эксплуатационных и сварочно-технологических свойств, почти всегда является сложной инженерной задачей, решение которой требует больших материальных и временных затрат.

Важнейшие характеристики группы электродов для сварки легированных сталей: химический состав наплавленного металла; прочностные и вязкопластические свойства металла шва, а также специальные свойства металла сварного шва или соединения. Этими показателями следует пользоваться при выборе марки электродов для сварки определенного объекта из легированной стали.

В группу электродов для сварки легированных сталей объединены стандартизованные ГОСТ 9467—75 пять типов электродов для сварки конструкционных сталей повышенной и высокой прочности: Э70, Э85, Э100, Э125, Э150; девять типов электродов для сварки легированных теплоустойчивых сталей: Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-09Х2М1, Э-09Х1МФ, Э-10Х1М1НФБ, Э-10ХЗМ1БФ, Э-10Х5МФ; ряд марок электродов, содержащихся в ОСТ 108.948.01—86; электроды по отдельным ТУ.

Химический состав металла швов, выполненных электродами типов Э70 . Э150, не нормируется ГОСТ 9467—75 и может не приводиться в нормативно-технической документации на электроды, за исключением серы и фосфора, содержание которых не должно быть более 0,030 и 0,035% соответственно. Однако в технической документации на электроды, соответствующие указанным типам, всегда содержатся данные по химическому составу наплавленного металла, которые чаще всего являются приемосдаточной характеристикой электродов. Если же такие данные отсутствуют в числе приемосдаточных характеристик, а приведены в качестве справочных (типичный химический состав наплавленного металла), их необходимо учитывать при выборе марки электрода для сварки того или иного объекта из легированной стали.

Сварные швы объектов атомной энергетики должны обладать повышенной надежностью. Поэтому для этих целей могут быть использованы только некоторые марки электродов, выдержавших специальные аттестационные испытания. В соответствии с документом «Основные положения по сварке и наплавке узлов и конструкций атомных электростанций, опытных и исследовательских ядерных реакторов и установок» ОП 1513-72 для сварки легированных сталей разрешается использовать электроды следующих марок: ЦУ-2ХМ, ЦЛ-20, ЦЛ-21, ЦЛ-38, ЦЛ-45, ЦЛ-48, ПТ-30, РТ-45А, РТ-45АА.

Электродные покрытия основного вида обеспечивают наивысшие вязкопластические свойства за счет наименьшего содержания в наплавленном металле водорода, сульфидных и оксидных включений по сравнению с покрытиями других видов. Это является первой из главных причин, по которой покрытия основного вида используют для электродов, предназначенных для сварки легированных сталей.

Второй причиной использования низководородистых покрытий основного вида при сварке склонных к образованию холодных трещин легированных сталей является отрицательное влияние водорода в околошовной зоне свариваемых изделий. Атомарный водород диффундирует из металла шва в околошовную зону, где выделяется в имеющиеся в основном металле микропустоты и поры, образовавшиеся от слияния дислокаций, которые перемещаются под воздействием сварочных напряжений. При выделении в пустоты атомарный водород превращается в молекулярный, вследствие чего развивается давление порядка 10 5 МПа, и в окружающих объемах металла возникают растягивающие напряжения второго рода. Возможна также адсорбция водорода на поверхности или в вершине образовавшейся микротрещины. В результате развития этих явлений снижается прочность металла и возрастает вероятность возникновения холодных трещин в околошовной зоне основного металла.

Электроды типа Э70. Электроды АНП-2 предназначены для сварки сталей 14Х2ГМР, 14Х2ГМ-СШ, 14ХМНДФР, 14ХГНМД; наплавленный металл легирован никелем, хромом, молибденом. Электроды ВСФ-75У предназначены для сварки труб и других ответственных конструкций из легированных сталей с временным сопротивлением 640—690 МПа. Наплавленный металл легирован молибденом и ванадием. Электроды К-5НМХ предназначены для сварки легированных сталей с пределом текучести 590—790 МПа, например 14Х2ГМР. Наплавленный металл легирован никелем, хромом и молибденом. Электроды ЛКЗ-70 предназначены для сварки углеродистых и легированных сталей повышенной прочности (до 690 МПа). Наплавленный металл легирован хромом. Сварку можно выполнять только в нижнем положении. Электроды ВСФ-85 предназначены для сварки неповоротных стыков термически упрочненных труб из легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением 690—710 МПа. Металл легирован никелем, хромом и молибденом.

Электроды НИАТ-3М предназначены для сварки сталей марок 30ХГСА, 30ХГСНА, 25ХГСА, 20ХГСА, 12Х2НВФА и др. Наплавленный металл легирован хромом и молибденом. Электроды УОНИ-13/85 предназначены для сварки легированных сталей с временным сопротивлением 690—980 МПа. Наплавленный металл легирован молибденом. Электроды УОНИ-13/85У предназначены для сварки сталей 35ГС, 25Г2С, 30ХГ2С и др. Сварку производят как на постоянном, так и на переменном токе; наплавленный металл легирован молибденом.

Электроды Н-20/Св-12Х2НМА-ВИ предназначены для сварки сталей ВНЛ-3М, 30ХГСА и их сочетаний между собой в нижнем и вертикальном положениях. Наплавленный металл легирован никелем, хромом и молибденом. Электроды ОЗШ-1 предназначены для сварки легированных сталей с временным сопротивлением до 1080 МПа. Электроды Н-17/ЭП331, Н-17/ЭП331У предназначены для сварки литейных сталей 27ХГСНМЛ, 35ХГСЛ и их сочетаний со сталями 30ХГСНА, 35ХГА в нижнем и вертикальном положениях. Наплавленный металл легирован никелем, хромом, молибденом и вольфрамом. Электроды Н-17/ЭП331-ВИ, Н-17/ЭПЗЗ1У-ВИ предназначены цля сварки литейных сталей 27ХГСНМЛ, 35ХГСЛ и их сочетаний с деформируемыми сталями 30ХГСНА и 30ХГСА в нижнем и вертикальном положениях. Наплавленный металл легирован никелем, хромом, молибденом и вольфрамом.

Электроды ОЗС-11 предназначены для сварки сталей 12МХ, 15ХМ, 12ХМФ, 15Х1М1Ф и им подобных, работающих при температурах до 510 °С, как на постоянном, так и на переменном токе. Наплавленный металл легирован хромом и молибденом. Электроды ТМЛ-1У предназначены для сварки паропроводов из сталей 12МХ, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, работающих при температурах до 540 °С, и элементов поверхностей нагрева из сталей марок 12Х1МФ, 12Х2МФСР и 12Х2МФБ. Наплавленный металл легирован хромом и молибденом. Электроды ТМЛ-4В предназначены для исправления дефектов в литых корпусных деталях турбин и паровой арматуры из сталей 20ХМЛ, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ, 12МХЛ, работающих при температурах до 565 °С без последующей термообработки отремонтированных участков. Наплавленный металл легирован хромом и молибденом. Электроды ЦУ-2ХМ предназначены для сварки энергооборудования из сталей 15ХМ, 20ХМ, 20ХМЛ, эксплуатирующихся при температуре не выше 540 °С. Наплавленный металл легирован хромом и молибденом.

Электроды ТМЛ-ЗУ предназначены для сварки паропроводов из сталей 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ, работающих при температуре не выше 570 °С, и элементов поверхностей нагрева из сталей марок 12Х1МФ, 12Х2МФБ и 12Х2МФСР, а также для заварки дефектов в элементах из тех же сталей. Наплавленный металл легирован хромом, молибденом и ванадием. Электроды ЦЛ-20 предназначены для сварки сталей 12Х1М1Ф, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ и аналогичных, эксплуатирующихся при температуре не выше 565 °С, а также для заварки дефектов отливок. Наплавленный металл легирован хромом, молибденом и ванадием. Электроды ЦЛ-17 предназначены для сварки сталей марок 15Х5М, 12Х5МА и 15Х5МФА, работающих в агрессивных средах при температуре не выше 450 °С. Наплавленный металл легирован хромом, молибденом и ванадием.

Электроды ПТ-30 предназначены для сварки энергооборудования из стали 10ГН2МФАА, эксплуатирующегося при температуре не выше 350 °С. Наплавленный металл легирован марганцем, никелем и молибденом. Электроды РТ-45А и РТ-45АА предназначены для сварки энергетического оборудования из сталей 15Х2НМФА и 15Х2НМФАА, эксплуатирующегося при температуре не выше 350 °С. Наплавленный металл легирован марганцем, хромом, никелем и молибденом. Электроды ЦЛ-21 предназначены для сварки энергооборудования из сталей марки 16ГНМА и аналогичных, эксплуатирующегося при температуре не выше 400 °С. Наплавленный металл легирован марганцем, никелем и молибденом. Электроды ЦЛ-38 предназначены для сварки энергооборудования из сталей 12ХМ, 12МХ, 15ХМ, 12Х1МФ, эксплуатирующегося при температуре не выше 585 °С. Наплавленный металл легирован хромом и молибденом.

