Обеспечение стойкости металла шва против образования пор

Азот хорошо растворяется в высоколегированных сталях, поэтому пор в сварных швах не вызывает.

Основным возбудителем пор при сварке высоколегированных сталей и сплавов является водород, поступающий в сварочную ванну в основном из флюса, электродного покрытия или защитного газа. Эффективное средство предупреждения пор — удаление влаги из флюсов, электродных покрытий и газов. Флюсы и электроды необходимо прокаливать непосредственно перед сваркой, а газ осушать в процессе сварки.

Сварку высоколегированных сталей и сплавов под фторид-ными флюсами и электродами с фтористо-кальциевым покрытием производят обычно на постоянном токе обратной полярности, что позволяет резко уменьшить опасность появления пор в швах (§ 35).

- I При сварке в аргоне некоторых аустенитных сталей и сплавов иногда наблюдается образование пор по границе сплавления. Возбудителем этих пор, по-видимому, служит водород, попавший в основной металл при электролитическом: травлении. Добавка к аргону 2—5% кислорода предупреждает образование пор в этом случае.

В остальном требования к высоколегированным сталям и сплавам в отношении предотвращения пор в швах такие же, как и при сварке обычных углеродистых сталей.

Получение и сохранение в процессе эксплуатации заданных свойств сварного соединения. Выполнение этих требований при сварке высоколегированных сталей вызывает значительные трудности. Чтобы обеспечить получение аустенитных швов без трещин, часто приходится прибегать к применению присадочных материалов, отличающихся по композиции от основного металла. В ряде случаев это делается даже в ущерб свойствам сварного соединения. Например, для сварки высокожаропрочных сложно-легированных аустенитных сплавов типа ХН77ТЮ (ЭИ437А) и ХН70ВМЮТ (ЭИ765) применяют сварочную проволоку ЭП367 (ХН60М15) и электроды ЦТ-28 (08Х13Н65М15В4) на базе этой проволоки или электроды ИМЕТ-4П (09Х14Н60М24), которые обеспечивают получение швов без трещин, но с более низкими, чем у основного металла, жаропрочными свойствами.

Имеются определенные трудности и со сваркой хромистых коррозионностойких сталей. В околошовной зоне этих сталей в результате воздействия сварочного термического цикла происходит значительное укрупнение зерна. Это одна из причин резкого падения вязкости металла околошовной зоны. Высокотемпературный отпуск при 760—780° С значительно повышает пластичность металла околошовной зоны на этих сталях.

Еще труднее сохранить полученные свойства сварных соединений при длительной эксплуатации. В результате более или менее длительного пребывания при высоких температурах (500— 850° С) высоколегированные швы в значительной мере лишаются своей первоначальной пластичности; происходит так называемое охрупчивание металла. Известны три вида охрупчивания металла высоколегированных швов: тепловая хрупкость, сигматизация и старение.

Тепловая или, как ее иногда называют, 475-градусная хрупкость, не сопровождается явными структурными изменениями. Она является своего рода старением, обусловленным, по-видимому, выпадением субмикроскопических частиц на границах зерен твердого раствора. Явление тепловой хрупкости возникает в результате нагрева при температурах 350—500° С высокохромистых (более 15% Сг) ферритных и аустенитно-ферритных швов, содержащих более 15—20% сложнолегированного феррита. Тепловому охрупчиванию способствуют хром, ванадий, ниобий, кремний, в меньшей мере титан и алюминий. Радикальным средством предотвращения тепловой хрупкости является ограничение содержания феррита в двухфазных сварных швах.

Сигматизация — появление в металле шва при длительной выдержке в интервале температур 550—875° С хрупкой структурной составляющей — интерметаллида типа FeCr, известного под названием а-фазы. Чаще всего а-фаза образуется в аустенит-но-ферритных швах и хромистых швах независимо от их структуры. Она может образоваться также и в аустенитных швах с повышенным содержанием хрома (порядка 25% и более).

Эффективным средством предотвращения образования а-фазы является нагрев сварных соединений до температуры 1050— 1100° С с последующим быстрым охлаждением.

Применительно к двухфазным аустенитно-ферритным швам сигматизацию можно предупредить также ограничением в них содержания первичного феррита (менее 20%). Чтобы предотвратить сигматизацию чистоаустенитных швов, необходимо по возможности ограничивать в них содержание молибдена, ванадия, вольфрама, хрома и кремния, а также повышать концентрацию углерода и азота.

Падение пластичности швов и основного металла в результате старения происходит при длительной эксплуатации сварных соединений при повышенных температурах (500—750° С). Оно сопровождается выделением по границам зерен вторичных карбидов и интерметаллидов. Находят применение следующие средства борьбы с этим видом охрупчивания: снижение в металле шва содержания углерода и нагрев сварного соединения до температур выше 900° С, при которых происходит распад вторичных карбидов и интерметаллидов.