Сварка сталей перлитного класса

Обновлено: 16.05.2024

При сварке разнородных сталей одного структурного класса, но различного легирования, как правило, дополнительных требований к выбору способа сварки и режимов не вводят. Это обусловлено тем, что стали имеют близкие теплофизические свойства, а переходные слои в области границ сплавления мало отличаются от металла шва.

При сварке сталей различных структурных классов, особенно перлитной стали с аустенитной, выбирают способ сварки и режимы, обеспечивающие минимальное проплавление соединяемых металлов. Это позволяет получить высоколегированный шов, приближающийся по составу к присадочному металлу.

Во всех случаях сварочные материалы выбирают из условий предотвращения формирования хрупкого металла шва, а также предотвращения возможности образования в зоне сплавления хрупких прослоек: кристаллизационных и диффузионных.

При сварке сталей одного структурного класса в большинстве случаев используют сварочные материалы, близкие по составу к менее легированной стали. В случае выполнения соединений сталей разного структурного класса (например, перлитного с аустенитной) в большинстве случаев используют высоколегированные сварочные материалы, а в некоторых случаях сплавы на никелевой основе, которые позволяют значительно снизить ширину диффузионных прослоек.

Поскольку при сварке легированных сталей в зоне термического влияния возможно формирование структур закалки, то для предотвращения их образования используют подогрев. Температуру подогрева назначают исходя из свойств стали, наиболее склонной к формированию структур закалки. При этом с целью снижения вероятности формирования диффузионных прослоек назначают минимально допустимую температуру подогрева. При выборе температуры подогрева необходимо учитывать не только свойства свариваемых сталей, но и свойства металла шва. В тех случаях, когда в металле шва возможно образование структур закалки, температуру подогрева назначают исходя из свойств металла шва. Структуру металла шва обычно оценивают по структурной диаграмме.

Когда применение подогрева встречает трудности, используют сварочные материалы, обеспечивающие получение аустенитных швов. Пластичный аустенитный шов позволяет снизить внутренние напряжения в зоне сварки и тем самым предотвратить образование холодных трещин. Следует отметить, что аустенитный шов сдвигает температуру мартенситного превращения перлитной (мартенситной) стали в область более высоких температур. Этому способствуют внутренние напряжения, образующиеся из-за различия коэффициентов линейного расширения.

Развитие мартенситного превращения в области высоких температур позволяет получить более пластичный мартенсит, так как проявляется эффект самоотпуска. Иногда для исключения подогрева при выполнении соединения используют предварительную наплавку на сталь, склонную к закалке, слоя незакаливающейся стали. Наплавку слоя ведут с подогревом или используют отпуск наплавленной детали. Толщину наплавленного слоя назначают из условий, чтобы в процессе сварки закаливающаяся сталь в зоне термического влияния не нагревалась выше температуры А1 (обычно толщина слоя до 9 мм).

В некоторых случаях для придания определенных свойств металлу в зоне соединения разнородных сталей или снятия внутренних напряжений назначают термообработку. Однако необходимо иметь в виду, что снятие внутренних напряжений возможно только в соединении разнородных сталей одного структурного класса. В сварных соединениях разнородных сталей различного структурного класса из-за различия в коэффициентах линейного расширения в результате термообработки величина внутренних напряжений может возрасти. При назначении термообработки соединений из разнородных сталей необходимо провести оценку возможности формирования диффузионных прослоек.

Таким образом, при назначении термообработки необходима всесторонняя оценка возможных изменений свойств металла в зоне 140 сварного соединения, а также величины внутренних напряжений. В большинстве сложных случаев термообработку (обычно отпуск) назначают, если это приводит к получению в зоне сварного соединения более пластичного металла. Благодаря повышению пластических свойств снижается вероятность хрупкого разрушения сварного соединения.

Очень часто вместо высокотемпературного отпуска, который приводит к развитию диффузионных прослоек, используют нормализацию, которая позволяет снизить интенсивность развития диффузионных прослоек. Последнее обусловлено, во-первых, снижением скорости диффузии углерода в аустените при нагреве выше точки А3, во-вторых, снижением стойкости карбидов.

Сварка разнородных сталей одного структурного класса

Для сталей перлитного класса используют сварочные материалы, рекомендуемые для менее легированной стали. Например, при ручной дуговой сварке низкоуглеродистой стали с теплоустойчивой хромомолибденовой используют электроды типа Э42А или Э50А с покрытием основного вида. При большом различии в легировании рекомендуется использовать сварочные материалы, обеспечивающие наплавку металла промежуточного легирования. Например, при сварке ВСт3 с хромомолибденовой 15Х1М1Ф рекомендуются электроды типа 3-09Х1М.

Режим сварки и температуру подогрева назначают исходя из свойств более легированной стали.

При выполнении соединений между высокохромистыми фер-ритными, ферритно-аустенитными и мартенситными сталями с целью предотвращения образования хрупких кристаллизационных прослоек, а также хрупкого металла шва сварочный материал выбирают ферритно-аустенитного класса. В этом случае обеспечивается формирование металла шва с более мелкой структурой, чем при использовании ферритного сварочного материала. Сварка ведется с подогревом; после сварки высокий отпуск (700—750 °С).

Для сварки аустенитных и аустенитно-ферритных сталей разного легирования сварочные материалы выбирают исходя из соотношения Cr/Ni. Если в свариваемых сталях соотношение больше единицы, то выбирают аустенитно-ферритные сварочные материалы. Это позволяет избежать образования горячих трещин в металле шва. Если соотношение в свариваемых сталях Cr/Ni Сварка разнородных сталей разного структурного класса

Можно выделить две подгруппы разнородных сварных соединений сталей разного структурного класса:

сварные соединения перлитных сталей с высокохромистыми мартенситными, ферритными и аустенитно-ферритными;
сварные соединения перлитных, мартенситных и ферритных сталей с аустенитными.

Соединения из перлитных сталей с высокохромистыми мартенситными, ферритными и аустенитно-ферритными характеризуются тем, что в сварном соединении возможно появление холодных трещин, а также развитие кристаллизационных и диффузионных прослоек в зоне сплавления. Соединения перлитной стали с 12 %-ной хромистой обычно выполняют, используя перлитные электроды типа Э-09Х1М для ручной сварки или проволоку Св-08ХМ для сварки под флюсом. Подобные сварочные материалы позволяют получить металл шва с содержанием хрома до 5 %, что обеспечивает достаточную прочность и пластичность металла шва и переходных слоев. Температурный режим сварки назначают применительно к свойствам высоколегированной стали.

Очень часто, особенно при соединении элементов большой толщины, выполняют облицовку кромок 12 %-ной хромистой стали (например, электродами типа Э-09Х1М), а дальнейшую сварку ведут электродами типа Э42 или Э50А, состав которых обеспечивает наплавку металла, близкого к составу менее легированной стали. В тех случаях, когда металл шва работает при температурах, близких к предельной для 12 %-ной хромистой стали, для снижения вероятности образования диффузионных прослоек наплавку на высокохромистую сталь вначале осуществляют электродами типа Э-09Х1МФ или Э-10ХЗМФ6, а затем электродами типа Э-09Х1М.

Для сварки перлитных сталей с высокохромистыми ферритными, аустенитно-ферритными и мартенситными перлитные сварочные материалы нежелательны из-за неблагоприятного легирования металла шва. В этом случае наблюдается формирование хрупких кристаллизационных прослоек. Для указанных сочетаний обычно используют сварочные материалы аустенитно-ферритного класса, например, электроды типа Э-08Х24Н6ТАМФ. Эти электроды позволяют получить более стабильную и пластичную структуру металла шва в переходных участках со стороны перлитной стали. Применяют также аустенитные электроды. Однако в этом случае химическая неоднородность будет повышенной, и в случае эксплуатации в области высоких температур возможно образование хрупких диффузионных прослоек, что может привести к преждевременному разрушению сварного соединения.

