Меню сайта

загрузка...

Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением

Особенности сварки конструкций из среднелегированных сталей при различной термообработке

В зависимости от размеров сварной конструкции, деформируемости ее при высокотемпературном нагреве, предъявляемых к соединениям требований, наличия оборудования для термообработки, а также экономичности изготовления конструкции сварные соединения из среднелегированных сталей могут подвергаться и не подвергаться термообработке. Технология сварки существенно зависит от вида термообработки соединений после сварки.

Сварные соединения, подвергающиеся полной термообработке. Сварные соединения из среднелегированных сталей подвергают полной термообработке (закалке с последующим отпуском) во всех случаях изготовления ответственных и тяжелонагруженных конструкций, когда это возможно. Последующую полную термообработку производят, если позволяют габаритные размеры конструкций и обеспечиваются условия предупреждения деформаций при термообработке.

После полной термообработки сварное соединение, как правило, становится равноценным основному металлу по всему комплексу физико-химических свойств при условии, что химический состав металла шва и свариваемой стали будет одинаков. В ряде случаев при одинаковых с основным металлом химическом составе и термообработке металл шва может иметь механические свойства, превышающие свойства основного металла. Это обусловлено более благоприятной структурой первичной кристаллизации и большей химической однородностью металла шва по сравнению с катаным металлом, полученным из относительно крупных слитков.

В этой связи весьма показательны данные табл. 10-8, в которой сопоставлены механические свойства при комнатной температуре среднелегированных сталей 28ХЗСНМВФА, 42Х2ГСНМА и 20Х2МА и металла швов, выполненных электроннолучевой и

электродуговой сваркой в среде аргона вольфрамовым электродом с колебаниями. Химический состав и термообработка сопоставленных металлов одинаковы. Сталь 42Х2ГСНМА (6 = 4 мм) проходила закалку и отпуск при температуре 250° С, а сталь 20Х2МА (S — 60 мм) — закалку и отпуск при температуре 640° С. Металл шва, особенно при электроннолучевой сварке высокопрочной стали 42Х2ГСНМА, превосходит основной металл по показателям пластичности и вязкости.

Между тем в практике часто бывают случаи, когда металл шва, близкий к основному металлу по химическому составу, после термообработки обладает не лучшими, а худшими вязкостью и пластичностью. Такое ухудшение свойств обычно происходит вследствие повышения в металле шва содержания газов, серы и фосфора, образования микродефектов, неполного устранения химической неоднородности и столбчатой структуры при термообработке, проводимой на режиме, принятом для основного металла, и других причин.

В связи с этим сварку следует производить плавящимся электродом того же состава, что и основной металл, или же неплавя-щимся электродом, ограничивать угар легирующих элементов и предупреждать загрязнение металла шва газами и вредными примесями, которые могут проникнуть в зону сварки из окружающей атмосферы или сварочных материалов. Металлургическое воздействие при сварке среднелегированных сталей должно заключаться главным образом в улучшении первичной структуры металла шва путем ускорения кристаллизации и модифицирования его присадкой малого количества таких элементов, как титан, алюминий и др., а также регулирования количества, формы и распределения неметаллических включений.

Однако иметь одинаковый химический состав металла шва и основного металла далеко не всегда возможно вследствие опасности возникновения в швах кристаллизационных трещин. Особенно большие отступления от этого условия приходится допускать при дуговой сварке среднелегированных сталей средних и больших толщин с повышенным содержанием углерода, никеля и кремния. Понижая содержание в шве этих элементов, с целью предупреждения чрезмерного ухудшения его механических свойств прибегают к дополнительному легированию элементами, повышающими стойкость против образования кристаллизационных трещин (марганцем, хромом, титаном). Примером такого решения может быть использование для сварки стали ЗОХГСНА сварочной проволоки Св-20Х4ГМА.

Подобный метод повышения стойкости металла шва против образования кристаллизационных трещин следует применять совместно с использованием режимов сварки, обеспечивающих высокое значение коэффициента формы шва, избегать узкой и глубокой разделки кромок под сварку и в отдельных случаях применять также предварительный подогрев. Комплексное использование методов борьбы с кристаллизационными трещинами позволяет получить соединения со швами, в меньшей степени отличающимися от основного металла по химическому составу.

При выборе состава проволоки для сварки среднелегированных сталей нужно учитывать, что часть легирующих элементов и углерода поступает в шов из основного металла в соответствии с его долей участия в образовании шва. Эта доля определяется методом и режимом сварки и может изменяться от 15 до 80%.

В сварных соединениях, подвергающихся полной термообработке, можно меньше считаться с влиянием первичной структуры на свойства металла шва, чем в соединениях, не подвергающихся термообработке. Грубозернистая структура участка перегрева околошовной зоны при термообработке практически полностью устраняется. Все это позволяет применять для сварки термо-обрабатываемых конструкций высокопроизводительные режимы и методы сварки, при использовании которых в сварных соединениях непосредственно после сварки может образоваться грубо-кристаллическая структура. К таким методам относится электрошлаковая сварка, а также сварка под флюсом при большой погонной энергии.

Термообработка сварных соединений обычно производится по режимам, установленным для свариваемой стали. Во всех случаях, когда металл шва отличается по химическому составу от основного металла, необходимо проверять соответствие этих режимов конкретным сварным соединениям. В отдельных случаях может оказаться необходимой некоторая их корректировка. В частности, если металл шва содержит меньше углерода и легирующих элементов, чем основной металл, для обеспечения полной перекристаллизации его приходится повышать температуру нагрева под закалку. Повышение температуры также благоприятно и для более полного устранения дендритной неоднородности в металле шва и перегрева околошовной зоны. Контроль пригодности того или иного режима термообработки ведут с учетом механических свойств и микроструктуры металла сварного соединения.

При необходимости следует также проверять коррозионную стойкость сварных соединений, их прочность и сопротивляемость ползучести при высоких температурах, а также другие специальные свойства (электрические, магнитные и т. п.). Следует учитывать, что сравнительно небольшое отличие химического состава металла шва от основного металла в отдельных случаях может привести к заметному снижению некоторых специальных свойств.