Сварка легированной стали
Этапы выполнения сварки легированной стали
- Идентификация марки и выбор технологии: определение марки стали по маркировке, сертификату или спектральному анализу, расчет углеродного эквивалента для оценки свариваемости, выбор метода сварки, присадочного материала, необходимости подогрева и термообработки
- Подготовка кромок и поверхности: зачистка кромок от ржавчины, окалины, загрязнений на ширину 30–50 мм до металлического блеска (критично для нержавейки), обезжиривание растворителем, разделка кромок под углом 30–45° для толщин более 6 мм
- Предварительный подогрев: для низколегированных сталей толщиной более 20 мм — подогрев до 100–150°С, для хромомолибденовых жаропрочных — до 300–400°С газовыми горелками или индукцией, контроль температуры пирометром, выдержка 10–15 минут для равномерного прогрева
- Сборка и прихватки: установка деталей с зазором 2–3 мм, выполнение прихваток теми же электродами/проволокой, что и основной шов, длиной 30–50 мм через 200–300 мм, с подогревом (при необходимости)
- Сварка швов с контролем температуры: выполнение корневого прохода малым током для проплавления корня, заполняющие проходы средним током послойно (толщина слоя 3–5 мм), контроль межслойной температуры 100–250°С пирометром (не давать остывать ниже температуры подогрева), удаление шлака между проходами
- Контроль параметров процесса: для нержавейки — ток на 15–20% ниже, чем для углеродистых сталей, короткая дуга 2–3 мм, быстрое перемещение для минимизации тепловложения, для жаропрочных — медленное перемещение для равномерного прогрева и предотвращения трещин
- Термообработка (при необходимости): для хромомолибденовых жаропрочных сталей — обязательный отпуск при 700–750°С выдержка 2–4 часа (1 час на 25 мм толщины), медленное охлаждение в печи для снятия напряжений и предотвращения отпускной хрупкости
- Комплексный контроль качества: визуальный осмотр, геометрия шаблонами, капиллярный или магнитный контроль на трещины, рентгеновский или ультразвуковой контроль сплошности, измерение твердости ЗТВ, разрушающие испытания контрольных образцов (прочность, ударная вязкость при заданной температуре), для нержавейки — испытания на межкристаллитную коррозию
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Низколегированные стали (09Г2С, 10ХСНД) содержат 2,5–10% легирующих элементов для повышения прочности и атмосферостойкости, сохраняя хорошую свариваемость. Высоколегированные (нержавейка 12Х18Н10Т, жаропрочные 12Х1МФ) содержат более 10% легирующих элементов для коррозионной стойкости, жаропрочности, но требуют специальных технологий сварки.
Для толщин до 20 мм при температуре воздуха выше 0°С подогрев не требуется. Для толщин более 20 мм или при температуре ниже 0°С рекомендуется подогрев до 100–150°С для предотвращения холодных трещин.
Для аустенитных нержавеющих сталей типа 12Х18Н10Т (AISI 304) применяются электроды ЦЛ-11, ОЗЛ-6, EA 308L. Для коррозионностойких сталей с молибденом типа AISI 316 — ОЗЛ-8, EA 316L. Сварка на токе на 15–20% ниже, чем для черной стали.
Перегрев нержавеющей стали выше 1300°С и медленное охлаждение (укрывание) вызывает выделение карбидов хрома по границам зерен, обедняя приграничные зоны хромом — возникает межкристаллитная коррозия. Поэтому нержавейку варят на пониженных токах и быстро охлаждают.
Углеродный эквивалент (CE) — расчетный показатель, учитывающий влияние углерода и легирующих элементов на свариваемость стали. Формула: CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. При CE < 0,4% сталь хорошо сваривается, при 0,4–0,6% требуется подогрев, при CE > 0,6% — обязательны подогрев и термообработка.
