Методика модернизации сварочных технологий: от теории к практике - страница 2

Физическая свариваемость теплоустойчивых сталей, определяемая отношением металла к плавлению, металлургической обработке и к последующей кристаллизации шва не вызывает затруднений. Современные сварочные материалы и технология сварки обеспечивают требуемые свойства и стойкость металла шва против горячих трещин, но в тоже время сварные соединения обладают склонностью к холодным трещинам и к разупрочнению металла в зоне термического влияния (ЗТВ). Поэтому требуется использовать сопутствующий сварке местный или предварительный общий подогрев изделия. Это уменьшит разницу температур в зоне сварки и на периферийных участках, что снижает возникающие напряжения в металле. Уменьшается скорость охлаждения металла после сварки больше аустенита превращается в мартенсит при высокой температуре, когда металл пластичен. Напряжения, возникающие из-за разницы объемов этих фаз, будут меньше, при этом вероятность образования холодных трещин снизится. В свою очередь применяя подогрев, нужно учитывать, что излишне высокая температура приводит к образованию грубой ферритно-перлитной структуры, не обеспечивающей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений. С целью снизить опасность возникновения холодных трещин можно, произвести отпуск деталей, выдерживая их при температуре 150…200 °С сразу после сварки в течение нескольких часов. За это время завершится превращение остаточного аустенита в мартенсит и удалится из металла большая часть растворённого в нем водорода. Разупрочнение теплоустойчивых сталей в ЗТВ зависит также от параметров режима сварки. Повышение погонной энергии сварки увеличивает мягкую разупрочняющую прослойку в ЗТВ, которая может быть причиной разрушения жёстких сварных соединений при эксплуатации, особенно при изгибающих нагрузках. Основные способы сварки конструкций из теплоустойчивых сталей – это дуговая и контактная стыковая. Последнюю используют для сварки стыковых соединений труб нагревательных котлов в условиях завода изготовителя.

Дуговую сварку производят электродами с покрытием, в защитных газах и под флюсом. Подготовку кромок деталей при всех способах дуговой сварки производят механической обработкой. Допускается применение кислородной или плазменной резки с последующим удалением слоя повреждённого металла толщиной не менее 2 мм.

Дуговую сварку производят при температуре окружающего воздуха не ниже 0 °С с предварительным и сопутствующим сварке местным или общим подогревом. Температура подогрева зависит от марки стали и толщины свариваемых кромок. Хромомолибденовые стали при толщине кромок до 10 мм, а хромомолибденованадиевые – до 6 мм можно сваривать без подогрева. Сталь 12МХ, например, толщиной 10…30 мм надо подогревать до температуры 150…200 °С, а больше 30 мм – до температуры 200…250 °С. При многопроходной автоматической сварке под флюсом минимальную температуру подогрева можно снижать на 50 °С. Аргонодуговую сварку корневого шва стыков труб выполняют без подогрева.

После сварки производят местный отпуск сварных соединений или общий отпуск всей сварной конструкции. Хромомолибденовые стали нагревают при отпуске до температуры 670…700 °С с выдержкой при этой температуре от одного до трех часов в зависимости от толщины сваренных кромок, хромомолибденованадиевые – до температуры 740…760 °С с выдержкой от двух до десяти часов. Чем больше в стали хрома, молибдена, ванадия, тем больше должны быть температура и время отпуска. Отпуск стабилизирует структуру и механические свойства соединений, снижает остаточные напряжения, однако он не позволяет полностью выровнять структуру и устранить разупрочненную прослойку в зоне термического влияния. [124, 126. 127, 129].