Соединения перлитных, мартенситных и ферритных сталей с аустенитными характеризуются наибольшей химической, структурной и механической неоднородностью. Поскольку применение 142 перлитных сварочных материалов неизбежно приводит к формированию хрупких кристаллизационных слоев, то для выполнения соединений используют аустенитные сварочные материалы, которые выбирают в зависимости от соотношения Cr/Ni в аустенитной стали. При соотношении Cr/Ni > 1 применяют аустенитно-ферритные сварочные материалы, например, электроды типа Э-10Х25Н13Г2, которые при разбавлении металла шва перлитным основным металлом до 30 % обеспечивают получение аустенитно-ферритного шва. Если в свариваемой аустенитной стали отношение Cr/Ni

Перлитный класс стали: описание и сварка

Перлитный класс стали - это металл, принадлежащий к низколегированному и среднелегированному типу. Чаще всего такое сырье используется в качестве конструкционной или инструментальной стали. Перлитная и ферро-перлитная структура данного материала после прохождения отжига или же после проката отлично поддается обработке любыми режущими инструментами.

Общее описание стали

Для того чтобы перлитный класс стали имел достаточно высокие механические параметры эксплуатации, необходимо провести закалку. Чаще всего для этого используется масло, а также нужно правильно провести процедуру отпуска. Благодаря такой обработке, удается повысить такой параметр, как прочность, к примеру, или износостойкость и твердость.

Стали перлитного класса выделяются минимальным содержанием легирующих элементов. Среднее содержание в мартенстиных сталях, а наибольшее количество в аустенитных.

Из-за малого количества добавок и модификаторов такие свойства, как жаростойкость, к примеру, также достаточно малы потому, что недостаточно хрома в составе. Использовать такой материал с температурой более 550-580 градусов по Цельсию нельзя.

Марки и характеристики

Разнообразие марок стали перлитного класса не слишком большое, всего их около восьми. Среди них есть 12Х1МФ (12ХМФ), 20Х1М1Ф1ТР (ЭП182) и другие. На сегодняшний день используется то название марок, которое идет первым. Маркировка, указанная в скобках - это старая, однако она все еще может кое-где встречаться. Стоит отметить, что сталь данного класса при содержании углерода до 0,35% от всей массы и с количеством легирующих элементов до 2-5% достаточно популярна. Основная причина широкого распространения - это дешевизна и относительно неплохие механические качества.

Сталь перлитного класса чаще всего используется, как конструкционный материал. Стоит также отметить, что свариваемость стали с содержанием углерода до 0,35% и легирующими элементами в пределах 3-4%, достаточно неплохая.

Сварка перлитной стали

Стоит отметить, что при сварке сталей перлитного класса наиболее выгодным будет использовать элементы, которые применяются при сварке стали с низким коэффициентом легирования. Если для этого используется ручная электрическая дуговая сварка, то лучше всего применять такие электроды, которые имеют фтористо-кальциевое покрытие. В таком случае будет обеспечена высокая устойчивость металла шва против таких дефектов, как кристаллизация, к примеру. Кроме того, прочность сварного шва также будет достаточно удовлетворительной.

Что касается режимов сварки, а также температуры, которая должна использоваться для такого материала, то наиболее выгодно использовать те варианты, которые подходят для работы с высоколегированной сталью.

