Влияние соотношения составов основного металла и металла швов на некоторые особые служебные характеристики сварных соединений

При сварке легированных сталей специального назначения или при наплавке слоев с особыми свойствами от сварных соединений требуется не только прочность, но и достаточная коррозионная стойкость, жаропрочность и др. специальные свойства.

Например, при сварке хромоникелевых аустенитных сталей металл шва для сохранения жаропрочности и коррозионной стойкости должен по своему составу быть близким к составу свариваемой стали. Эти стали обладают повышенной склонностью к образованию горячих трещин. Если в металле шва содержание элементов ферритообразователей (хром, молибден, ванадий, ниобий, титан) такое, что наряду с аустенитными зернами образуется и некоторое количество второй фазы – феррита (около 2 – 3%), то швы будут менее склонны к образованию горячих трещин. Дальнейшее увеличение феррита еще уменьшает склонность МШ к образованию ГТ, но и приводит к его охрупчиванию. Поэтому при выборе СМ для сварки аустенитных хромоникелевых сталей необходимо проверять количество ферритной фазы в МШ. Требуемое количество феррита можно получить подбором соответствующего состава МШ, т.е. регулированием содержания в нем различных ЛЭ.

Связь между составом МШ и его структурой можно установить с помощью структурной диаграммы Шеффлера.

Межкристаллитная коррозия, представляющая собой разрушение металлических связей между кристаллами, по их границам также является одним из опасных видов снижения эксплуатационных характеристик сварных соединений. При этом ослабление склонности к МКК достигается в большинстве случаев соответствующим выбором ОМ и СМ.

Весьма важными применительно к различным эксплуатационным условиям являются сварные конструкции из разнородных материалов, в частности сталей. Сварка при этом должна обеспечивать монолитность соединений сталей различного состава или вообще разнородных металлов. СШ в этом случае либо подобны металлу одного из разнородных элементов (и имеют различие составов и свойств на границе сплавления), либо отличаются от обоих и по обеим границам имеют резкие переходы свойств. Естественно, что при выборе СМ в таких случаях приходится решать ряд дополнительных сложных задач.

Одной из них является учет совместной работы шва и ОМ с различными коэффициентами теплового расширения. Чем больше различия коэффициентов, тем большие пластические деформации могут развиваться. Разрушения таких соединений происходят в результате термоциклической усталости. Различие в 1,5 раза значений теплового коэффициента аустенита и феррито-перлитных сталей приводит к развитию значительных пластических деформаций и к снижению эксплуатационных характеристик. Меньшая разница в этих коэффициентах у феррито-перлитных сталей и сплавов на никелевой основе позволяет получать более стабильное качество сварных соединений. Таким образом, для разнородных сталей сварных соединений применяют СМ, имеющие минимальное различие коэффициентов линейного расширения.

Хрупкие разрушения сварных соединений с аустенитными швами происходят заметно раньше, чем соединений со швами на никелевой основе.

В связи с этим, во многих случаях целесообразно выполнять швы СМ, дающими МШ на основе никеля или же наплавлять прослойки никелевыми сплавами. Такие прослойки создаются предварительной наплавкой кромок электродами на никелевой основе.

Таким образом, и в случаях выполнения разнородных соединений выбор СМ является средством регулирования их свойств.