Сварка стали 08х18н10т проволокой
В данной статье рассмотрим технологию сварки некоторых легированных хромоникелевых аустенитных сталей, а именно:
- коррозионно-стойких сталей (они же нержавеющие или попросту "нержавейка");
- жаропрочных и жаростойких сталей.
Технология сварки хромоникелевых аустенитных сталей . Все заготовительные операции на аустенитных сталях, выполняемые методами холодной или горячей обработки, производятся в основном теми же способами и на том же оборудовании, что и для углеродистых конструкционных сталей. Подготовка кромок деталей под сварку должна производиться механическим путем (фрезерованием, строжкой, токарной обработкой). Допускается подготовка кромок сжатой дугой или газофлюсовой резкой, требующей последующей механической зачистки огнерезных кромок на глубину не менее 0,8 мм.
При сборке деталей перед прихваткой и сваркой во избежание образования надрезов и трещин на поверхности основного металла в месте попадания брызг расплавленного металла участки рядом со швом должны быть покрыты одним из видов защитных покрытий.
При изготовлении сварных конструкций из аустенитных сталей могут применяться все способы электрической сварки плавлением. Выбор способа сварки производится с учетом толщины свариваемого металла, размеров и формы конструкции, расположения швов в пространстве и их доступности, требований к сварным соединениям и т. д.
Основной особенностью ручной дуговой сварки аустенитных сталей является необходимость обеспечения требуемого химического состава металла шва при различных типах сварных соединений и пространственных положениях сварки с учетом изменения доли участия основного и электродного металла в металле шва. Это заставляет корректировать состав покрытия с целью обеспечения необходимого содержания в шве феррита и тем самым предупреждения образования в шве горячих трещин. Этим же достигается 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. Последнее уменьшает и вероятность образования дефектов на поверхности основного металла в результате прилипания брызг.
Состав покрытия электрода определяет необходимость применения постоянного тока обратной полярности (при переменном токе или постоянном токе прямой полярности дуга неустойчива), величину которого определяют по формуле Iсв=kdэ, а коэффициент k в зависимости от диаметра электрода принимают не более 25-30 А/мм. В потолочном и вертикальных положениях силу сварочного тока умень¬шают на 10-30 % по сравнению с силой тока, выбранной для нижнего положения сварки.
Сварку покрытыми электродами рекомендуется выполнять валиками малого сечения и для повышения стойкости против горячих трещин применять электроды диаметром 3 мм с минимальным проплавлением основного металла. Тщательная прокалка электродов перед сваркой, режим которой определяется их маркой, способствует уменьшению вероятности образования в швах пор и трещин, вызываемых водородом. Некоторые марки электродов, рекомендуемые для различных сталей аустенитного класса, в зависимости от условий работы конструкции приведены в табл.1, а их механические свойства - в табл.2.
Таблица 1. Некоторые марки электродов и условия работы высоколегированных сталей и сплавов
Содержание
α-фазы (%) и структура шва
Э 07Х20Н9
Э-08Х19Н10Г2Б
Э-02Х10Н9Б
10Х17НИМ2Т
08Х18Н19Б
08Х21Н6М2Т
20Х20Х14С2
20Х25Н20С2
30Х18Н25С2
3-10 %
Аустенитно-
карбидная
Для предупреждения перегрева металла и связанного с этим укрупнения структуры, возможности появления трещин и снижения эксплуатационных свойств сварного соединения рекомендуется выполнять сварку валиками небольшого сечения, применяя для этого проволоку диаметром 2- 3 мм, а в связи с высоким электросопротивлением аустенитных сталей вылет электрода следует уменьшить в 1,5-2 раза.
Легировать шов можно через флюс (табл. 3) или проволоку (табл. 4), последнее предпочтительнее, так как обеспечивает необходимую стабильность металла шва.