К примеру, если марка перлитной стали 15ХМ или 12ХМ, то температура во время сварки должна быть примерно 400-450 градусов по Цельсию. Для работы применяется ручная электродуговая сварка. В качестве электродов чаще всего выбираются такие марки, как Э42А или проволока типа Св-08А. Что касается процедуры отпуска после сварки, то ее можно не проводить вовсе или же проводить при температуре 630-650 градусов по Цельсию.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Сварка перлитных сталей с высокохромистыми сталями мартенситного и ферритного классов. При сварке перлитных сталей с 12 % - нымп хромистыми сталями следует использовать электродные материалы перлитного класса. [1]

Сварка перлитной стали с аустенитной должна производиться аустенитными электродами или электродами на никелевой основе. [2]

Сварку перлитных сталей , отличающихся лишь степенью легирования, производят электродами, применяемыми для менее легированной стали, если к швам не предъявляется требований повышенной прочности или особых свойств жаропрочности, коррозионной стойкости, характерных для более легированной. Однако технологические режимы сварки и температуру подогрева следует выбирать ( рассчитывать) применительно к более легированной стали. [3]

Сварку перлитных сталей с аустенитными с целью исключения образования хрупких прослоек в шве следует выполнять аустенитным присадочным материалом. [4]

Сварку перлитных сталей с аустенитньши с целью исключения образования хрупких прослоек в шве следует выполнять аустенитным присадочным материалом. [5]

Сварку перлитных сталей с высокохромистыми сталями мартенситного и ферритного классов разной структурной ориентации выполняют дуговой сваркой в среде углекислого газа. Сварные соединения перлитных сталей с 12 % - ными хромистыми сталями выполняют электродными проволоками перлитного класса. При использовании названной проволоки обеспечивается удовлетворительная пластичность и вязкость переходных участков сварного соединения с содержанием 5 % Сг вблизи кромки разделки со стороны высоколегированной стали, а также более высокая длительная прочность сварных соединений при отсутствии хрупких разрушений в зоне сплавления. [6]

Сварку перлитных сталей с высокохромнс-тыми сталями мартенситного и ферритного к л а с со в разной структурной ориентации выполняют дуговой сваркой в среде углекислого газа. Сварные соединения перлитных сталей с 12 % - ными хромистыми сталями выполняют электродными проволоками перлитного класса. При использовании названной проволоки обеспечивается удовлетворительная пластичность и вязкость переходных участков сварного соединения с содержанием 5 % Сг вблизи кромки разделки со стороны высоколегированной стали, а также более высокая длительная прочность сварных соединений при отсутствии хрупких разрушений в зоне сплавления. [7]

Сварку перлитных сталей различных марок между собой или перлитной стали с высокохромистой полуферритной сталью следует производить электродами ( присадочной проволокой), дающими металл шва, близкий по составу и свойствам к менее легированной из свариваемых сталей. [8]

Для сварки перлитных сталей с 12-процентными хромистыми нержавеющими сталями наиболее предпочтительным является, как было показано ранее, использование сварочных материалов перлитного класса. В этом случае обеспечивается, во-первых, более высокое качество металла шва, а во-вторых, снижается интенсивность развития диффузионных прослоек в зоне сплавления разнородных материалов. [9]

При сварке перлитных сталей с 12 % - ными хромистыми сталями с целью обеспечения наибольшей пластичности шва применяют сварочные материалы перлитного класса. В этом случае в переходных участках со стороны высоколегированной стали с содержанием до 5 % Сг сохраняется высокая пластичность и вязкость. Для снижения размеров диффузионных прослоек перлитный наплавленный металл должен легироваться определенным количеством карбидообразующих элементов. [10]

При сварке перлитных сталей руководствуются теми же положениями, за исключением того, что здесь можно допускать более низкие пределы содержания углерода. [12]

При сварке перлитных сталей с 17 - 28 % - пъши хромистыми сталями использование электродов перлитного класса нецелесообразно из-за чрезмерного легирования шва хромом из высоко-хромистой стали и потери им вследствие этого пластичности. Поэтому наиболее подходящими будут сварочные материалы фер-ритно-аустенитного класса, обеспечивающие достаточную стабильность металла шва даже при наличии значительного проплавлен ия перлитной стали. Термообработка после сварки в этом случае не нужна. [13]

При сварке перлитных сталей целесообразно использовать аустенптные высоконп-келевые электроды. [15]

