Сварка нержавеющих сталей
Выбор метода сварки зависит от марки стали и назнаения, и не во всех случаях получаются равнозначные механические и коррозионные свойства. При определении режимов сварки необходимо учитывать склонность основного металла и металла шва к растрескиванию, что связано с физическими свойствами и структурными изменениями, протекающими в процессе нагрева металла под сварку, процессами, протекающими во время плавления и застывания литого металла, и процессами, протекающими при охлаждении в сварном шве.
В тех случаях, когда требуется высокая коррозийная стойкость при сварке и последующей термической обработке сварных соединений, нужно применять такие режимы термической обработки, при которых обеспечиваются эти свойства.
Сварка хромистых нержавеющих сталей мартенситного класса
Хромистые нержавеющие стали склонны к подзакалке на воздухе, которая в сильной степени зависит от концентрации углерода. Лучше всего сваривается нержавеющая сталь с очень низким содержанием углерода.
Хромистые стали обладают меньшей теплопроводностью, меньшим коэффициентом линейного расширения по сравнению с углеродистой сталью и способностью к подзакалке при охлаждении, что связанно с объемными изменениями и приводит к возникновению больших сварочных напряжений. Эти напряжения могут быть очень высокими и привести к появлению трещин и разрыву сварных соединений. Чтобы этого избежать и сгладить резкие перепады температур, металл (трубы, нержавеющий круг или лист) подогревают перед сваркой до 250-3500 С.
В качестве электродов при сварке хромистых сталей чаще всего применяют аустенитные стали, у которых образуется более вязкий сварной шов.
Сварка ферритных сталей
При сварке этого типа сталей сварные швы получается хрупкие и часто растрескиваются. Поэтому сварку сталей следует производит в подогретом состоянии при температуре примерно 2000 С, но разогрев металла во время сварки должен быть минимальным. Лучшие результаты получаются при электродуговой, чем при газовой сварке. После сварки сварное соединение рекомендуется нагреть до 720-7800 С и быстро охладить.
Сварки с 15-17% Cr иногда при сварке подкаливаются. Чтобы это избежать, рекомендуется применять стали с присадкой титана или ниобия, а в случае стали с 13% Cr - с присадкой 1% Al.
Сварка нержавеющих аустенитных сталей
Аустенитные стали обладают пониженной температурой павления, более низкой теплопроводностью и высоким коэффициентом линейного расширения, чем углеродистые стали. Поэтому при сварке этих нержавеющих сталей расплавление идет быстрее с большим перепадом температуры от шварного шва к остальному металлу. Нестабилизированные титаном или ниобием стали при сварке приобретают склонность к межкристаллитной коррозии и тем больше, чем выше содержание углерода. Стабилизированные стали не склонны к межкристаллитной коррозии, но при повышении содержания углерода они могут приобретать способность к поражению ножевой коррозией концентрированной азотной кислоте. Все это необходимо учитывать и особенно следить за скоростями сварки и охлаждения при сварке сталей первой группы. В тех случаях, когда требуется особо высокая коррозийная стойкость, проволока нержавеющая или другие сварные изделия из нестабилизированных сталей следует подвергать закалке при 1050-11500 С с последующим быстрым охлаждением. Когда такая термическая обработка исключается, следует применять сталь с очень низким содержанием углерода или стабилизированные нержавеющие стали.
Так как аустенитные стали имеют высокий коэффициент линейного расширения, они при очень медленной сварке дают большое коробление. Поэтому целесообразно сварку вести с более высокими скоростями и быстрым охлаждением, что часто осуществляется благодаря применению охлаждающих накладок или накладок из меди и подкладок под сварной шов.