Особенности сварки конструкций из среднелегированных сталей при различной термообработке

Взависимости от размеров сварной конструкции, деформируемости ее при высокотемпературном нагреве, предъ­являемых к соединениям требова-ний, наличия оборудования для термообработки, а также экономичности изго-товления конструк­ции сварные соединения из среднелегированных сталей мо-гут подвергаться и не подвергаться термообработке. Технология сварки сущест-венно 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.

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 химичес-кой 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 неплавящимся 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 элементом, 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 дополнитель-ному 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 слу-чаях применять также предварительный подогрев. Комплексное использование методов борьбы с кристаллизационными трещинами позволяет получить со-единения со швами, в меньшей степени отличающимися от основного металла по химическому составу. При выборе состава проволоки для сварки среднеле-гированных 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 насвойства металла шва, чем в соединениях, не подвергающихся термообработке. Грубозернистая струк-тура участка перегрева околошовной зоны при термообработке практически полностью устраняется. Все это позволяет применять для сварки термообраба-тываемых конструкций высокопроизводительные режимы и методы сварки, при использовании которых в сварных соедине­ниях непосредственно после сварки может об-разоваться грубокристаллическая 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 про-верять соответствие этих режимов конкретным сварным соединениям. В от-дельных случаях может оказаться необходимой некоторая их коррек-тировка. В частности, если металл шва содержит меньше углерода и леги­ру-ющих элементов, чем основной металл, для обеспечения полной перекристал-лизации его приходится повышать температуру нагрева под закалку. Повыше-ние температуры также бла-гоприятно и для более полного устранения денд-ритной неоднородности в ме-талле шва и перегрева околошовной зоны. Кон-троль пригод­ности того или иного режима термообработки ведут с учетом ме-ха­нических свойств и микроструктуры металла сварного соединения. При не-обходимости следует также проверять коррозионную стойкость сварных сое-динений, их прочность и сопротивляемость ползучести при высоких темпе-ратурах, 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 привес-ти к заметному снижению некоторых специальных свойств.