Таблица 3. Флюсы для электродуговой и влектрошлаковой сварки высоколегированных сталей
Вид сварки
Марка флюса
Автоматическая электродуговая аустенитно-ферритными швами
Автоматическая электродуговая аустенитно-ферритными швами с небольшим запасом аустенита
Автоматическая электродуговая чисто аусте-нитными швами с большим запасом аустенита
Автоматическая электродуговая и электрошлаковая чисто аустенитными швами с большим запасом аустенита
Электрошлаковая чисто аустенитными швами с большим запасом аустенита
АНФ-1; АНФ-6; АНФ-7; АН-29; АН-292
Таблица 4. Некоторые марки сварочной проволоки для электродуговой сварки под флюсом и электрошлаковой сварки высоколегированных сталей
Марка стали
Условия работы
Марка проволоки
(ГОСТ 2246 - 70)
12Х18Н9
08Х18Н10
12Х18Н10Т
12Х18Н9Т
Стойкость к межкристаллитной коррозии
12Х18Н10Т
08Х18Н10Т
08Х18Н12Т
08Х18Н12Б
Температура выше 350°С;
стойкость к межкристаллитной коррозии
Стойкость к межкри-сталлитной коррозии
08Х18Н10;
12Х18Н10Т
12Х18Н9Т
Сварка в углекислом газе; стойкость к межкристаллитной коррозии
Температура до 800- 900 °С
20Х23Н13
08Х20Н14С2
20Х23Н18
Температура 800-900 °С
Температура 900- 1100°С
Температура до 1200°С
Св-07Х25Н12Г2Т
Св-06Х25Н12ТЮ
Св-08Х25Н13БТЮ
Д ля сварки используют низкокремнистые фторидные флюсы, создающие в зоне сварки безокислительные или малоокислительные среды, что приводит к минимальному угару легирующих элементов. Для снижения вероятности образования пор в швах флюсы для высоколегированных сталей необходимо прокалить непосредственно перед сваркой при 500-800°С в течение 1-2 ч. Остатки шлака и флюса на поверхности швов, которые могут служить очагами коррозии сварных соединений на коррозионно-и жаростойких сталях, необходимо тщательно удалять.
Особенностью электрошлаковой сварки является пониженная чувствительность к образованию горячих трещин, что объясняется малой скоростью перемещения источника нагрева и характером кристаллизации металла сварочной ванны, в результате создаются условия получения чисто аустенитных швов без трещин. Однако длительное пребывание металла шва и околошовной зоны при повышенных температурах увеличивает его перегрев и ширину околошовной зоны, а длительное пребывание металла при температурах 1200-1250°С приводит к изменению его структуры, снижает прочностные и пластические свойства. В результате сварные соединения теплоустойчивых сталей предрасположены к разрушениям в процессе термической обработки или эксплуатации при повышенных температурах.
Перегрев при сварке зоны термического влияния коррозионно-стойких сталей может привести к образованию в ней ножевой коррозии, поэтому для предупреждения указанных дефектов необходима термообработка сварных изделий (закалка или стабилизирующий отжиг). При выборе флюса и сварочной проволоки необходимо учитывать проникновение кислорода воздуха через поверхность шлаковой ванны, что приводит к угару легкоокисляющихся элементов (титана, марганца и др.). Это вызывает необходимость в некоторых случаях защищать поверхность шлаковой ванны путем обдува аргоном.
Электрошлаковую сварку высоколегированных сталей можно выполнять проволочным или пластинчатыми электродами (табл. 5). Изделия большой толщины со швами небольшой протяженности целесообразно сваривать пластинчатым электродом, изготавливать их значительно проще. Но сварка проволокой позволяет в широких пределах, варьируя режимом, изменять форму металлической ванны и характер кристаллизации шва, а это является одним из действенных факторов, обеспечивающих получение швов без горячих трещин.
Стальная и порошковая сварочная проволока
Проволоку различают по назначению: для сварки или наплавки.
Всего выпускается около 80 марок проволоки.
Буквы "Св" означают, что проволока сварочная. Через дефис указывают марку стали, из которой изготовлена проволока. Первая цифра соответствует содержанию углерода в сотых долях процента. Буквы означают наличие легирующих элементов в процентах, которые указываются числом, следующим за буквенным обозначением.
Для сварки низкоуглеродистых сталей используют шесть марок: Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-10ГА, Св-10Г2,
Для низко- и среднелегированных сталей - 30 марок, например: Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-18ХГС и др.
Для сварки высоколегированных сталей применяют 41 марку проволоки Св-08Х14ГНТ, Св-12Х13 и др.
Если после буквы цифра отсутствует, то количество данного элемента не превышает 1%. Буква "А" в конце маркировки свидетельствует о пониженном содержании серы и фосфора, а буквы "АА" - о еще меньшем их количестве.
Низкоуглеродистую и легированную проволоки выпускают неомедненными и омедненными (условное обозначение - О). Омеднение защищает проволоку от окисления и улучшает токоподвод.
В конце маркировки может стоять буква "Э". "Э" означает, что проволока служит для изготовления электродов. Буквы "Ш", "ВД" или "ВИ" говорят о том, что сталь для проволоки изготовлена соответственно электрошлаковым, вакуумно-дуговым переплавом или в вакуумно-индукционных печах.
Пример условного обозначения сварочной проволоки диаметром 3 мм марки Св-08А с омедненной поверхностью из стали, полученной электрошлаковым переплавом:
Условия сварки
Рекомендуемая проволока
Низкоуглеродистые и низколегированные стали в углекислом газе и смесях активных газов
Низкоуглеродистые и низколегированные стали в аргоне и гелии
Сварка в углекислом газе на открытом воздухе
Строительные металлоконструкции из стали 16Г2АФ в углекислом газе
Металлоконструкции из стали 10ХСНД в углекислом газе
Высокопрочные низколегированные стали (типа 14ХГНМ) в углекислом газе
Стали 08Х22Н6Т и 08Х18Г8Н2Т в углекислом газе
Проволока для сварки среднеуглеродистых и теплоустойчивых сталей
Марка стали
Марка проволоки при сварке
в азоте, гелии
в углекислом газе
Cв-15XMA, Св- 18ХГСА
Св-10ГСМ, Св-10ГСМТ, CB-08X2CMA, Cв-15XMA, Св-18ХГСА, Св-08ХЗГ2СМ
Св-08ХНСМА, Св-08ХГ2СМ, Св-08ХГСМА
15X5M, 15X5, 15Х5ВФ
Стальная сварочная проволока выпускается следующих диаметров (мм): 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0, Проволока поставляется в мотках диаметром 150-750 мм, массой от 1,5 до 40 кг, а также намотанной на катушки и кассеты.
Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, плен, закатов, раковин, забоин, окалины, ржавчины, масла и других загрязнений.
При необходимости проволоку очищают пескоструйным аппаратом или травлением в 5%-ном растворе соляной кислоты. Можно очищать проволоку, пропуская ее через специальные механические устройства, а также шлифовальной бумагой до металлического блеска. Перед очисткой бухту проволоки рекомендуется отжечь при температуре 150-200°С в течение 1,5-2 часов.
Обязателен сертификат с указанием предприятия-изготовителя, условного обозначения проволоки, номера плавки и партии, состояния поверхности и ее химического состава. При утере сертификата проволока может быть использована только после определения ее химического состава.
Технология сварки высоколегированных (нержавеющих) и жаропрочных сталей и сплавов
Защитный газ необходимо предварительно просушить или добавить к нему 2-5% кислорода. Это обеспечит плотность шва.
Нужно поддерживать самую короткую дугу и добиваться получения шва с низким коэффициентом формы (отношением ширины шва к его толщине). Иначе в металле шва и околошовной зоны появятся горячие (кристаллизационные) трещины.
После сварки металл должен как можно быстрее остыть. Для этого используют медные, охлаждаемые водой, подкладки; промежуточное остывание слоев; охлаждение швов водой. Эго повысит коррозионную стойкость сварного соединения.
Подготовка к сварке
Кромки стыкуемых деталей из высоколегированных сталей лучше подготавливать механическим способом. Однако допускаются плазменная, электродуговая, газофлюсовая или воздушно-дуговая резка. При огневых способах резки обязательна механическая обработка кромок на глубину 2-3 мм
КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Подготовка кромок и вид собранного стыка
S, мм
b, мм
с, мм
α, град.
Снимать фаску для получения скоса кромки можно только механическим способом. Перед сборкой свариваемые кромки защищают от окалины и загрязнений на ширину не менее 20 мм снаружи и изнутри, после чего обезжиривают.
Сборку стыков выполняют либо в инвентарных приспособлениях, либо с помощью прихваток. При этом необходимо учесть возможную усадку металла шва в процессе сварки. Ставить прихватки в местах пересечения швов нельзя. К качеству прихваток предъявляются те же требования, что и к основному сварному шву. Прихватки с недопустимыми дефектами (горячие трещины, поры и т.д.) следует удалить механическим способом.
Выбор параметров режима. Основные рекомендации те же, что при сварке углеродистых и низколегированных сталей. Главная особенность сварки высоколегированных сталей - минимизация погонной энергии, вводимой в основной металл. Это достигается соблюдением следующих условий:
- короткая сварочная дуга;
- отсутствие поперечных колебаний горелки;
- максимально допустимая скорость сварки без перерывов и повторного нагрева одного и того же участка;
- минимально возможные токовые режимы.
Техника сварки. Основное правило: поддерживать короткую дугу, поскольку при этом расплавленный металл лучше защищен газом от воздуха. При сварке в аргоне W-электродом подавать присадочную проволоку в зону горения дуги следует равномерно, чтобы не допускать брызг расплавленного металла, которые, попадая на основной металл, могут вызвать очаги коррозии.
В начале сварки горелкой подогревают кромки и присадочную проволоку. После образования сварочной ванны выполняют сварку, равномерно перемещая горелку по стыку. Необходимо следить за глубиной проплавления, отсутствием непровара. По форме расплавленного металла сварочной ванны определяют качество проплавления: хорошее (ванна вытянута по направлению сварки) или недостаточное (ванна круглая или овальная)
Короткая дуга, сварка углом вперед, «ниточные» швы - все это обеспечивает получение швов с повышенной сопротивляемостью образованию горячих трещин. Значение сварочного тока уточняют при сварке пробных стыков
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
Сварочная проволока для нержавеющих сталей
Является основным элементом, который делает нержавеющую сталь нержавеющей. Хром способствует образованию защитной оксидной пленки, которая защищает сталь от коррозии. С одной стороны хром увеличивает прочность, вязкость, текучесть и ковкость металла.
С другой стороны большое содержание хрома (аналогично углероду) влечет за собой образование хрупкой структуры в переходных зонах и затрудняет процесс сварки, но, при правильном подборе режимов сварки и правильного соблюдения технологического процесса практически не влияет на свариваемость.
Добавление никеля повышает пластичность, вязкость стали и коррозионную стойкость.. На свариваемость практически не влияет.
С одной стороны повышает прочностные характеристики, увеличивает твердость, теплоустойчивость, несущую способность при ударных нагрузках и высоких температурах. С другой стороны затрудняет сварку, сильно окисляется и выгорает.
Буквенное обозначение легирующих элементов
Расшифровка Нержавеющей проволоки по AWS А-5.9
Расшифровка Нержавеющей проволоки по ГОСТ 2246-70
- Коррозионностойкая хромоникелевая сварочная проволока для полуавтоматической сварки аустенитных нержавеющих сталей c содержанием Cr -18%, Ni — 8% и повышенным содержанием кремния в среде защитных газов.
- Является аналогом Св-04Х19Н9, Св-01Х18Н10, Св-06Х19Н9Т
- Используется в таких отраслях, как нефтяная, машиностроительная, химическая и даже пищевая. С ее помощью изготовляют различные емкости, бойлеры, трубопроводы.
- Коррозионностойкая хромоникелевая сварочная проволока для полуавтоматической сварки разнородных сталей (нержавеющих сталей c не- и низколегированными сталями), а также для сварки аустенитных нержавеющих сталей, содержащих Cr — 24%, Ni — 13% и повышенным содержанием кремния в среде защитных газов (Ar-аргон). Постоянный ток обратной полярности (плюс на электроде) DC+.
- Является аналогом Св-07Х25Н13, Св-08Х25Н13БТЮ, Св-06Х25Н12ТЮ
- Применяется в химической и пищевой промышленности, нефтехиммашиностроении, при ответственных работах на сосудах под давлением, газотранспортном оборудовании и нефтепроводах.
- Коррозионностойкая хромоникелевая сварочная проволока для полуавтоматической сварки аустенитных нержавеющих сталей c содержанием Cr -18%, Ni — 8% и Mo — 3%. Наплавленный металл такого типа обладает высокой стойкостью к коррозии в кислотной и хлорсодержащей среде
- Является аналогом Св-04Х19Н11М3, Св-06Х20Н11МЗТБ
- Используется в таких отраслях, как нефтяная, машиностроительная, химическая и даже пищевая.
Нержавеющая сварочная проволока ER321Lsi
- Коррозионностойкая хромоникелевая сварочная проволока для полуавтоматической сварки нержавеющих сталей типа 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 08Х18Н10Т (304, 308, 321, 347) и им подобных в среде защитных газов (Ar) на постоянном токе DC. Проволока, легированная титаном обеспечивает высокую стойкость против межкристаллической коррозии и высокое качество шва.
- Является аналогом Св-06Х19Н9Т, Св-12Х18Н10Т, Св-04Х19Н9
- Применяется в машиностроении для нефтехимии и пищевой промышленности, в энергетике.
Выбор нержавеющей сварочной проволоки
При выборе нержавеющей проволоки необходимо обратить внимание на:
- химический состав, который должен соответствовать составу материала изделий
- состояние поверхности, которая не должна иметь расслоений, трещин и посторонних включений
- плотность намотки проволоки без запутанных витков
Существует 4 основных группы нержавеющей стали по химическому составу:
- Хромистые (имеют повышенную прочность) – это самые дешевые виды нержавеющей стали. Они хуже поддаются обработке из-за низкой пластичности. Хромистые нержавеющие стали подразделяются на три типа: 13% хрома, 17% хрома,27 % хрома
- Хромоникелевые (отличаются большей пластичностью). Наиболее востребованная и широкая группа нержавейки. Добавление никеля стабилизирует структуру сплава и придает стали слабые магнитные свойства. Содержат 18 % хрома (Cr) и 9 % никеля (Ni)
- Хромомарганцевоникелевые. Добавление марганца в сплав увеличивает прочность, сохраняя пластичность стали. Содержат до 22% хрома
- Хромокремниймарганцевые стали типа 35ХГСА, содержат по 1 % хрома, марганца и кремния и характеризуются хорошими механическими и технологическими
| Марка стали | Марка проволоки |
| 12Х18Н10Т, 03Х18Н11 | Св-04Х19Н9 (ER308Lsi), Св-01Х19Н9 |
| 20Х23Н13, 20Х23Н18 | Св-07Х25Н13 (ER309Lsi), Св-08Х25Н13БТЮ |
| 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т, 10Х14Г14Н4Т | Св-04Х19Н11М3 (ER316Lsi), Св-06Х19Н10М3Т |
| 08Х18Н10Т, 08Х22Н6Т | Св-06Х19Н9Т (ER321Lsi) |
| 12Х18Н9ТЛ | Св-08Х20Н9С2БТЮ |
| 08Х18Г8Н2Т | Св-04Х19Н9, Св-07Х18Н9ТЮ, Св-05Х20Н9ФБС |
| 02Х18Н11 | Св-01Х18Н10, Св-01Х19Н9 |
| 10Х17Н13М2Т | Св-08Х19Н10М3Б, 06Х19Н11М3Т |
| Св-06Х20Н11М3ТБ | Св-06Х20Н11М3ТБ |
| 03Х17Н14М3 | Св-01Х17Н14М2, Св-01Х19Н18Г10АМ4 |
Особенности сварки нержавеющей стали
Существует несколько способов сварки нержавеющей стали. Для этого используется:
- Ручная дуговая сваркой плавящимися электродами (MMA).
Этот метод наиболее распространен в домашних условиях, т.к. инверторы для РДС по цене доступны каждому сварщику. Отличается самым низким качеством, поэтому в промышленных масштабах практически не используется.
- Полуавтоматическая сварка проволокой в среде защитного газа (MIG/MAG)
Для этого отлично подойдут сварочные полуавтоматы. Наиболее эффективный способ: быстрый, образующий ровный шов. Лучше подходит для более толстых деталей.
- Сварка неплавящимися электродами в среде инертного газа (TIG)
Чаще всего используют инверторы для аргонодуговой сварки. Более предпочтителен при сварке тонких заготовок. Рекомендуется при сварке труб высокого давления.
Технология сварки нержавеющей стали полуавтоматом
Перед началом сварки требуется выполнить следующие приготовления:
- Поверхность зачищается до блеска
- Металл обезжиривается с помощью растворителя или ацетона
- Необходимо наличие зазора между кромками деталей. Он обеспечивает свободную усадку металла.
- Подбор мощности установки, выбор метода сварки, побор необходимых расходников достаточно сложен, рекомендуется, чтобы работы выполнял квалифицированный специалист, имеющий профильное образование и практику
Режимы сварки нержавеющей стали полуавтоматом
Каждый из способов выполнения работ имеет свои преимущества и особенности:
- С использованием короткой дуги — полуавтоматическая сварка нержавейки, в среде защитных газов, выполненная этим способом позволяет обеспечить необходимые условия для сваривания тонких листов материала. Преимуществом способа с короткой дугой является снижение вероятности прожигания нержавейки.
- Со струйным переносом — при этом способе рекомендовано использовать проволоку с флюсом (порошковую) без применения газа. Потребуется также использовать специальные головки на сварочный автомат.
- Импульсный метод — из всех режимов сварки нержавеющей стали полуавтоматом, импульсный является наиболее точным и эффективным, так как является полностью контролируемым. Назван импульсный метод так потому, что проволока подается в ванну импульсно в виде небольших капель. У импульсного способа сварки нержавеющей стали имеются свои преимущества: полностью отсутствуют брызги, а также уменьшается расход проволоки.
Сварные швы нержавеющих сталей
Сварные изделия из нержавеющей стали
Заключение
- При сварке проволоками ER-308 LSi, ER-309 LSi и ER-316 LSi, наибольшую прочность и несущую способность к ударным нагрузкам будет обладать шов, сваренный проволокой ER-316 LSi. С другой стороны из-за наличия Молибдена в данной проволоке, провести сварку будет сложнее, чем при сварке проволоками 308 LSi и 309 LSi.
- Также, более коррозийно стойким будет шов, сваренный с помощью проволоки ER-309 LSi, т.к. данная проволока содержит наибольшее количество хрома.
- Наиболее мелкозернистой будет структура шва, сваренная с помощью проволок ER-309 LSi и ER-316 Lsi. Мелкозернистая гранулярная структура повышает механические свойства наплавленного металла
Для наилучшего результата необходимо:
- Правильно учитывать особенности сварки нержавейки.
- Выбрать наиболее подходящий (доступный) метод сварки.
- Тщательно обработать место сварки до начала и после окончания работ.
- Использовать качественное сварочное оборудование и расходные материалы.
DEKA - это компания, постоянно расширяющая свой ассортимент, развивающая новые модели, опираясь на мировой опыт индустрии сварочных технологий.
Читайте также: