Термическая обработка сварных соединений низкоуглеродистых сталей

Отпуск -Операции отпуска являются наиболее распространенным видом термообработки.

Высокий отпуск (550-650С) сварных соединений низкоуглеродистых нелегированных сталей не изменяет структурного состояния стали. Его назначение состоит в снижении уровня остаточных соединений. Низкий и средний отпуск проводят применяют для сварных узлов из среднелегированных высокопрочных сталей для частичного восстановления свойств соединения при невозможности полной термической обработки. Выбор режима отпуска усложняется при изготовлении крупногабаритных конструкций с множеством швов. В данном случае обычно проводят промежуточные отпуски (300-400С) для снижения напряжённости закалочных структур в околошовной зоне и удаления из них водорода, который резко увеличивает вероятность появления холодных трещин. Окончательный отпуск проводят при температуре, обеспечивающий необходимый уровень свойств.

Одно из важнейших условий необходимости проведения термической обработки сварного соединения является эксплуатация его в коррозионноактивных средах. Склонность к коррозионному растрескиванию этих сталей определяет наличие упругих или пластических деформаций, вызванных внешними и внутренними напряжениями. Внешние напряжения можно изменить, регулируя нагрузку на изделие, а внутренние – технологией сварки.

Роль технологии может быть различной. Подогрев перед сваркой или в процессе сварки уменьшает градиент температуры между зоной сварного соединения и основным металлом, тем самым понижает величину остаточных напряжений. Многослойная сварка небольшими валиками будет способствовать снижению уровня остаточных напряжений, потому что при сварке каждого последующего слоя будет происходить нагрев предыдущего. Значение имеет скорость охлаждения после сварки – уменьшение скорости охлаждения с помощью теплоизоляции сварного соединения будет способствовать снижению внутренних напряжений. Поэтому проведение термической обработки зависит от технологии сварки. Надо учитывать также и толщину свариваемого металла, так как с ее увеличением растет величина остаточных напряжений и соответственно увеличивается необходимость проведения отпуска после сварки.

Термообработку сварных соединений из этих сталей в ряде случаев проводят не только для снятия внутренних остаточных напряжений, но и в целях устранения последствий влияния сварочного нагрева на структуру ЗТВ, иногда, для улучшения структуры металла шва.

Сварка конструкций из легированных сталей сопровождается структурными изменениями в зоне термического влияния (образование мартенсита), в результате которых резко снижается пластичность, возникают значительные напряжения, в связи с чем как в сварном шве, так и в основном металле могут появиться трещины. Поэтому при сварке конструкций из легированных сталей применяют предварительную термическую обработку, термическую обработку в процессе сварки и последующую после сварки (окончательную) термическую обработку.

Предварительная термическая обработка заключается в отжиге (полном, изотермическом или низкотемпературном — смягчающем) и применяется в том случае, если сварке подвергают неоднородный металл, имеющий внутренние напряжения. Сопутствующая сварке термическая обработка заключается в подогреве, осуществляемом до сварки, во время сварки и после сварки (выравнивающий нагрев) с последующим замедленным охлаждением. Последующая после сварки (окончательная) термическая обработка проводится для улучшения структуры сварного шва и зоны термического влияния и получения необходимых механических свойств. Наиболее полно это достигается закалкой с отпуском по обычному для данной стали режиму. Например, после термической обработки сварного соединения из стали ЗОХГСА по режиму: закалка в масле от 880° С, отпуск при 550° С, механические свойства шва и околошовной зоны получаются такие же, как свойства основного металла. Микроструктура шва и основного металла одинакова — троостосорбит. Если детали перед сваркой были термически обработаны (закалены и отпущены), то после сварки целесообразно производить их отпуск при температуре отпуска предварительной термической обработки.

Для снижения твердости и возможности обработки сварного шва на металлорежущих станках производят высокотемпературный отпуск при 550—650° С.

Термообработка сварных соединений из углеродистых сталей.Свойства сварных соединений после термообработки.

В сталях, содержащих углерод по верхнему пределу, вероятность возникновения холодных трещин повышается, особенно с ростом скорости охлаждения (повышение толщины металла, сварка при отрицательных температурах, сварка швами малого сечения и др.). В этих условиях предупреждают появление трещин путем предварительного подогрева до 120—200 °С