Проволока для сварки аустенитных сталей

Обновлено: 28.09.2024

Рассмотрим формы выпуска, маркировку, виды и особенности сварочной проволоки, что пригодится для грамотного подбора расходников под конкретные работы.

Проволока для полуавтомата применяется в видах сварки MIG и MAG, проходящих в среде инертных и активных газов. Сама проволока выступает одновременно электродом и присадочным металлом. Напряжение от источника тока передается по кабелю на токосъемный наконечник, а с него на саму проволоку. Дуга горит между изделием и концом электрода,благодаря чему появляется сварочная ванна и формируется шов.
Поскольку проволока подается непрерывно от катушки, возможно создавать швы увеличенной длины, по сравнению с использованием методов сварки покрытыми электродами. Значительно возрастает скорость сварки. Каждый сварщик должен уметь правильно выбирать сварочную проволоку для полуавтомата, поскольку она непосредственно влияет на результат. Рассмотрим формы выпуска, маркировку, виды и особенности сварочной проволоки, что пригодится для грамотного подбора расходников под конкретные работы.

Форма выпуска сварочной проволоки

Сварочная проволока для полуавтоматов выпускается на пластмассовых катушках или металлических каркасных кассетах. Пластмассовые катушки применяются для намотки проволоки с общим весом 1-5 кг, а иногда 12-22 кг. Исходя из количества проволоки на бобине, ее диаметр варьирует от 10 до 20 см, а в редких случаях до 30 см. Обозначаются они соответственно – D200 и D300.

На металлических каркасных кассетах проволока выпускается с весом 12-20 кг, но бывают бобины и на 30 кг для крупных промышленных полуавтоматов. В документации такая оснастка обозначается как К300 и К415, что соответствует наружному диаметру кассет.

При выборе сварочной проволоки для полуавтомата нужно учитывать массу кассеты и ее наружный диаметр. В небольшие аппараты для MIG-сварки помещаются только катушки весом до 5 кг и диаметром 20 см. В крупные аппараты можно установить как маленькие, так и большие кассеты. Большие катушки удобны, поскольку при ежедневной многочасовой сварке не требуется регулярно их менять. Килограммовые бобины быстро заканчиваются и приходится тратить дополнительное время на заправку новой проволоки в канал, протяжку, снятие-установку катушки.

Маркировка и расшифровка обозначений сварочной проволоки

В России вся проволока маркируется согласно ГОСТ, чтобы по краткому обозначению сварщик мог быстро понять ее свойства. Поэтому нужно знать, что подразумевается под буквами и цифрами.

Рассмотрим пример: маркировка проволоки Св-08Г2С-О ГОСТ 2246-70 расшифровывается так:

Св – продукция предназначена для проведения сварочных работ;
0,8 – содержание углерода в составе достигает 0,08%;
Г2 – в состав входит марганец 2%;
С – буква без цифры подразумевает содержание вещества менее 1% от общей массы, в данном случае речь идет о кремние;
О – сварочная проволока содержит омедненное покрытие.

Мы не случайно привели в пример проволоку Св-08Г2С, поскольку по объемам продаж она занимает 95% и отлично подходит для сварки труб, уголков, швеллеров и другого металлопроката из низкоуглеродистой стали.

По маркировке сварочной проволоки сварщик может легко определить состав и предназначение расходника. Кроме углерода и марганца, в электроды добавляют:

цирконий (Ц);
азот (А);
ванадий (Ф);
ниобий (Б);
алюминий (Ю);
вольфрам (В);
хром (Х);
медь (Д);
никель (Н);
титан (Т);
кремний (С)

В конце маркировки может стоять еще одна буква “А”. Это означает, что для изготовления проволоки использовалась очищенная сталь с меньшим содержанием вредных примесей. Две “АА” подразумевают еще более высокую очистку материала.

Виды сварочной проволоки по типу

Сварочная проволока для MIG/MAG сварки выпускается диаметром 0,6/0,8/1,0/1,2/1,6/2,0 мм. Толщина элемента подбирается исходя из силы тока и сечения свариваемых деталей. Тонкая проволока на больших токах быстро плавится, не успевая долететь до заготовки. Толстая создает избыточное сопротивление и не вплавляется в металл, а накладывается сверху, поэтому правильный подбор диаметра сварочной проволоки для полуавтомата играет важную роль. Исходя из диаметра проволоки подбираются ролики подающего механизма и канал в рукаве горелки. Если часто приходится варить попеременно тонкий и толстый металл, понадобится несколько комплектов роликов и каналов.

Сварочная проволока бывает полая и сплошная. Первая изготавливается в виде трубки, в середину которой засыпается порошок – флюс. Он создает дополнительную защиту сварочной ванны. Но полая проволока более хрупкая и больше подвержена перегибам. Ее нельзя сильно прижимать роликом подающего механизма.

Еще сварочная проволока бывает с покрытием или однородная. Чаще всего покрытие бывает медным и стоит такая продукция дороже обычной. Медь обеспечивает гладкое скольжение проволоки в канале и меньше оставляет стружки в местах соприкосновения. Еще покрытие содействует надежному контакту как с мундштуком, так и с изделием, что дает стабильную дугу. Наличие меди защищает металлическую проволоку от коррозии при длительном хранении. Попадая в сварочную ванну и плавясь в ней, медь содействует формированию швов с повышенным коэффициентом растяжения.

Виды сварочной проволоки по предназначению

Согласно ГОСТ 2246-70, существует 77 марок сварочной проволоки, которые делятся между собой на легированную, низколегированную и высоколегированную. Это определяет сферы ее применения при сварке металлов.

Самый распространенный и востребованный вид сварочной проволоки – для низколегированных и углеродистых сталей, поскольку большинство конструкций состоят именно из таких металлов. Это швеллеры, уголки, круглые трубы, профильные трубы, арматура и пр. Такая проволока востребована как на производстве, так и в быту. Если вы начинающий сварщик, то заварить забор, навес калитки, бак или каркас теплицы с навесом получится именно с такой проволокой. Выбирайте, например, БАРСВЕЛД СВ-08Г2С ⌀ 0,8 мм в катушках по 5 кг.

Сварочная проволока для меди и ее сплавов состоит из меди и кремния. Она имеет сплошную структуру. Подходит для сварки полуавтоматом любых медных изделий, а также для наплавки под последующую проточку. Образует однородный шов по составу с основным металлом. Один из популярных вариантов такой сварочной проволоки – БАРСВЕЛД CuSi ⌀ 0,8 мм.

Аустенитные стали свариваются полуавтоматом с применением проволоки для нержавейки. В ее составе хром, никель в качестве легирующих элементов. Процентное соотношение этих добавок определяется исходя из уровня легирования основного металла изделия. Поскольку от высокой температуры электрической дуги легирующие элементы выгорают из изделия, их наличие в проволоке компенсирует потерю и металл остается коррозионностойким. Сварка нержавейки обычно проволокой приведет к быстрому появлению ржавчины на швах. Хороший вариант проволоки для аустенитных сплавов – БАРСВЕЛД 308LSi ⌀ 0,8 мм.

Алюминий и его сплавы (силумин и пр.) свариваются специальной проволокой для алюминия, которая в качестве добавочного компонента содержит магний. Во время сварки магний интенсивно испаряется из основного металла, поэтому его наличие в проволоке компенсирует потери. Шов не окисляется и обладает теми же свойствами, что и материал изделия. Если предстоит варить алюминий, обратите внимание на проволоку БАРСВЕЛД AlMg5 ⌀ 0,8 мм, которая продается в кассетах по 2 кг. Этого хватит для ответственной работы, а цена товара вполне доступна, поскольку у бухты малый вес.

Особенности порошковой сварочной проволоки

Порошковая проволока бывает самозащитная и для работы в среде инертного газа. Самозащитная проволока предназначена для работы полуавтоматом без использования баллона. Это актуально для полевых условий, сварки на высоте или под землей, что упрощает транспортировку оборудования. Но качество швов самозащитной проволоки не самое высокое, поэтому такой метод подойдет лишь для неответственных конструкций или в качестве экстренной ремонтной меры с последующей переделкой швов другими методами сварки.

Порошковая проволока для работы в среде инертного газа обеспечивает повышенную защиту сварочной ванны от воздействия внешней среды. Это оправдано в случае ответственных швов на емкостях для химической промышленности. После сварки шов покрыт шлаком, как при работе с покрытыми электродами. Наличие шлаковой корки обеспечивает медленное остывание соединения и лучшее формирование кристаллической решетки.

Важность правильного подбора сварочной проволоки

Если неправильно подобрать сварочную проволоку для полуавтомата, то сварку будет вести неудобно, снизится качество соединения. Присадочный металл будет сильно разбрызгиваться, потребуется больше времени на последующую зачистку поверхностей. Неверный выбор диаметра проволоки приводит к тому, что электрод “гуляет” в сопле, трудно контролировать дугу и управлять сварочной ванной. Слишком толстая проволока может забиться в канале.

Настройка аппарата для работы со сварочной проволокой

Толщина металла, мм	Диаметр сварочной проволоки, мм	Сила тока, А	Скорость подачи проволоки, м/ч
1-1,5	0,6-0,8	75-120	130-200
2	1,2	130-170	150-250
3	1,2	180-250	350-480
4-5	1,2-1,6	200-300	450-650
6-8	1,6	250-400	500-700

Ответы на вопросы: главное про проволоку для полуавтомата

Чугун хорошо варится омедненной сварочной проволокой, обеспечивающей низкое разбрызгивание присадочного металла. Дополнительно медь делает основной металл более тягучим, поэтому снижается вероятность горячих и холодных трещин.