Все ранее рассмотренное свидетельствует о том, что при сварке перлитных сталей аустенитными присадочными материалами радикальным путем снижения отрицательной роли мартенситной прослойки в зоне сплавления является увеличение содержания никеля в металле шва. По данным рис. 11.5, присутствие в металле шва около 40 % никеля должно позволить снизить протяженность мартенситного участка до минимальных размеров. [31]

Следует отметить, что электроды типа КТИ-7 используются и для сварки перлитных сталей с аусте-нитными, в которых содержание хрома превышает содержание никеля. [32]

Указанные электродные материалы с однофазной аустенитной структурой шва применяют и при сварке перлитных сталей с термоуп-рочняемыми жаропрочными аустенитными сталями и никелевыми сплавами. [33]

Указанные электродные материалы с однофазной аустенитной структурой шва применяют и при сварке перлитных сталей с термо-упрочняемыми жаропрочными аустенитными сталями и никелевыми сплавами. [34]

Столь ярко выраженная склонность к образованию горячих трещин была выявлена при сварке перлитных сталей впервые и могла быть отнесена лишь за счет бора, который ранее не вводился в металл шва. [35]

Таким образом, предварительный подогрев и выполнение швов многослойным способом обязательны при сварке перлитных сталей . [36]

Таким образом, сварные соединения разнородных сталей могут иметь значительную изменяющуюся во времени химическую, структурную и механическую неоднородность, наиболее сильно выраженную при сварке перлитной стали с аустенитной или наплавке. [37]

Таким образом, сварные соединения разнородных сталей могут иметь значительную изменяющуюся во времени химическую, структурную и механическую неоднородности, наиболее сильно выраженные при сварке перлитной стали с аустенитной или наплавке. [38]

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. 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. [39]

При сварке перлитных сталей с аустенитными необходимо использовать электродные материалы аустенитного класса с достаточным запасом аусте-нптности наплавленного металла для предотвращения образования малопластичных участков с мартенситной структурой в корневых слоях и участках, примыкающих к перлитной стали. [41]

При сварке перлитных сталей с 12 % - ными хромистыми сталями необходимо предотвратить образование мартенсита и XT, а также развитие диффузионных прослоек при отпуске и высокотемпературной эксплуатации. При выборе сварочных материалов следует исключить образование хрупких переходных участков в зонах перемешивания сталей. В этом случае в переходных участках со стороны высоколегированной стали, содержащих до 5 % Сг, сохраняются 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. При сварке деталей больших толщин целесообразно электродами типа Э - ХМ делать наплавку на кромки высоколегированной стали, а разделку заполнять без подогрева электродами типа Э-42 или Э-50 в зависимости от требований прочности перлитного шва. Температуру предварительного подогрева и отпуска определяют по характеристикам более легированной, т.е. 12 % - ной хромистой стали, но для уменьшения размеров диффузионных прослоек применяют отпуск при минимально допустимой температуре. [42]

Для сварных соединений перлитных сталей с хромистыми использование как перлитных, так и хромистых электродов неизбежно приводит к появлению в слоях шва, прилегающих к отличному по составу основному металлу, в исходном состоянии после сварки мартенситной структуры. Поэтому для сварки перлитных сталей с хромистыми используются в основном электроды перлитного класса. [43]

Существенное влияние на строение зоны сплавления и свойства сварного соединения оказывает развитие в ней переходных прослоек, обусловленных диффузией углерода из нелегировашгого металла в металл, содержащий в большом количестве энергичные карбидообразующие элементы. Такие диффузионные прослойки возникают при сварке разнородных перлитных сталей , и особенно в соединениях перлитных с высоколегированными мартенситными, ферритными и аустенитными сталями. В зоне сплавления со стороны менее легированной стали или шва образуется обезуглероженная зона, со стороны легированной составляющей - прослойка пауглероженного металла высокой твердости, содержащего большое количество карбидов. [44]

При сварке перлитных сталей с аустснитпыми всегда следует применять аустенитные сварочные материалы, обеспечивающие получение наплавленного металла с таким запасом аустенитности, чтобы с учетом расплавления и участия в формировании шва низколегированной составляющей ( перлитной стали) обеспечить в высоколегированном шве аустенитную структуру. [16]

При сварке перлитных сталей с высокохромистыми ферритными или феррит-но-аустепитнымп сталями ( с содержанием 17 - 28 % хрома) применение электродных материалов перлитного класса нежелательно ввиду чрезмерного легирования переходных участков шва и опасности образования вследствие этого холодных трещин. Наиболее целесообразным является использование в данном случае электродов ферритно-аустенптного класса, обеспечивающих достаточную стабильность свойств пша при наличии значительного перемешивания с перлитной сталью. Может быть допущено также применение аустенитных электродов, однако при этом необходимо учитывать структурную неоднородность соединения. [17]

При сварке перлитных сталей с аустенит-ными максимальны все виды неоднородностей. Выбор сварочных материалов должен исключить образование трещин различных видов и обеспечить эксплуатационную надежность сварных соединений. [18]

При сварке перлитной стали марок 20, 15ГС, 12Х1МФ и подобных присадочная проволока подается вслед движению электрода; при сварке аустенитной стали марки 08Х18Н10Т и подобных - навстречу движения электрода. [19]

Прп сварке перлитных сталей разного легпрова нпя между собой целесообразно использовать сварочные материалы, применяемые обычно для менее легированной стали. [21]

При сварке перлитных сталей разного легирования температура предварительного и сопутствующего подогревов выбирается по более легированной из свариваемых сталей, а режим термообработки - по менее легированной стали. [22]

При подготовке к сварке перлитной стали ЗОХМА необходимо иметь в виду, что нарушение технологии сварки может привести к образованию трещин и ухудшению качества металла шва и околошовной зоны сварного соединения. [23]

Высота валиков шва при сварке перлитных сталей не должна превышать 5 мм, при сварке аустенитных сталей - 4 мм. [24]

Поэтому эпюры остаточных напряжений при сварке перлитной стали перлитными или ау-стенитными сварочными материалами принципиально отличаются. Эти напряжения в большинстве случаев не могут быть сняты термообработкой и создают опасность как разрушения, так и изменения размеров конструкции во времени. Нецелесообразность термообработки соединений с аустенитным швом обусловлена развитием диффузионных процессов обезуглероживания и охрупчивания отдельных зон соединения, а для швов с аустенитно-ферритным швом - охрупчивание шва в результате перехода ферритной фазы в хрупкую о-фазу. Лишь для швов, эксплуатируемых при высоких температурах и в агрессивных средах, необходимы ( см. гл. Напротив, для соединений с перлитным низколегированным швом, а также для швов с мартенситно-ферритным швом требуются подогрев и отпуск для предотвращения XT и повышения пластичности металла. [26]

В обозначение типа электродов, предназначенных для сварки перлитных сталей , кроме того, входит цифра, указывающая, какой предел прочности сварного шва должен быть обеспечен при применении этих электродов. Буква А указывает на повышенное качество электродов. В обозначении типа электродов для аустенитной стали, кроме букв ЭА, обычно имеются буквы и цифры, которые по своему усмотрению выбирает организация, внедряющая электроды данного типа. [27]

В обозначение типа электродов, предназначенных для сварки перлитных сталей , кроме того, входит цифра, указывающая, какой предел прочности сварного шва должен быть обеспечен при применении этих электродов. Буква А указывает на повышенное качество электродов. В обозначении типа электродов для аустенитной стали кроме букв ЭА обычно имеются буквы и цифры, которые по своему усмотрению выбирает организация, внедряющая электроды данного типа. [28]

Электроды с основным видом покрытия, предназначенные для сварки перлитных сталей , следует использовать в течение 5 суток после прокалки, остальные электроды - в течение 15 суток, если их хранят на складе с соблюдением требований. [29]

Читайте также: