Технологические методы предупреждения образования холодных трещин в сварных соединениях среднелегированных сталей

Для предупреждения возникновения холодных трещин в сварных соединениях среднелегированных сталей технолог-сварщик располагает рядом методов. Рассмотрим их последовательно.

Выбор среднелегированных сталей для сварных конструкций. Для сварных конструкций следует применять марки сталей, обладающих требуемыми механическими свойствами при возможно более низком содержании углерода и легирующих элементов, повышающих восприимчивость стали к закалке. Следует также ограничивать содержание этих элементов в металле шва. Первостепенное влияние углерода на образование холодных трещин обусловлено тем, что он во многом определяет положение температурного интервала мартенситного превращения аустенита, в свою очередь определяющего как вероятность зарождения холодных трещин, так и их развитие.

Различают две разновидности мартенсита: дислокационный иглообразный, содержащий в иглах только дислокации, и двойниковый плдетинчатый, в котором пластины содержат двойники (рис. 10-2). Дислокационный мартенсит образуется при относительно высоких температурах в сталях с низким содержанием углерода (С < 0,22%), отличающихся повышенной пластичностью и пониженной прочностью. При этом атомные искажения по границам зерен невелики, в связи с чем такие стали в закаленном состоянии менее склонны к замедленному разрушению.

В двойниковом пластинчатом мартенсите, образующемся в углеродистых сталях с повышенным содержанием углерода (С > 0,22%), деформация может легко осуществляться только с увеличением плотности упаковки атомов. Поэтому такой мартенсит менее пластичен и более прочен. Он обусловливает возникновение значительных атомных искажений по границам зерен и соответственно увеличивает склонность к замедленному разрушению и образованию холодных трещин в сварных соединениях.

Уменьшение в стали 30Х2Н2М содержания углерода всего на 0,1% в 2 раза повышает ее прочность при длительном нагру-жении и, следовательно, стойкость против образования трещин (рис. 10-3). Об этом же свидетельствуют эмпирические формулы

для определения углеродного эквивалента. Из формулы (4-1) видно, что влияние углерода на стойкость соединений против образования холодных трещин в 10 и 6 раз больше, чем никеля или марганца соответственно.

Кроме выбора марки стали в некоторых случаях требуется определить еще и способ ее производства и рафинирования. Например, для особо ответственных сварных конструкций, работающих в тяжелых условиях нагружения (низкие температуры, ударная нагрузка) и изготовляемых из толстых листов (крупных слитков), рекомендуется применять средиелегированные стали, улучшенные дуплекс-процессом. Этот процесс предусматривает перелив жидкой мартеновской стали из печи с основной футеровкой в печь с кислой футеровкой.

Весьма эффективно использование сталей, прошедших электрошлаковый и электроннолучевой переплавы, особенно в сочетании с дополнительным микролегированием элементами-модификаторами (титаном, цирконием, церием и др.). Как известно, после такого улучшения содержание в стали вредных примесей (серы, фосфора), газов и неметаллических

включений уменьшается, а стойкость стали против образования холодных трещин повышается (рис. 10-4)