Сварка жаропрочных сталей — рекомендации

Сварка жаропрочных хромо-молибдено-ванадиевых сталей требует от сварщика высокой квалификации, подкрепленной практическими знаниями. В следующей статье представлена информация о подготовке к сварке, самом процессе сварки, а также о действиях, которые необходимо выполнить сразу после сварки, что будет полезно при сварке сталей этого типа.

Сварка может выполняться с использованием вольфрамовой электроды (TIG) или покрытых электродов. Хромо-молибдено-ванадиевые стали не свариваются ацетилено-кислородной горелкой.

Подготовка к сварке

Эффективная сварка жаропрочных сталей требует значительной подготовки. Она включает в себя надлежащую подготовку электродов, рабочей среды и самой конструкции.

Подготовка электродов

Электроды необходимо высушить непосредственно перед использованием в печи. Согласно рекомендациям:

• Рутиловые электроды сушат в течение двух часов при температуре 120-150°C.
• Щелочные электроды сушат в течение двух часов при температуре 300-350°C
   

Практический совет

Подготовьте к сушке партию электродов, достаточную для всего рабочего дня. Электроды следует надлежащим образом и прочно маркировать.

Не следует использовать просроченные электроды.

Условия работы

Сварка должна проводиться при температуре окружающей среды не ниже 10 °C, без сквозняков и атмосферных воздействий на область сварки. В неблагоприятных условиях следует использовать асбестовые покрытия, нагреватели, кожухи и другие подобные средства.

Нагрев перед обработкой

Как перед сваркой, так и перед операциями резки и скоса, сталь должна быть предварительно нагрета. Неправильный предварительный нагрев или его отсутствие может привести к значительному увеличению внутренних напряжений, закаливанию места операции и даже образованию трещин.

Температура предварительного нагрева хромо-молибдено-ванадиевых сталей обычно составляет от 250 до 300 °C. Скорость нагрева составляет 30-50 °C в час. В зависимости от области предварительного нагрева различают:

• нагрев всей конструкции (обычно в электрических печах)
• нагрев области соединения (обычно с помощью нагревательных матов)

При выборе метода следует учитывать характер и объем сварочных работ, толщину элементов, размеры конструкции, длину и форму сварного шва, транспортные возможности и другие подобные факторы. Края должны нагреваться по всему сечению. Требуемая температура нагрева должна также охватывать приповерхностную зону глубиной не менее 50 мм.

Локальный нагрев требует большой осторожности. Он особенно часто используется при сварке труб и ремонте литейных дефектов. При выполнении сварного шва на конструкции сложной формы рекомендуется использовать нагревательные устройства, соответствующие по форме и размерам будущим соединениям.

В случае некоторых видов стали как температура, так и способ нагрева могут немного отличаться от приведенной выше формулы. Необходимо ознакомиться с конкретными технологическими указаниями.

Подготовка краев

Как упоминалось выше, сталь необходимо нагреть, прежде чем ее можно будет скосить или разрезать термическим способом. Все края должны пройти тщательную проверку и не должны иметь трещин или других дефектов. После термической резки поверхности реза должны быть отшлифованы на глубину 3 мм.

Сварка

Перейдем к обсуждению процесса сварки.

В случае стали этого типа следует избегать наложения однослойных сварных швов. В случае элементов диаметром до 6 мм сварка выполняется в два слоя. В результате многослойной сварки часть нижнего сварного шва подвергается термической обработке. Сварка стали этого типа выполняется без перерывов до полного завершения процесса.

Склеивание

Стыки должны быть выполнены очень тщательно, так как они будут составлять часть будущего сварного соединения. Некачественные стыковые соединения должны быть удалены.

Практический совет

Не размещайте зажимы вблизи отверстий и в месте изменения сечения сварного шва.

Сварка пограничного слоя и укладка швов

В каждом слое сначала следует прокладывать прикраевые швы, а затем заполняющие — это правило необходимо строго соблюдать. Для краевых швов следует использовать электроды с оболочкой или электродные проволоки диаметром 2,5 мм, а для заполняющих швов — 3,25 мм. Слои не должны быть слишком толстыми, так как в этом случае не происходит термической обработки нижних слоев.

Электрическая дуга должна зажигаться на стенке канавки, что требует правильного соединения кабеля со свариваемым элементом. Зажигание в неправильном месте приводит к поверхностному локальному закаливанию стали, что часто приводит к трещинам. Ось электрода должна образовывать с поверхностью сварки угол 90°. Не допускается соприкосновение вольфрамовой электрода с проволокой или озерком.

Граничный слой следует наносить особенно тщательно. Электрод следует вести медленно, чтобы обеспечить свободный выход газов. В начале каждого шва следует дополнительно уменьшить скорость, чтобы подать больше тепла на металл. После зажигания и стабилизации дуги рекомендуется вернуться к начальной точке для повторной переплавки сварного шва. В конце каждого шва необходимо заполнить конечный кратер металлом. Конец сварного шва также стоит переплавить, что дополнительно защищает от образования пузырей.

Начало и конец стежков каждого следующего слоя не должны совпадать с началом и концом стежков предыдущего слоя, а также со сцепками.

После сварки

После удаления скоб следы сварных швов необходимо отшлифовать, а поверхности выровнять.

После сварки элемент необходимо накрыть асбестовыми матами, чтобы замедлить остывание. После остывания необходимо также провести термическую обработку, чтобы сварной шов приобрел удовлетворительные механические свойства, а внутренние напряжения были устранены, что влияет на сохранение правильных размеров во время работы.

Источник:

Ryszard Pasierb, "Spawanie żarowytrzymałych stali chromowo-molibdenowo-wanadowych", ISBN 83-204-0381-2