Электроды ЦЛ-45 предназначены для сварки энергооборудования из сталей 12Х1МФ, 15Х1МФ и аналогичных, эксплуатирующегося при температуре не выше 565 °С. Наплавленный металл легирован хромом, молибденом и ванадием. Электроды ЦЛ-48 предназначены для сварки энергетического оборудования из стали 16ГНМА и других марганцово-никель-молибденовых сталей, эксплуатирующегося при температуре не выше 400 °С. Наплавленный металл легирован никелем, молибденом и ванадием.

Электроды ЦЛ-57 предназначены для сварки энергетического оборудования из стали 10Х9МФБ и ей аналогичных, эксплуатирующегося при температуре не выше 350 °С. Наплавленный металл легирован хромом, молибденом и ванадием. Электроды ЦЛ-59 предназначены для сварки энергетического оборудования из стали марки 10ГН2МФА, подвергающегося нормализации или закалке с отпуском, эксплуатирующегося при температуре не выше 350 °С. Наплавленный металл легирован никелем и молибденом.

Технология сварки высоколегированных (нержавеющих) и жаропрочных сталей и сплавов

Защитный газ необходимо предварительно просушить или добавить к нему 2-5% кислорода. Это обеспечит плотность шва.

Нужно поддерживать самую короткую дугу и добиваться получения шва с низким коэффициентом формы (отношением ширины шва к его толщине). Иначе в металле шва и околошовной зоны появятся горячие (кристаллизационные) трещины.

После сварки металл должен как можно быстрее остыть. Для этого используют медные, охлаждаемые водой, подкладки; промежуточное остывание слоев; охлаждение швов водой. Эго повысит коррозионную стойкость сварного соединения.

Подготовка к сварке

Кромки стыкуемых деталей из высоколегированных сталей лучше подготавливать механическим способом. Однако допускаются плазменная, электродуговая, газофлюсовая или воздушно-дуговая резка. При огневых способах резки обязательна механическая обработка кромок на глубину 2-3 мм

КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Подготовка кромок и вид собранного стыка

S, мм

b, мм

с, мм

α, град.

Снимать фаску для получения скоса кромки можно только механическим способом. Перед сборкой свариваемые кромки защищают от окалины и загрязнений на ширину не менее 20 мм снаружи и изнутри, после чего обезжиривают.

Сборку стыков выполняют либо в инвентарных приспособлениях, либо с помощью прихваток. При этом необходимо учесть возможную усадку металла шва в процессе сварки. Ставить прихватки в местах пересечения швов нельзя. К качеству прихваток предъявляются те же требования, что и к основному сварному шву. Прихватки с недопустимыми дефектами (горячие трещины, поры и т.д.) следует удалить механическим способом.

Выбор параметров режима. Основные рекомендации те же, что при сварке углеродистых и низколегированных сталей. Главная особенность сварки высоколегированных сталей - минимизация погонной энергии, вводимой в основной металл. Это достигается соблюдением следующих условий:

короткая сварочная дуга;
отсутствие поперечных колебаний горелки;
максимально допустимая скорость сварки без перерывов и повторного нагрева одного и того же участка;
минимально возможные токовые режимы.

Техника сварки. Основное правило: поддерживать короткую дугу, поскольку при этом расплавленный металл лучше защищен газом от воздуха. При сварке в аргоне W-электродом подавать присадочную проволоку в зону горения дуги следует равномерно, чтобы не допускать брызг расплавленного металла, которые, попадая на основной металл, могут вызвать очаги коррозии.

В начале сварки горелкой подогревают кромки и присадочную проволоку. После образования сварочной ванны выполняют сварку, равномерно перемещая горелку по стыку. Необходимо следить за глубиной проплавления, отсутствием непровара. По форме расплавленного металла сварочной ванны определяют качество проплавления: хорошее (ванна вытянута по направлению сварки) или недостаточное (ванна круглая или овальная)

Короткая дуга, сварка углом вперед, «ниточные» швы - все это обеспечивает получение швов с повышенной сопротивляемостью образованию горячих трещин. Значение сварочного тока уточняют при сварке пробных стыков

Читайте также: