Особенности сварки высоколегированных сталей

Сварка высоколегированной стали

Содержание:

Продолжаем разговор о способах соединения металла разными видами сварки. На этот раз предлагаем рассмотреть, каким образом сваривают стали, которые относятся к группе высоколегированных.

Сразу отметим, что сварка высоколегированной стали связана с некоторыми трудностями и требует точного соблюдения требований и технологии. Такая сложность в сваривании этих материалов вызвана, в первую очередь, составом стали. На особенностях самого материала и основных требованиях к сварке мы и остановимся детальнее.

Свойства и состав высоколегированных сталей.

Показатель высоколегированности сталей определяется составом этого металла. Так, к ней относят сталь, которая содержит более десяти процентов легирующих элементов и свыше 45 процентов железа. Кстати, сразу оговоримся, когда железа в стали меньше – то это уже специальный сплав.

Все стали, относящиеся к высоколегированным, обладают рядом особенностей. Такие материалы имеют:

• высокий показатель коррозионной стойкости;
• довольно хорошо сопротивляются ползучести, когда их подвергают нагреванию;
• такие материалы могут обладать или жаростойкостью, или жаропрочностью.

В состав этих материалов, в качестве легирующих элементов, обычно входят никель, кремний, хром, вольфрам и прочие. Именно с ними и связаны основные трудности при сваривании деталей.

Область применения таких сталей довольно широка – это химические производства, энергетика, авиация, строительство реактивной техники и пр.

Специфика сварки таких сталей.

Главная сложность в процессе соединения деталей, изготовленных из высоколегированной стали, заключается в том, что обеспечить достаточную стойкость и металла, и шва очень сложно.

Сварка высоколегированной стали должна осуществляться с учетом физических свойств этого металла. Особенно стоит отметить сниженную теплопроводность, высокое электрическое сопротивление, высокий показатель линейного расширения и пр.

Из-за этих особенностей подобные стали проплавляются быстро и на большую глубину, кроме того конструкции из таких металлов при сварке значительно могут искривляться. Решить эти проблемы позволяет использование при дуговой сварке режимов, предполагающих более низкие значения погонной энергии и силы тока.

Сваривание конструкций из высоколегированной стали требует от специалиста повышенного внимание к химическому составу шва – он должен соблюсти равномерность такого состава по всей длине, а также следить, чтобы условия сварки всегда были постоянными. Задачу значительно облегчает применение механизированных способов сварки.

Еще одна деталь, которую обязательно следует учесть, выполняя работы с такими сталями, – это защита металла от воздействия воздуха, а также недопущение образования чада. Данная особенность решается использованием способа соединения металлов в инертной среде, а также применением специальных покрытий, обладающих безокислительными свойствами, флюсов.

Можно, изготавливая конструкции из высоколегированных сталей, применять сварку короткими дугами. Специалисты отмечают, что эффективна полностью автоматическая сварка. Если необходимо произвести дуговую сварку ручным способом, обязательно использование покрытых электродов, защитных газов и пр.

Особенности разных видов ручной сварки высоколегированных сталей.

При использовании разных видов ручной сварки необходимо учитывать свойства данной стали и применять определенные материалы для предотвращения горячих трещин, межкристаллической коррозии и прочих явлений.

При ручной сварке покрытыми электродами нужно снизить силу тока. В таких случаях используют постоянный ток обратной полярности. Швы желательно делать ниточные без поперечных колебаний. Рекомендуется сварка короткой дугой.

Покрытие электрода зависит от типа высоколегированной стали. Так для хромоникелевой стали могут применяться электроды типа Е-04х20н9, Е-02х19н9б и др.

При необходимости получить соединение толщиной до пятидесяти миллиметров обычно производят сварку под флюсом. В таких случаях электроды должны иметь диаметр в два-три миллиметра. Сварка проводится в несколько слоев на постоянном токе обратной полярности. Флюсы в этом случае рекомендуется применять безокислительные.

При защите процесса сварки инертными газами обычно соединение деталей проводят электродами как плавкими, так и неплавкими. Возможны как непрерывное горение, так и импульсная сварка. При изготовлении корневого шва, а также соединении деталей, которые тоньше семи миллиметров, специалисты рекомендуют проводить аргонодуговую сварку с использованием вольфрамовых электродов.

Также в качестве защитных газов могут использоваться и смеси: аргон в сочетание с гелием, углекислым газом, кислородом.

Учитывая все сложности и особенности работы с высоколегированными сталями, производить сварку конструкций из таких материалов должны исключительно специалисты.

Техника сварки высоколегированных сортов стали (оборудование, инструменты, расходники)

Бывают случаи, когда свойств обычной стали не хватает для достижения надежности конструкции. Тогда используют легированную сталь. Чтобы её получить, добавляют легирующие элементы.

Это специальные примеси, которые улучшают физические и химические свойства стали. По сравнению с обычным металлом, легированный при сварке ведет себя иначе.

Существует ряд особенностей, которые проявляются зависимо от уровня легирования: низкого, среднего или высокого.

В этом разделе разберемся в особенностях наладки режима сварки высоколегированной стали, применения электродов, флюсов и защитных газов. Зная эти нюансы, вы получите качественный результат.

Настройка режима сварки

Надежность сварочного соединения напрямую связана с правильной настройкой режима сварки. Это правило также распространяется на сваривание сталей и сплавов высокого легирования.

Если вы настроите небольшое значение силы тока, то сможете выполнять узкие швы. Для этого понадобятся электроды 2-3 мм или проволока для сварки высоколегированной стали.

Работать с высоколегированной сталью бывает сложновато, за счёт высокого сопротивления и сниженной электропроводимости. Чтобы сгладить эти показатели и сделать процесс более простым, можно вдвое снизить вылет электрода.

Электродные стержни

Для сварки высоколегированных сталей, электроды тоже должны содержать легирующие примеси. Прежде всего — в стержне и покрывающем слое. Однородные составы стали с электродными стержнями обеспечивают слаженную работу и образуют прочный шов.

Для сварки аустенитной стали высокого легирования, марки Э-08Х19Н10Г2Б, советуем взять электроды с количеством ферритной фазы не более 5%. Это электроды ЦТ-15.

Их можно сочетать с электродными стержнями ЦТ-15-1. Сформируйте базовый шов с электродами ЦТ-15-1, а следующий, используя ЦТ-15. Проделав эти манипуляции, вы повысите количество ферритной фазы, тем самым усовершенствуете качество соединения.

Обратите внимание на состав электродов. Хорошо, если содержится ниобий. Он регулирует процесс окисления титана. В составе не должно быть высокого содержания кальцита.

Потому что стержни, в которых кальцита много, сгорая, производят углекислый газ. Повышается уровень углерода в стали, такой шов не может быть надежным.

Если найти такие стержни не получается, выберите те, в окислительном покрытии которых содержится кремний. Даже небольшого количества кремния достаточно, чтобы удерживать уровень углеродности в сварочной ванне.

Это могут быть электроды с рутил-карбонатно-фтористым покрытием, марки ОЗЛ-14. Они широко распространены и доступны на полках любого специализирующегося магазина.

Однако, выбирайте стержни без содержания диоксида кремния. Для сварки аустенитной высоколегированной стали подойдут электродные стержни марки ЦТ-22.

Они годятся для поставленной задачи, но имеют очень нежное, легко осыпающееся покрытие. Поэтому будьте осторожны при перевозке и хранении.

Флюсы, в сочетании с проволокой для сварки, вполне могут заменить электроды. Но и их нужно уметь выбирать. Подойдут фторидные флюсы и проволока высокого легирования.

Хорошо подходит флюс марки АНФ-5. Он способен улучшить прочность сварного соединения, так как отлично выполняет защитную функцию.

Следовательно, шов сможет избежать появления трещин, пор. Поэтому его широко применяют в быту и на производстве. Помимо АНФ-5 можно применять другие, на оксидной основе. Их характеристики имеют минимальные отличия.

Флюс марки АН-26 может быть неплохой альтернативой АНФ-5. Он на оксидной основе, содержит минимальное количество кремния, что обеспечит ровное и быстрое формирование шва. Но такую марку лучше использовать при сварке изделий из высоколегированных сталей несложных конструкций.

Высокий шанс окисления титана с алюминием, как следствие – проникание кремния в шов. При таком раскладе соединение быстро растрескается, утратив прочность. Даже идеально подобранная проволока не спасет положение.

Флюс марки АН-292 произведен на базе высокоустойчивых оксидов. С использованием флюса этой марки, получается качественный шов, но есть нюанс.

Необходимо отслеживать состояние водорода, при повышении уровня его содержания, рискуете получить пористость сварного соединения.

Защитный газ

Наряду с электродами и флюсами используют аргон, гелий и углекислоту. Это защитные газы, которые в определенных ситуациях можно смешивать.

Такой метод оправданно распространен среди мастеров. Для сварки высоколегированной стали с применением защитного газа, потребуются электроды из вольфрама. Они хороши тем, что не плавятся даже при самых высоких температурах сварки.

Работу следует выполнять при постоянном токе и обратной полярности. Вариант сварки при прямой полярности возможен, если в металле содержится большое количество алюминия.

Так получится разрушить пленку, которую образуют оксиды. В свою очередь, она мешает образованию шва.

Если при использовании способа сварки с защитным газом замечаете непостоянное горение дуги, можно сочетать газы. Это могут быть аргон с углекислотой или кислородом.

Такое смешение газов обеспечат стабильное горение дуги и способствуют образованию шов ровным и не пористым.

Сам по себе углекислый газ имеет большинство достоинств. Он снижает вероятность пористости шва, а, совместно с аргоном, проявляется максимально. Рекомендуем обязательно испробовать это сочетание на практике. Результат более, чем достойный.

Но, тут есть ложка дегтя. Во время сваривании в углекислоте, высоколегированная сталь разбрызгивается в разы сильнее. В этом главный недостаток такого метода – снижаются антикоррозийные свойства стали.

Помимо этого, происходит появление оксидной пленки, которую сложно снять с поверхности металла. При сварке в 1 слой это несущественно, а вот при многослойной – важный момент. Повторный шов просто не может сформироваться из-за мешающей ему пленки.

В принципе, такая технология достаточна эффективна. Нет нужды тщательно подбирать электроды, флюсы и вникать в их составы. Газ вполне справляется с защитной функцией, позволяет сварить красивый прочный шов.

Заключение

Процесс сварки высоколегированных сталей на практике – вполне посильная задача. Многие неопытные мастера и новички избегают такой работы.

Но на самом деле, только практикой вы сможете добиться приемлемого результата. Самое важное – наладить режим и выбрать подходящие комплектующие.

Приобретайте электроды в проверенных, качественных местах, где соблюдаются все условия хранения. Иначе вы просто выбросите деньги на ветер, получив сырые, непригодные стержни.

То же касается флюсов и газов. Не берите дешевый расходной материал, выбирайте надежного производителя и ответственного продавца. Успешной работы!

Методы сварки легированных сталей

Легирование сталей проводится для получения особых свойств, которые позволяют применять материал в различных экстремальных для обычных сталей условиях.

Сварка легированных сталей имеет свою специфику, потому что требуется не только получить необходимую физико-механическую надежность соединения шва, но и сохранить в нем характеристики основного сплава.

Свойства материала

По количеству специально вводимых примесей легированные (облагороженные) стали подразделяются на:

• низколегированные;
• среднелегированные;
• сильнолегированные.

В низколегированных конструкционных сталях количество специально введенных примесей не превышает 2,5%. В среднелегированных оно доходит до 10%, в высоколегированных сплавах примесей более 10%.

Легирующими добавками чаще всего выступают хром, никель, молибден, марганец, вольфрам, алюминий, кобальт, ванадий, азот, бор, титан, кремний, ниобий. Легируют сплавы для получения высоких механических и прочих свойств.

Низколегированные

В низколегированных и малоуглеродистых сплавах присутствие углерода составляет меньше 0,18 %. Они обладают пластичностью, неплохой свариваемостью, и они нехрупкие.

Стали 14Г2, 15ГС являются низколегированными сталями. Высокие потребительские качества достигаются за счет применения марганца, хрома, никеля, кремния и закалки сплава. Добавки обеспечивают повышенную стойкость к коррозии.

Характеристики

Главными характеристиками качества сварки является резистивность свариваемых швов холодным трещинам, из-за хрупкости. Такие сплавы имеют малый процент углерода, никеля, кремния. При правильном режиме сварки и пир использовании требуемых присадок горячих трещин не будет.

Для каждого вида низколегированной стали имеются максимально допустимая и минимально допустимая скорость охлаждения сплава вокруг шва. В зависимости от этих пределов и выбирается диапазон выполнения сварочных работ. От этого зависит и величина предварительного подогрева заготовок.

При соблюдении пределов скорости охлаждения вокруг шва холодных трещин образовываться не будет.

Технология

Для ручной электрической сварки легированных сталей с 2,5% примесей применяются электроды Э70 и подобные ему с фтористо-кальциевым флюсом. Сила тока определяется толщиной металла, электрода, его маркой.

Сварка должна проходить без остановок. Перед следующим проходом температура сварочного шва и всего изделия должна быть выше температуры предварительного прогрева (более 200 °C).

При использовании флюса сталь варят постоянным током. Ток должен находиться в пределах 800 А, а напряжение 40 В. Скорость сварки должна находиться в диапазоне 13-30 м/час.

При стыковой сварке во избежание чрезмерной прочности сварного шва для его заполнения используют Св-08ХН2М. При сваривании заготовка должна лежать на флюсовой подушке, если применяется сваривание в один проход.

При сваривании низколегированных сплавов в инертной газовой среде применяются различные материалы. При работе в углекислоте используют проволоку Св-08Г2С, Св-10ХГ2СМА.

При работе с аргоном применяют марку Св-08ХН2ГМЮ. Она повышает механическую прочность швов и их стойкость на морозе. Ее советуют использовать для сварки угловых соединений.

При использовании газовой сварки для легированной стали из-за сильного длительного разогрева околошовной зоны свариваемой детали происходит выгорание легирующих металлов, что снижает коррозионную стойкость шва, его надежность.

Чтобы уменьшить отрицательное действие длительного перегрева для восстановления концентрации легирующих металлов в сварном шве применяется присадочная проволока СВ-10Г2, Св-18ХГС и им подобных.

После завершения процесса сварки для увеличения механической прочности шва его проковывают при температуре 800-850 ⁰C, затем нормализуют.

Среднелегированные

Среднелегированные стали в основном легируются никелем, хромом, молибденом, ванадием, содержание углерода превышает 0,4%. После закалки сталь становится прочной, вязкой и пластичной. Среднелегированные стали марок ХВГ, ХВСГ, 9ХС широко используются при изготовлении сверл.

Эти сплавы изготавливают из чистой шихты. Ее очищают от серы, фосфора и других вредных включений. При необходимости применяют электрошлаковую переплавку, рафинируют с искусственными шлаками.

В результате получается сталь с прекрасными физико-механическими характеристиками. Для дополнительного повышения характеристик сплавов среднелегированную сталь подвергают закалке и ковке.

Обеспечение качества шва

Для обеспечения необходимого качества сварных швов, нужно выбирать сварочные материалы с таким расчетом, чтобы после сварки получался шов близкий по физикомеханическим качествам к свариваемому материалу.

Так как в процессе сварки участвует основной металл изделия, то применяемые сварочные материалы должны иметь количество легирующих примесей немного меньше, чем в основном металле. Это позволяет добиться необходимого уровня прочности и пластичности шва.

Когда свариваются высокопрочные среднелегированные стали с глубокой прокалкой, то необходимо выбирать такие сварочные материалы, которые минимизируют наличие водорода в сварочной зоне.

Это могут обеспечить низколегированные электроды, у которых в покрытии отсутствуют органические материалы, и которые перед использованием подвергаются высокотемпературной прокалке.

Кроме этого, при сварочных работах нужно избавиться от влаги, ржавчины и других веществ, которые могут насытить сварочную ванну водородом.

При сварке среднелегированных сталей применяют электроды Э-13Х25Н18, Э-08Х21Н10Г6 и проволоку Св-08Х20Н9Г7Т и Св-08Х21Н10Г6.

При использовании аргонодуговой сварки с неплавящимся электродом можно получить хорошее качество сварных швов среднелегированных сталей.

Применение активирующих флюсов увеличивает глубину сварочной ванны. При автоматизированной сварке получается равномерная глубина проплавления металла. Для активирующих флюсов используют самый стойкий вольфрам.

Газосварка для среднелегированных металлов применяется с использованием ацетиленокислорода. Он дает качественный шов, но все же предпочтительней использование электросварки.

Высоколегированные

Высоколегированные сплавы, кроме других примесей, обычно содержат не менее 16% хрома и не менее 7% никеля. Благодаря этим и другим добавкам высоколегированные сплавы обладают высокой стойкостью к низким температурам, коррозии и высоким температурам.

Но каждая марка имеет свою специализацию, в которой она обладает предельными характеристиками. По назначению высоколегированные стали можно разделить на жаростойкие, жаропрочные и коррозионностойкие.

После термообработки они повышают свою прочность и пластичность. При закалке пластичные свойства у них улучшаются.

Специфичность

Высоколегированные сплавы имеют настолько выдающиеся характеристики, что их применяют везде, где позволяет это сделать целесообразность и цена продукта.

Но в каждом конкретном изделии требования к ним разные. Соответственно, при проведении сварочных работ к сварным швам предъявляются разные требования по прочности и пластичности, что приводит к разным подходам в сварочных работах. То есть здесь все индивидуально.

Наличие большого количества подходов в сварке высоколегированных сталей связано с тем, что они обладают очень специфичными теплофизическими свойствами.

Они имеют низкий коэффициент теплопроводности и высокий коэффициент теплового расширения. В сочетании они предъявляют к процессу сварки противоречивые требования.

Низкая теплопроводность приводит к увеличению глубины проплавления стали. А высокий коэффициент температурного расширения вызывает деформации вплоть до коробления деталей. Для уменьшения коробления необходимо максимально сконцентрировать тепловую энергию. С этим хорошо справляется лазерная сварка.

При ручной электросварке высоколегированных сплавов проводятся те же мероприятия, что и при сварке среднелегированных сплавов. Главная задача минимизировать попадание водорода в сварочную зону, иначе это вызывает появление пор и трещин.

Выбор технологи

Для высоколегированных сплавов применять газовую сварку не рекомендуется для кислотостойких сталей, так как она вызывает межкристаллитную коррозию. Даже при использовании в сварке жаропрочных сталей происходит коробление изделий.

Сварка под флюсом по сравнению с ручной электродуговой имеет большие плюсы благодаря тому, что процесс сварки происходит под защитой в постоянной среде с одинаковыми компонентами. Нет необходимости менять электроды, что вызывает образование кратеров.

Сварка под флюсом обеспечивает равномерный шов с заданными характеристиками благодаря защите сварочной ванны от воздействия внешней среды в виде водорода.

Кроме этого уменьшаются предварительные работы, так как разделка кромок нужна только при толщине более 12 мм, а ручная дуговая сварка требует разделку кромок производить при толщине металла более 5 мм.

Наиболее эффективной для легированных сталей является лазерная сварка благодаря высокой концентрации энергии на маленькой площади. Это позволяет практически устранить коробление и деформации. Многие легированные сплавы, можно сваривать между собой независимо от вида только при использовании лазерной сварки.

Особенности сварки высоколегированных сталей

Вопрос 1. Особенности сварки легированных сталей.
Легированными называют стали, в состав которых специально вводят заданное количество легирующих элементов для получения требуемых свойств.
Легированные стали в зависимости от содержания в них легирующих компонентов подразделяют на:
• низколегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, не более 2,5%);
• среднелегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, 2,5-10%);
• высоколегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, свыше 10%).
Низколегированные стали предназначены для сварных конструкций, работающих при нормальной температуре. В качестве легирующих элементов они содержат
металлы, например марганец, кремний, хром.
Дуговая сварка. При дуговой сварке легированных сталей применяются следующие режимы:

Указанные значения тока соответствуют сварке в нижнем положении. При выполнении вертикальных и потолочных швов ток уменьшают на 10-20% и применяют электроды диаметром не более 4 мм.
Для уменьшения скорости охлаждения металла шва следует применять стыковые и бортовые соединения, так как при тавровых и нахлесточных соединениях скорость охлаждения выше. Рекомендуется избегать соединений, имеющих швы замкнутого контура; если же необходимы такие соединения, то их сваривают короткими участками, обеспечивая подогрев и замедленное охлаждение.
Сварку стыковых соединений металла толщиной до 6 мм и швов с катетом до 7 мм выполняют в один слой (однопроходную), что уменьшает скорость охлаждения.
Более толстый металл сваривают в несколько слоев длинными участками. Каждый слой должен иметь толщину 0,8-1,2 диаметра электрода. Сверху шва накладывают отжигающий валик, края которого должны располагаться на расстоянии 2-3 мм от границы проплавления основного металла. Отжигающий валик накладывают при температуре предыдущего слоя около 200°С.
Для металла толщиной до 40-45 мм применяют многослойную сварку способом горки или каскада. Длину участков (300-350 мм) выбирают с таким расчетом, чтобы предыдущий слой не успевал охладиться ниже 200°С при наложении следующего слоя.
Если сталь склонна к закалке или при сварке на морозе, перед выполнением первого шва применяют местный подогрев горелкой или индуктором до 200-250°С.
Сварку конструкционных низкоуглеродистых сталей производят электродами с фтористокальциевыми покрытиями марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85, ОЗС-2, ЦУ-1, ДСК-50, УП-1/55, УП-2/55, К-5А, ЦЛ-18, НИАТ-5 и другими, дающими более плотный и вязкий наплавленный металл, менее склонный к старению.
Электроды с руднокислыми покрытиями (ОММ-5, ЦМ-7 и др.) применять при сварке ответственных конструкций из низколегированных сталей не рекомендуется.
Низколегированные конструкционные стали лучше сваривать электродами типа Э42А, так как металл шва получает дополнительное легирование за счет элементов расплавляемого основного, при этом металл шва сохраняет высокую пластичность.
Сварка электродами типа Э60А дает более прочный, но менее пластичный металл шва вследствие более высокого содержания в нем углерода.
Сварка средне- и высоколегированных сталей. Сварка этих видов сталей затруднена по ряду причин:
• В процессе сварки происходит частичное выгорание легирующих примесей и углерода.
• Вследствие малой теплопроводности возможен перегрев свариваемого металла.
Эти стали отличает повышенная склонность к образованию закалочных структур, а больший, чем у низкоуглеродистых сталей, коэффициент линейного расширения может вызвать значительные деформации и напряжения, связанные с тепловым влиянием дуги. Причем, чем больше в стали углерода и легирующих примесей, тем сильнее проявляются эти свойства.
Для устранения влияния перечисленных причин на качество сварного соединения рекомендуется:
• тщательно подготавливать изделие под сварку;
• сварку вести при больших скоростях с малой погонной энергией, чтобы не допускать перегрева металла;
• применять термическую обработку для предупреждения образования закалочных структур и снижения внутренних напряжений;
применять легирование металла шва через электродную проволоку и покрытие с целью восполнения выгорающих в процессе сварки примесей.
Электроды для сварки высоколегированных сталей изготовляют из высоколегированной сварочной проволоки. Применяют покрытие типа Б.
Обозначения типов электродов состоят из индекса Э и следующих за ним цифр и букв. Две или три цифры, следующие за индексом, указывают на количество углерода в металле шва в сотых долях процента. Следующие затем буквы и цифры указывают примерный химический состав металла.
Сварку производят постоянным током обратной полярности. При этом сварочный ток выбирают из расчета 25-40 А на 1 мм диаметра электрода.
Длина дуги должна быть как можно короткой. Рекомендуется многослойная сварка малого сечения при малой погонной энергии.
Средиелегированные хромистые стали, содержащие до 2% углерода, относятся к мартенситному классу. Они свариваются удовлетворительно, но требуют подогрева до 200-300°С и последующей термической обработки.
Для сварки высоколегированных сталей и сталей с особыми свойствами применяют электроды, стержни которых выполнены из специальной проволоки, по химическому составу близкой к свариваемой стали. Также эти стали сваривают в защитных газах.
Газовая сварка низколегированных сталей производится нормальным пламенем мощностью 75-100 дм 3 /ч при левой и 100-130 дм 3 /ч при правой сварке на 1 мм толщины металла.
В качестве присадки используют проволоку Св-08, Св-08А или Св-10Г2.
Целесообразно проковывать шов при светло-красном калении с последующей нормализацией нагревом горелкой.
В качестве присадочной проволоки при сварке среднелегированных сталей используют проволоку, по химическому составу близкую к составу металла.
Рекомендуется сваривать с предварительным подогревом до 250-300°С, в связи с тем, что эти стали способны к закалке на воздухе.
Кромки свариваемого металла перед сваркой зачищают до металлического блеска.
Сварку рекомендуется вести с наименьшим числом перерывов. По окончании сварки пламя горелки медленно отводят вверх, что способствует более полному выделению газов из расплавленного металла.

Вопрос 2. Газовая сварка трубных конструкций.
Широкое применение получила газовая сварка труб небольшого диаметра (до 100 мм с толщиной стенок до 2-3 мм), особенно при монтаже систем отопления и горячего водоснабжения, водопроводов, газопроводов и других трубчатых конструкций.
Трубы сваривают чаще всего встык, так как стыковые соединения требуют наиболее простой подготовки кромок, наименьших затрат времени и расхода горючего газа.
При толщине стенок труб до 5 мм сварку проводят без разделки кромок, а стык собирают с зазором 1,5-2 мм.
При сварке труб с толщиной стенок более 5 мм применяют одностороннюю разделку кромок под углом 70-90º, оставляя притупление от 1,5 до 2,5 мм. Притупление необходимо для того, чтобы при сварке кромки не проплавлялись, и расплавленный металл не протекал внутрь трубы.
В зависимости от назначения конструкции используют и другие способы стыковки труб — без скоса кромок с подкладным кольцом, с раструбом и вставным кольцом.
Перед сваркой трубы выравнивают так, чтобы оси их совпадали, и прихватывают. Для центровки труб применяют центраторы и другие приспособления.
Сварку труб можно выполнять как левым, так и правым способами.
Газовой сваркой стыки сваривают в один слой.
Если трубу можно поворачивать, то сварку ведут в нижнем положении; неповоротный стык сваривают во всех пространственных положениях, что является наиболее трудным для сварщика.
Сварку труб большого диаметра (300 мм и более) выполняют четырьмя отдельными участками, как показано на рис. 56, а.

При сварке труб диаметром 500-600 мм сварку могут вести одновременно два сварщика. Вначале заваривают верхнюю часть трубы на участках 1 и 2 (рис. 56, б), затем трубу поворачивают и также одновременно заваривают участки 3 и 4.
Если поворачивать трубу нельзя, то участки 3 и 4 сваривают в порядке, указанном на рис. 56, в, пунктирными стрелками.

3. Задача. Назовите способ, которым вы воспользуетесь, чтобы устранить трещину, видимую в металле шва.
Трещину засверливают по краям, чтобы избежать дальнейшего увеличения при последующей вырубке.
После засверливания вырубают металл около трещины до основного металла и вновь заваривают.

Сварка высоколегированных сталей

Легированная сталь — это разновидность стали, в состав которой принудительно добавляют особые примеси, изменяющие физико-химические свойства такого металла. Такие примеси называют легирующими, отсюда и название — легированная сталь. Существуют свои особенности сварки легированных сталей и зависят они от степени легированности: бывает низко-, средне- и высоколегированная сталь.

Тема нашей статьи — сварка высоколегированной стали. То есть, стали с высоким содержанием легирующих примесей. Мы кратко расскажем, как настроить режим сварки, какие электроды, защитные газы и флюсы использовать, чтобы добиться хорошего результата.

Режим сварки

Соединение высоколегированных сталей и сплавов требует правильной настройки режима сварки. От этого во многом зависит качество готового шва. Мы рекомендуем устанавливать небольшую величину сварочного тока и формировать узкие швы. Этого можно добиться, используя сварочную проволоку или электроды диаметром 2-3 миллиметра. Также рекомендуем уменьшить вылет электрода в 2 раза больше обычного. Так вы упростите себе сварку. Ведь сварка высоколегированной стали во многом затруднена благодаря большому электросопротивлению и пониженной электропроводностью. А уменьшив вылет электрода вы нивелируете эти недостатки.

Выбор электродов

При сварке высоколегированных сталей рекомендуется использовать электроды с основным покрытием, в составе которого должны быть защитно-легирующие элементы. Сам стержень должен тоже быть высоколегированным. Схожие по составу электроды и металл будут работать в связке друг с другом, формируя качественный шов.

Если вам нужно сварить высоколегированную аустенитную сталь, то рекомендуем использовать электроды марки ЦТ-15. Они отлично подходят для стали марки Э-08Х19Н10Г2Б, поскольку содержат до 5% ферритной фазы. А это очень хорошо.

Также рекомендуем использовать электроды марки ЦТ-15 в сочетании с электродами марки ЦТ-15-1. Сначала сделайте первый слой шва с помощью электродов ЦТ-15-1, а затем сделайте второй слой электродами ЦТ-15. Так вы еще больше увеличите содержание ферритной фазы, улучшив качество шва, если того требует работа.

Следите, чтобы в составе электродов был ниобий. Он выступает как стабилизатор, защищая титан (который тоже есть в составе электродов) от излишнего окисления. Смотрите, чтобы в составе не было много кальцита. Особенно, если вы собираетесь варить сталь с низким содержанием углерода. Дело в том, что электроды с избытком кальцита при горении выделяют углекислый газ, который увеличивает количество углерода в металле в сварочной ванне. А это плохо сказывается на качестве шва.

Если вам все же не удалось найти электроды без кальцита, то можете выбрать стержни с окислительным покрытием, в составе которого будет немного кремния. Так у металла в сварочной ванне не будет увеличиваться показатель углеродности. Также можно купить электроды, у которых покрытие рутил-карбонатно-фтористое. Это электроды марки ОЗЛ-14, широко известной и продающейся в каждом специализированном магазине.

Избегайте диоксида кремния в составе электродов, если собираетесь варить высоколегированную аустенитную сталь. Рекомендуем электроды марки ЦТ-22, их состав оптимален. Но есть недостаток — самое покрытие очень хрупкое и часто осыпается, так что позаботьтесь о грамотной транспортировке и хранении электродов.

Выбор флюсов

Сварка легированных и углеродистых металлов может выполняться и с помощью флюса. Но здесь, как и в случае с электродами, нужно использовать особые флюсы и правильно сочетать их со сварочной проволокой. Сами флюсы должны быть фторидными, а проволока должна быть высоколегированной, как и металл. Мы рекомендуем флюс АНФ-5, он хорошо справляется со своей защитной функцией и улучшает качество шва, если выполняется сварка высоколегированной стали.

Благодаря использованию флюса АНФ-5 шов не будет подвержен образованию пор, трещин и прочих дефектов сварных швов. По этой причине такой флюс часто используют не только в домашней сварке, но и на крупном сварочном производстве. Кстати, вы можете использовать и другие флюсы на основе оксидов. Их свойства не будут сильно отличаться от АНФ-5.

В качестве альтернативы предлагаем использовать флюс марки АН-26. Он тоже изготовлен на основе оксидов и в его составе мало кремния, так что шов будет формироваться качественно и быстро. Но обратите внимание, что велика вероятность сильного окисления титана и алюминия, и даже хорошо подобранная проволока не поможет, кремний будет активно переходить в шов. Из-за этого наверняка могут появиться горячие трещины и поры, да и в целом шов будет хрупким. Так что используйте данный флюс на менее ответственных объектах.

Также обратите внимание флюс марки АН-292. Он изготовлен на основе высокоустойчивых оксидов и хорошо зарекомендовал себя в работе. Но нужно следить за количеством водорода, если его будет слишком много, шов может оказаться пористым после окончания сварки.

Выбор защитного газа

Также можно использовать защитный газ. Зачастую применяется гелий, аргон и углекислота. А в некоторых случаях применяется смесь из этих газов. Технология сварки высоколегированных сталей с применением защитных газов хорошо зарекомендовала себя. Но помимо газа нужно будет приобрести еще электроды. Мы рекомендуем неплавящиеся вольфрамовые. Сварку нужно проводить на постоянном токе, установив обратную полярность. Если в составе стали много алюминия, то можно варить на прямой полярности, чтобы быстрее разрушить оксидную пленку, мешающую формированию шва.

Иногда при сварке аустенитных сталей с применением защитных газов наблюдается нестабильное горение дуги. Чтобы исправить эту проблему можно смешать аргон и кислород или аргон и углекислоту. Так дуга будет гореть стабильно и шов не будет пористым.

Что касается углекислого газа, то он обладает множеством положительных свойств. Благодаря ему вероятность образования пор минимальна. А в сочетании с аргоном углекислота показывает наилучшие результаты. Так что если у вас есть возможность использовать смесь двух этих газов, то обязательно испробуйте ее в своей практике.

Но есть и недостаток. При сварке в углекислоте металл разбрызгивается намного сильнее, а это ухудшает антикоррозийные свойства стали. Да и технология сварки легированных сталей с применением углекислоты связана еще с одной неприятностью — это активное формирование оксидной пленки на поверхности металла, которую тяжело удалить. И если при однослойной сварке этот недостаток не так существенен, то при сварке многослойной оксидная пленка просто не дает шву сформироваться.

В целом, применение защитных газов при сварке высокоуглеродистых сталей зарекомендовало себя, как вполне эффективное. Не нужно мучиться с подбором электродов и их покрытий, не нужно подбираться состав флюса. Ведь газ отлично защищает сварочную ванну и позволяет сформировать качественный прочный шов. Если вы, конечно, соблюдаете технологию сварки.

Вместо заключения

Мы кратко рассказали вам о том, какие комплектующие нужно использовать, чтобы сварить высоколегированную сталь. Вообще сварка легированных сталей — это не такая уж сложная задача, как думают многие новички. Главное — правильно настроить режим сварки и много практиковаться. Со временем вы поймете все нюансы стали с легирующими добавками и будете выполнять работу не только быстро, но и качественно.

Отдельно хотим сказать про выбор и покупку электродов, флюсов и газов. Не стоит экономить и покупать расходники от неизвестных производителей. Велика вероятность, что такие расходники только ухудшат качество ваших работ, устроив вам лишнюю головную боль. И не нужно покупать электроды в каком-то непонятном полуподвальном магазине, поскольку там наверняка нарушены все условия хранения. Вы заплатите деньги и получите просто испорченные сырые электроды, которые не позволят сформировать качественный шов. Желаем удачи в работе!