Проволока дергается из-за пробуксовывания ролика в механизме подачи или забитого канала в рукаве. Попробуйте немного подтянуть прижимной ролик; если он сильно изношен, замените на новый. Канал для подачи проволоки следует чистить раз в месяц проволокой большего диаметра, поскольку в нем скапливается грязь, сужающая пропускную способность.

При ежедневной сварке полуавтоматом по 6-8 часов мундштук меняют 1-2 раза в день. Если этого не делать, проволока начнет “гулять” и труднее станет контролировать дугу. Шов может получиться неровным.

При сварке нержавеющей стали, когда дуга потухла, на конце проволоки образуется небольшая застывшая капля. Она диэлектрическая, поэтому для последующего возбуждения дуги понадобится ее откусить бокорезами. В случае работы с проволокой для черных металлов, особенно когда в качестве защитного газа применяется углекислота (активный компонент), обрезать шарик не проволоке не требуется – дуга загорится и так.

Нет, нельзя! Это приведет к разбалтыванию катушки на валу, осложнит работу подающего механизма. Катушку подбирают строго по посадочному диаметру вращающейся оси полуавтомата.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Аустенитные сварочные проволоки в процессе изготовления сильно наклепываются и имеют высокую жесткость, что затрудняет работу правильных, подающих и токоподводящих узлов сварочных установок, снижая срок их службы. [1]

Применение аустенитных сварочных проволок позволяет получить сварные соединения с удовлетворительными пластическими свойствами. [2]

Отсутствие прецизионных аустенитных сварочных проволок диктует необходимость делегирования шва через электродное покрытие. В некоторых случаях приходится не только делегировать, но и легировать шов, вводя в шихту чрезмерно большие количества металлических порошков или порошков ферросплавов. II уже говорилось о необходимости создания в самом недалеком будущем прецизионных аустенитных электродов и ориентации на нейтральные не легирующие покрытия. [3]

Применять аустенитную сварочную проволоку ( СВ-Х25Н15Г7ВЗ, Х25Н15Г7Ф), электродные покрытия и флюсы должны иметь основной характер. [4]

Общей особенностью аустенитных сварочных проволок является их легкая наклепываемость и, как следствие, большая жесткость, сильно затрудняющая работу правильных механизмов и токоведущих частей аппаратуры для сварки под флюсом. Сказанное, естественно, относится в полной мере и к другим способам механизированной сварки, предусматривающим быструю непрерывную подачу аустенитнои проволоки. Даже непродолжительный нагрев при температурах, превышающих 950 - 1000 С ( в зависимости от марки стали или сплава), может смягчить проволоку. [5]

Сварку среднелегированных высокопрочных сталей аустенитной сварочной проволокой марок Св - 08Х21Н10Г6 или Св - 08Х20Н9Г7Т выполняют только под слабо окислительными или безокислительными основными флюсами, предназначенными для сварки высоколегированных хромоникелевых сталей. При этом режимы сварки должны обеспечивать требуемые размеры и форму швов и минимально возможное проплавле-ние основного металла. С этой целью в некоторых случаях применяют сварку трехфазной дугой под плавлеными или керамическими основными флюсами. [7]

К недостаткам сварки среднелегированных сталей аустенитной сварочной проволокой кроме пониженной прочности металла шва следует отнести высокую стоимость проволоки и возможность возникновения отрывов по зоне сплавления. [8]

Чтобы исключить возможность образования горячих трещин в сталях типа 25 / 20 необходимо использовать аустенитную сварочную проволоку ( Св - Х25Н15Г7ВЗ, Св - Х25Н15Г7Ф) диаметром не более 3 - 4 мм, фтористокальциевые электродные покрытия, а при автоматической сварке фторидные флюсы. При этом сварку необходимо проводить небольшим током обратной полярности и использовать короткую дугу без поперечных колебаний электрода. [9]

Была рассмотрена возможность устранения наружных поверхностных дефектов ( коррозионных язв, механических повреждении) двумя способами сварки: ручной электродуговой сваркой электродами марки ОЗЛ-6 и полуавтоматической сваркой в среде СОт аустенитной сварочной проволокой марки Св - 08Х20Н9Г7Т, с последующим изучением механических свойств полученных сварных соединений. [10]

При толщинах стенок труб 4 - 8 мм и диаметре сварочной проволоки 0 8 - 1 2 мм сварочный ток ( для поворотных стыков) составляет 90 - 130 А при напряжении 18 - 22 В для аустенитных сварочных проволок , при сварке неаустенитными проволоками сварочный ток на 10 % выше. [11]

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом широко применяется при изготовлении конструкций из кислотостойких аусте-нитных сталей; сварка выполняется с помощью автоматов и шланговых полуавтоматов. Аустенитная сварочная проволока обладает повышенным электросопротивлением. [12]

Металл сварного шва должен обязательно обладать теми же свойствами, что и свариваемый металл или несколько превосходить его по этим свойствам. Поэтому для сварки аустенитных сталей следует применять аустенитную сварочную проволоку . Не обязательно стремиться к одинаковому химическому составу металла шва и свариваемого металла. [13]

Технология сварки высоколегированных аустенитных сталей и сплавов

Высоколегированные аустенитные стали и сплавы обладают комплексом положительных свойств. Поэтому одну и ту же марку стали иногда можно использовать для изготовления изделий различного назначения, например коррозионно-стойких, хладостойких, жаропрочных и т.д. В связи с этим и требования к свойствам сварных соединений будут различными. Это определит и различную технологию сварки (сварочные материалы, режимы сварки, необходимость последующей термообработки и т.д.), направленную на получение сварного соединениях необходимыми свойствами, определяемыми составом металла шва и его структурой.

Характерные для высоколегированных сталей теплофизические свойства определяют некоторые особенности их сварки. Пониженный коэффициент теплопроводности при равных остальных условиях значительно изменяет распределение температур в шве и околошовной зоне (рис. 1). В результате одинаковые изотермы в высоколегированных сталях более развиты, чем в углеродистых. Это увеличивает глубину проплавления основного металла, а с учетом повышенного коэффициента теплового расширения возрастает и коробление изделий.

Поэтому для уменьшения коробления изделий из высоколегированных сталей следует применять способы и режимы сварки, характеризующиеся максимальной концентрацией тепловой энергии. Примерно в 5 раз более высокое, чем у углеродистых сталей, удельное электросопротивление обусловливает больший разогрев сварочной проволоки в вылете электрода или металлического стержня электрода для ручной дуговой сварки. При автоматической и полуавтоматической дуговой сварке следует уменьшать вылет электрода и повышать скорость его подачи. При ручной дуговой сварке уменьшают длину электродов и допустимую плотность сварочного тока.

Одна из основных трудностей при сварке рассматриваемых сталей и сплавов - предупреждение образования в швах и околошовной зоне горячих трещин. Предупреждение образования этих дефектов достигается:

1) Ограничением (особенно при сварке аустенитных сталей) в основ ном и наплавленном металлах содержания вредных (серы, фосфора) и ликвирующих (свинца, олова, висмута) примесей, а также газов - кислорода и водорода. Для этого следует применять режимы, уменьшающие долю основного металла в шве, и использовать стали и сварочные материалы с минимальным содержанием названных примесей. Техника сварки должна обеспечивать минимальное насыщение металла шва газами. Этому способствует применение для сварки постоянного тока обратной полярности. При ручной сварке покрытыми электродами следует поддерживать короткую дугу и сварку вести без поперечных колебаний. При сварке в защитных газах, предупреждая подсос воздуха, следует поддерживать коротким вылет электрода и выбирать оптимальными скорость сварки и расход защитных газов. Необходимо также принимать меры к удалению влаги из флюса и покрытия электродов, обеспечивая их необходимую прокалку. Это уменьшит также вероятность образования пор, вызываемых водородом;

2) Получением такого химического состава металла шва, который обеспечил бы в нем двухфазную структуру. Для жаропрочных и жаростойких сталей с малым запасом аустенитности и содержанием никеля до 15 % это достигается получением аустенитно-ферритной структуры с 3 . 5 % феррита. Большее количество феррита может привести к значительному высокотемпературному охрупчиванию швов ввиду их сигматизации. Стремление получить аустенитно-ферритную структуру швов на глубокоаустенитных сталях, содержащих более 15 % Ni, потребует повышенного их легирования ферритообразующими элементами, что приведет к снижению пластических свойств шва и охрупчиванию ввиду появления хрупких эвтектик, а иногда и ?-фазы.

Поэтому в швах стремятся получить аустенитную структуру с мелкодисперсными карбидами и интерметаллидами. Благоприятно и легирование швов повышенным количеством молибдена, марганца и вольфрама, подавляющих процесс образования горячих трещин. Количество феррита в структуре швов на коррозионно-стойких сталях может быть повышено до 15 . 25 %. Высоколегированные стали содержат в качестве легирующих присадок алюминий, кремний, титан, ниобий, хром и другие элементы, обладающие большим сродством к кислороду, чем железо. Поэтому при наличии в зоне сварки окислительной атмосферы возможен их значительный угар, что может привести к уменьшению содержания или к полному исчезновению в структуре шва ферритной и карбидной фаз, особенно в металле с небольшим избытком ферритизаторов.

Для сварки рекомендуется использовать неокислительные низкокремнистые, высокоосновные флюсы (фторидные) и покрытия электродов (фтористокальциевые). Сварка короткой дугой и предупреждение подсоса воздуха служит этой же цели. Азот - сильный аустенитизатор, способствует измельчению структуры за счет увеличения центров кристаллизации в виде тугоплавких нитридов. Поэтому азотизация металла шва способствует повышению их стойкости против горячих трещин.

Высокоосновные флюсы и шлаки, рафинируя металл шва и иногда модифицируя его структуру, повышают стойкость против горячих трещин. Механизированные способы сварки, обеспечивая равномерное проплавление основного металла по длине шва и постоянство термического цикла сварки, позволяют получить и более стабильные структуры на всей длине сварного соединения;

3) Применением технологических приемов, направленных на изменение формы сварочной ванны и направления роста кристаллов аустенита. Действие растягивающих сил, перпендикулярное направлению роста столбчатых кристаллов, увеличивает вероятность образования горячих трещин (рис. 2). При механизированных способах сварки тонкими электродными проволоками поперечные колебания электрода, изменяя схему кристаллизации металла шва, позволяют уменьшить его склонность к горячим трещинам;

4) Уменьшением силового фактора, возникающего в результате термического цикла сварки, усадочных деформаций и жесткости закрепления свариваемых кромок. Снижение его действия достигается ограничением силы сварочного тока, заполнением разделки швами небольшого сечения и применением соответствующих конструкций разделок. Этому же способствует хорошая заделка кратера при обрыве дуги. Кроме перечисленных общих особенностей сварки высоколегированных сталей и сплавов, есть специфические особенности, определяемые их служебным назначением. При сварке жаропрочных и жаростойких сталей обеспечение требуемых свойств во многих случаях достигается термообработкой (аустенизацией) при температуре 1050 . 1110 °С, снимающей остаточные сварочные напряжения, с последующим стабилизирующим отпуском при температуре 750 . 800 °С. При невозможности термообработки сварку иногда выполняют с предварительным или сопутствующим подогревом до температуры 350 . 400 °С. Чрезмерное охрупчивание швов за счет образования карбидов предупреждается снижением содержания в шве углерода. Обеспечение необходимой окалиностойкости достигается получением металла шва, по составу идентичного основному металлу. Это же требуется и для получения швов стойких к общей жидкостной коррозии.

При сварке коррозионно-стойких сталей различными способами для предупреждения МКК не следует допускать повышения в металле шва содержания углерода за счет загрязнения им сварочных материалов (графитовой смазки проволоки и т.д.), длительного и многократного пребывания металла сварного соединения в интервале критических температур.

В связи с этим сварку необходимо выполнять при наименьшей погонной энергии, используя механизированные способы сварки, обеспечивающие непрерывность получения шва. Повторные возбуждения дуги при ручной сварке, вызывая нежелательное тепловое действие на металл, могут вызвать появление склонности его к коррозии. Шов, обращенный к агрессивной среде, по возможности следует сваривать в последнюю очередь, чтобы предупредить его повторный нагрев, последующие швы в многослойных швах - после полного охлаждения предыдущих. Следует принимать меры к ускоренному охлаждению швов. Брызги, попадающие на поверхность основного металла, могут быть впоследствии очагами коррозии. Следует тщательно удалять с поверхности швов остатки шлака и флюса, так как взаимодействие их в процессе эксплуатации с металлом может повести к коррозии или снижению местной жаростойкости.

Для повышения стойкости швов к межкристаллитной коррозии и создания в их металле аустенитно-ферритной структуры при сварке их обычно легируют титаном или ниобием. Однако титан обладает высоким сродством к кислороду и поэтому при способах сварки, создающих в зоне сварки окислительную атмосферу (ручная дуговая сварка, сварка под окислительными флюсами), выгорает в количестве 70 . 90 %. Легирование швов титаном возможно при сварке в инертных защитных газах, при дуговой и электрошлаковой сварке с использованием фторидных флюсов. В металле швов содержание титана должно соответствовать соотношению Ti/C > 5. Ниобий при сварке окисляется значительно меньше и его чаще используют для легирования шва при ручной дуговой сварке. Его содержание в металле шва должно соответствовать Nb/C > 10. Однако он может вызвать появление в швах горячих трещин.

Газовая сварка обеспечивает большую зону разогрева, значительный перегрев расплавленного металла и замедленное охлаждение. При этом происходит значительный угар легирующих элементов. Она наименее благоприятна для сварки этих особенно кислотостойких сталей, в которых может развиваться значительная межкристаллитная коррозия. Газовая сварка может использоваться для сварки жаропрочных и жаростойких сталей толщиной 1 . 2 мм. Сварка ведется нормальным пламенем с мощностью пламени 70 . 75 л/ч на 1 мм толщины. Процесс следует вести с возможно большей скоростью левым способом, мундштук держать под углом 45° к поверхности. В сварных соединениях образуются большие коробления.

Ручная дуговая сварка это высокоманевренный способ. При сварке высоколегированных сталей сварочные проволоки одной по ГОСТу марки имеют достаточно широкий допуск по химическому составу. Различие типов сварных соединений, пространственного положения сварки и т.п. способствует изменению глубины проплавления основного металла, а также изменению химического состава металла шва. Все это заставляет корректировать состав покрытия с целью обеспечения необходимого содержания в шве феррита и предупреждения, таким образом, образования в шве горячих трещин. Этим же достигаются и необходимая жаропрочность и коррозионная стойкость швов.

Применением электродов с фтористокальциевым покрытием, уменьшающим угар легирующих элементов, достигается получение металла шва с необходимым химическим составом и структурами. Уменьшению угара легирующих элементов способствует и поддержание короткой дуги без поперечных колебаний электрода. Это снижает вероятность появления дефектов на поверхности основного металла в результате попадания на него брызг.

Тип покрытия электрода диктует необходимость применения постоянного тока обратной полярности (при переменном или постоянном токе прямой полярности дуга неустойчива). Тщательная прокалка электродов, режим которой определяется их маркой, способствует уменьшению вероятности образования в швах пор и вызываемых водородом трещин. Некоторые данные о режимах и выборе электродов для ручной дуговой сварки приведены в табл. 1 и 2, а о свойствах сварных соединений - в табл. 3 и на рис. 3.

Табл. 1 Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки аустенитных сталей

Технология сварки разнородных сталей

Разнородными принято считать стали, которые отличаются атомно-кристаллическим строением, т.е. имеют ГЦК-, ОЦК- решетку или принадлежат к разным структурным классам (перлитные, ферритные, аустенитные), а также стали с однотипной решеткой, относящиеся к различным группам по типу и степени легирования (низколегированные, легированные, высоколегированные). Они содержат в сумме до 5, 10 или свыше 10 % хрома и других легирующих элементов соответственно.

В табл. 1 приведены основные группы сталей, применяемых в машиностроении. Из них формируют различные сочетания для изготовления сварных конструкций.

Табл. 1 Классификация сталей, применяемых в сварных соединениях разнородных сталей

Класс сталей и сварочных материалов

Характеристика сталей

Марки (примеры)

Перлитные и бейнитные

09Г2С, 10ХСНД, 20ХГСА

30ХГСА, 40Х, 40ХН2МА, 38ХВ

Теплоустойчивые (Cr-Мо и Cr-Mo-V)

12МХ, 12Х1МФ, 20Х1М1Ф169

Мартенситные, ферритные, ферритно-мартенситные, аустенитно-мартенситные, ферритно-аустенитные

12 %-ные хромистые, жаростойкие

08X17Т, 15Х25Т, 20X17Н2

12 %-ные хромистые, жаропрочные

Аустенитные стали и сплавы на никелевой основе

Аустенитные коррозионно-стойкие и криогенные

Жаропрочные никелевые сплавы

Конструкции, сваренные из разнородных сталей, называют комбинированными. Они применяются в тех случаях, когда условия работы отдельных частей конструкции отличаются температурой, агрессивностью среды, особыми механическими воздействиями (износ, знакопеременное нагрузка и т.п.).

Особенности технологии сварки комбинированных конструкций из сталей различных структурных классов

Одна из причин пониженной свариваемости перлитной и аустенитной сталей - образование хрупкого мартенситного слоя или карбидной гряды в объеме переходной кристаллизационной прослойки, у которой уровень легирования металла снижается, приближаясь к перлитной стали. Образование этой прослойки объясняется ухудшением перемешивания жидкого металла в пристеночных слоях. При небольшом запасе аустенитности металла шва толщина этой прослойки может достигнуть критической величины, при которой происходит хрупкое разрушение сварного соединения.

Поэтому при выборе способов и режимов сварки отдают предпочтение технологии, при которой толщина кристаллизационной прослойки минимальна. Этого достигают следующими методами:

- Применением высококонцентрированных источников тепла (электронный луч, лазер, плазма);

- Разделкой кромок или их наплавкой (рис. 1), уменьшающей долю участия сталей;

- Выбором режимов сварки с минимальной глубиной проплавления;

- Переходом к дуговой сварке в защитных газах, обеспечивающей интенсивное перемешивание металла ванны.

Преимущества сварки комбинированных конструкций в защитных газах связаны с увеличением температуры расплавленного металла, снижением поверхностного натяжения и, соответственно, увеличением интенсивности его перемешивания, что вызвано ростом приэлектродного падения напряжения сварочной дуги и увеличением кинетической энергии переноса капель электродного металла и плазменного потока в дуге.

Добавление в аргон кислорода, азота, углекислого газа усиливает отмеченные преимущества. Добавки кислорода повышают температуру ванны также тем, что вызывают экзотермические окислительно-восстановительные реакции. В результате отмеченных явлений снижается уровень структурной и механической неоднородности в зоне сплавления перлитной стали с аустенитным швом.

При ручной дуговой сварке положительные результаты получают в противоположном варианте, т.е. при снижении температуры сварочной ванны, что зависит от температуры плавления электрода. Снижения температуры плавления электрода достигают увеличением содержания никеля и марганца. Применение таких электродов является наиболее радикальным мероприятием и при сварке под флюсом, одновременно уменьшающем ширину кристаллизационных и диффузионных прослоек (рис. 2).

При сварке под флюсом перемешивание ванны также может быть усилено увеличением силы тока, напряжения или скорости сварки. Однако рост этих параметров приводит к неблагоприятному изменению схемы кристаллизации (увеличению угла срастания кристаллитов), что увеличивает риск образования горячих трещин. Скорость сварки, как правило, не должна превышать 25 м/ч. Интенсивному электромагнитному перемешиванию ванны препятствует наличие шунтирования магнитного поля перлитной сталью, а также нарушение шлаковой защиты. В этом процессе весьма эффективен ввод внутренних стоков тепла в виде охлаждающей присадки (рис. 3), также снижающей температуру ванны.

Табл. 2 Выбор композиции наплавленного металла и термообработки для сварки перлитных и бейнитных сталей с аустенитными сталями и сплавами

Группа свариваемых сталей (см. табл. 1)

Композиция наплавленного металла

Предельная температура эксплуатации, °С

Термическая обработка

VI – VIII + XI – XIII

При формировании следующего слоя 2 со стороны перлитной стали в нем участвует основной металл (т. П), и корневой шов (отрезок а - в), образуя ванну состава т. Д, а также входящий в нее электрод (т. В), что в сумме создает металл слоя со структурой в - г, соответственно долей их участия. Аналогично слой 3 со стороны аустенита характеризуется отрезком е - д.

Большой запас аустенитности металла шва позволяет предотвратить образование малопластичных участков с мартенситной или карбидной структурой в корневых швах и слоях, примыкающих к перлитной стали в условиях неизбежного колебания долей их участия. Однако для этого варианта технологии будет характерна высокая склонность к возникновению горячих трещин в однофазном аустенитном металле шва, образующихся по границам зерен, сформированных в результате миграции. Для их предотвращения в швах со стабильно аустенитной структурой наплавленный металл легируют элементами, снижающими диффузионные процессы при высоких температурах, применяют электроды типа Х15Н25АМ6, содержащие 6 % Мо и 0,2 . 0,3 % N. Они препятствуют развитию высокотемпературной ползучести и межзеренного проскальзывания в твердом металле при сварке, повышая при этом пластичность в температурном интервале хрупкости и тем самым предотвращают образование горячих трещин. Более сложный вариант технологии необходим при сварке жестких узлов из аустенитной и среднеуглеродистой стали мартенситного класса, когда в корневых слоях из-за увеличения до 0,5 доли участия основного металла возможно образование горячих трещин, а в верхних слоях - холодных трещин типа "отрыв" и "откол". В этом случае корневые слои выполняют электродами, содержащими до 60 % Ni и 15 % Мо.

Указанные электродные материалы с однофазной аустенитной структурой шва применяют и при сварке перлитных сталей с термоупрочняемыми жаропрочными аустенитными сталями и никелевыми сплавами.

В большинстве таких случаев при сварке перлитных и термически неупрочняемых аустенитных сталей группы IX применяют другой - аустенитно-ферритный электрод, образующий в наплавленном металле 10 . 12 % ферритной фазы и допускающий долю участия перлитной стали в металле шва до 30 %. При смешивании материала электрода и расплава в том же соотношении будет получен шов, содержащий 4 . 6 % дельта-феррита, что исключает образование горячих трещин, но несколько увеличивает толщину кристаллизационной прослойки.

Такой вариант технологии допустим при сварке аустенитных сталей с перлитными (группы II - III), содержащими активные карбидообразователи для ограничения диффузии углерода, либо содержащих весьма малое количество углерода путем его частичной замены азотом.

Для сварных узлов, эксплуатирующихся при высоких температурах, необходимо применение высоконикелевых электродов типа ХН60М15. Швы, выполненные такими электродами хорошо работают в условиях теплосмен из-за равенства коэффициента линейного расширения с перлитной сталью (см. табл. 10.2). Этими электродами заваривают дефекты литья сталей групп IV и V без последующей термообработки.

При недостаточности или неприемлемости указанных технологических вариантов прибегают к сварке через проставки или к предварительной, в том числе комбинированной (см. рис. 10.9) наплавке кромки перлитной стали аустенитным металлом, с последующей сваркой таких заготовок аустенитно-ферритными сварочными материалами с регламентированным количеством ?-Fe (2 . 6 %).

При сварке кислотостойких и жаропрочных высокохромистых ферритных сталей (гр. VIII) с аустенитными (гр. XI . XIII) принципиально возможно применение как аустенитных, аустенитно-ферритных, так и высокохромистых электродов, поскольку при перемешивании в ванне указанных сталей с электродным металлом при доле его участия до 40 % металл шва сохраняет такую же структуру, как и у наплавленного указанными электродами. При этом с повышением температуры эксплуатации выше 500 °С предпочтительны высокохромистые электроды. При эксплуатации в условиях термоциклирования необходимо сваривать указанные сочетания сталей аустенитными электродами на никелевой основе, поскольку их коэффициент линейного расширения близок с высокохромистой сталью. Для удовлетворения требований жаростойкости шва следует применять электроды с высоким содержанием хрома (25 . 27 %) и никеля (12 . 14 %), что позволяет их эксплуатировать при 1000 °С.

При неагрессивных рабочих средах соединения указанных сталей, подвергаемые термообработке, могут быть выполнены электродами типа Э-08Х15Н25АМ6, которые допускают значительное перемешивание с основным металлом без образования горячих трещин. Если термообработка невозможна, рекомендуется облицовка кромок закаливающихся сталей электродами на никелевой основе.

Третий вариант технологии предусматривает предварительную наплавку на перлитную закаливающуюся сталь аустенитного слоя, при которой производится предварительный или сопутствующий подогрев, обеспечивающий необходимую скорость охлаждения, с последующим отпуском для устранения закалки. После этого детали из перлитной стали с наплавленными кромками сваривают с аустенитной сталью на режимах, оптимальных для последней.

Во всех случаях сварки разнородных сталей важным параметром процесса является уровень содержания водорода в шве, зависящий от длины дуги и температуры прокалки электродов. Водород вызывает пористость швов и способствует развитию зародышей всех указанных выше типов холодных трещин в закаленных зонах. Поэтому необходимо применять низководородистые электроды с основным покрытием и флюсы на фтористо-кальциевой основе.

Другое сочетание сталей разнородных структурных классов в сварных конструкциях - сварка перлитных и высокохромистых сталей. При сварке перлитных сталей с 12 %-ными хромистыми сталями необходимо предотвратить образование мартенсита и холодных трещин, а также развития диффузионных прослоек при отпуске и высокотемпературной эксплуатации. При выборе сварочных материалов следует исключить образование хрупких переходных участков в зонах перемешивания сталей. Для обеспечения наибольшей пластичности шва применяют сварочные материалы перлитного класса (табл. 3). В этом случае в переходных участках со стороны высоколегированной стали, содержащих до 5 % хрома, сохраняется высокая пластичность, вязкость, а также длительная прочность соединения в целом. Для снижения размеров диффузионных прослоек перлитный наплавленный металл должен легироваться определенным количеством более активных, чем хром, карбидообразующих элементов.

Табл. 3 Выбор композиции наплавленного металла и термообработки для сварки перлитных сталей с мартенситными, ферритными и аустенитно-ферритными

Сварочная проволока для аустенитных сталей в Москве

По рейтингу
Сначала дешевле
Сначала дороже

В наличии
Опт / Розница
23.09.22

Материал: стальная; Марка по ГОСТ: СВ08Г2С; Диаметр: 0.12 мм; Вид проволоки: порошковая; Поставка (упаковка): в бухтах; Страна производитель: Россия; Вес: 0.105 кг; Вид сварки: MMA; Назначение: для аустенитных сталей; Тип обработки: неомедненная; ГОСТ: ГО

Товары компании
Доставка и оплата
О компании
4.5 49 отзывов
Контакты

Материал: стальная; Диаметр: 8 мм; Вид проволоки: порошковая; Поставка (упаковка): в катушках; Страна производитель: Россия; Вес: 0.105 кг; Вид сварки: MMA; ГОСТ: ГОСТ 26101-84; Марка по ГОСТ: 05Х19Н11М4Ф; Назначение: для аустенитных сталей; Производитель

В наличии
Опт / Розница
22.09.22

Товары компании
Доставка и оплата
О компании
4.8 165 отзывов
Контакты

Диаметр: 0,3; 0,5; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,5; 7 Марка стали: 30ХГСА ГОСТ: 10543-98 Тип: стальная наплавочная

Товары компании
Доставка и оплата
О компании
5.0 3 отзыва
Контакты

Изделие СВ08г2с Госстандарт 2246 - 70 бухта, кассета, еврокассета Ст. СВ 08Г2С 08А СВ08А Диаметр 0.3 0.5 0.7 0.75 0.8 0.9 1 1.2 1.3 1.4 1.6 2 2.5 3 3.5 4 5 6 евро кассеты бухты

Продажа металлопроката от 1 кг, Низкие цены, Доставка, Резка. Работаем по всей России и странам СНГ. Бесплатная консультация, Большой опыт. Филиалы по всей России. Надежный поставщик.

Товары компании
Доставка и оплата
О компании
Контакты

Диаметр: 0.6, 0.75, 0.8, 0.9, 1, 1.2, 1.29, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.8, 1.99, 2, 2.2, 2.4, 2.5, 2.6, 2.8, 3, 3.2, 3.5, 4, 5, 6, 8 Марка: E71T-11, E71T-GS, ER-308LSi, ER-309LSi, ER-49-1, ER-70S-6, Св-04Х19Н11М3, Св-08А3, Св-08ГА, Св-08Г2С-О.

CrNiMo-проволока с низким содержанием углерода и добавлением меди для сварки аустенитных сталей, стойких к точечной коррозии и к образованию трещин в результате коррозии под напряжением, при воздействии сред содержащих серную и фосфорную кислоты.

Читайте также: