Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Сварка теплоустойчивых сталей

Теплоустойчивые стали обеспечивает возможность нормальной эксплуатации конструкций в условиях высоких температур при значительных напряжениях и в особых средах, способствующих химическому и механическому разрушению металла. Наиболее широко теплоустойчивые стали применяют при изготовлении паровых энергетических установок. Для повышения жаропрочности сталей в их состав вводят легирующие элементы (Mo, W и V), энергично повышающие температуру разупрочнения стали при нагреве. Для обеспечения жаростойкости жаропрочных сталей в их состав вводят хром, образующий плотную защитную пленку на поверхности металла. К низколегированным теплоустойчивым сталям с перлитной структурой относят: 12ХМ, 15ХМ, 20ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМЛ, 20ХМФЛ.

Технология сварки теплоустойчивых сталей. Детали эксплуатируемых в теплоэнергетике машин обычно характеризуются сложностью формы. Поэтому наиболее широкое применение находит ручная сварка покрытыми электродами и полуавтоматическая сварка в защитных газах и реже сварка под флюсом.

Работа конструкций при высоких температурах способствует протеканию диффузионных процессов. Для того чтобы снизить интенсивность этих процессов в сварном соединении, стремятся максимально приблизить состав металла шва к составу основного металла. Для сварки хромомолибденовых сталей (12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ) применяют электроды типа
Э-09МХ с предварительным подогревом до 300 °С.

Хромомолибденованадиевые стали (20ХМФЛ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф) сваривают электродами типа Э-09Х1МФ. В этом случае необходим предварительный и сопутствующий подогрев до 300-350 °С. После сварки сварные соединения подвергают высокому отпуску при температуре 700-740° С в течение 2-3 ч.

При сварке в СО₂ (Ar-CO₂) стали 15ХМ и 20ХМ применяют сварочную проволоку
Св-10ХГ2СМА. При использовании этой проволоки прочностные и пластические свойства сварных соединений в интервале температур 20-525 °С практически не отличаются от свойств основного металла. Cварку этих сталей проводят с предварительным подогревом до температуры 250—300° С. Режимы сварки практически не отличаются от режимов сварки низкоуглеродистой стали. После сварки проводят высокий отпуск конструкции.

Теплоустойчивую сталь 20ХМФЛ сваривают в защитном газе проволокой
Св-08ХГСМФА с предварительным и сопутствующим подогревом до температуры 300—350° С, что обеспечивает повышение стойкости шва против трещин и снижение твердости металла шва и околошовной зоны. После окончания сварки конструкцию подвергают термообработке.

При сварке под флюсом теплоустойчивых сталей, например 12Х1МФ и 15Х1М1Ф, рекомендуется применять проволоку Св-08ХМФА и флюс АН-22. Сварку осуществляют с предваритель­ным подогревом. При указанном сочетании сварочных материалов обеспечивается получение металла шва, кратковременные и длительные механические свойства которого (в состоянии после высокого отпуска) при температуре 20-585 °С полностью удовлетворяют установленным требованиям.

Сварка среднелегированных сталей

Среднелегированные стали используют для создания облегченных высокопрочных конструкций в тяжелом и химическом машиностроении, судостроении, самолетостроении и других отраслях техники. Для изготовления сварных конструкций применяют конструкционные среднелегированные стали с содержанием до 0,5% С и суммарным содержанием легирующих элементов до 10%.

Типичными представителями среднелегированных сталей, широко применяемыми при изготовлении ответственных сварных конструкций, являются стали: 1) 42Х2ГСНМА, 40ХГСНЗМА, 30Х2ГСНВМА (мартенситно-бейнитных структурой); 2) 25ХГСА, 30ХГСА, 30ХГСНА (перлитной струтурой).

Главной и общей характеристикой среднелегированных сталей являются механические свойства. Среднелегированные стали обладают временным сопротивлением 600-2000 МПа, что значительно превышает временное сопротивление обычных углеродистых конструкционных сталей.

Высокие механические свойства среднелегированных сталей достигаются легированием элементами, упрочняющими феррит и повышающими прокаливаемость стали, и надлежащей термообработкой, после которой в полной мере проявляется положительное влияние легирующих элементов. Поэтому среднелегированные стали всегда характеризуются как химическим составом, так и видом термообработки. Среднелегированные стали, предназначенные для изготовления сварных конструкций, как правило, подвергаются улучшению (закалке с последующим высоким отпуском) или закалке и низкому отпуску.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами.

Для сварки среднелегированных высокопрочных сталей используют электроды типов Э-10Х20Н9Г6С, Э-06Х19Н11Г2М2, Э-11Х15Н25М6АГ2 (аустенитные) и Э50А, Э70, Э85, Э100, Э150.

Если сталь перед сваркой подвергают термообработке на высокую прочность (нормализация или закалка с отпуском), а после сварки – отпуску для снятия напряжений и выравнивания механических свойств сварного соединения с целью обеспечения его равнопрочности с основным металлом, то разделку заполняют каскадом или горкой электродами Э70 …Э150. Температура охлаждения зоны термического влияния в процессе сварки допускается не ниже Т_В = 150... 200 °С.

Когда термообработка сварного изделия не может быть выполнена (например, из-за крупных размеров), на кромки детали, подлежащие сварке, наплавляют аустенитными или низкоуглеродистыми электродами (с основным покрытием) незакаливающийся слой металла такой толщины, при которой температура стали под слоем в процессе выполнения сварки не превысит температуру отпуска при термообработке деталей с наплавленными кромками. Детали с наплавленными кромками сваривают аустенитными или низкоуглеродистыми электродами без подогрева и последующей термообработки.

Сварка в защитных газах. К технологическим особенностям сварки среднелегированных сталей в защитных газах следует отнести тщательную осушку газа с целью предельного снижения содержания водорода в металле шва, а также использование режимов сварки, обеспечивающих пониженные скорости остывания сварных соединений. Эти меры необходимы для повышения стойкости сварных соединений против образования трещин. В качестве защитных газов используют СО₂, Ar и Ar-СO₂. Для сварки пригодны режимы, рекомендованные для соединений из низколегированных сталей со снижением силы тока на 15-20%. В основном используют проволоки Св-08ГСМТ, Св-18ХМА, Св-18ХГС, Св-20Х2ГСНВМ.

Высокое качество сварных соединений достигается при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом в два слоя. Первый слой выполняют без присадки с полным проваром кромок стыка и обратным валиком, второй - с поперечными низкочастотными колебаниями электрода (3-6 колебаний в сек.) и механической подачей присадочной проволоки.

Сварка под флюсом. При использовании для сварки низкоуглеродистых проволок стремятся получать швы с глубоким проплавлением, повышая при однопроходной сварке стыковых соединений без разделки кромок сварочный ток и скорость сварки. Необходимый состав металла шва будет обеспечиваться повышением доли основного металла в шве. Флюс выбирают в зависимости от марки электродной проволоки. При сварке проволокой Св-08А под флюсом АН-348А и ОСЦ-45 получают соединения, к которым не предъявляют высокие требования по ударной вязкости. При сварке проволоками Св-08ГС и Cв-08XНM используют флюс АН-22 и АН-26.

Сварку среднелегированных высокопрочных сталей аустенитной сварочной проволокой марок Св-08Х21Н10Г6 или Св-08Х20Н9Г7Т выполняют под флюсами АН-20С и 48-ОФ-6, предназначенными для сварки высоколегированных хромоникелевых сталей. При этом режимы сварки должны обеспечивать требуемые размеры и форму швов и минимально возможное проплавление основного металла.