Сварка специальных сталей и сплавов

метки: Сварка, Хромистый, Сталь, Сварной, Металл, Соединение, Ферритный, Сварочный

Специальные стали и сплавы относятся к большой группе конструкционных материалов, обеспечивающих работу узлов и деталей машин в условиях воздействия высоких температур, агрессивных сред, радиационного излучения и т.п.

Основным конструкционным материалом в промышленности являются углеродистые и низколегированные стали. Но с развитием энергетики, авиации, ракетной и атомной техники, химического машиностроения и судостроения, криогенной технологии и других отраслей непрерывно возрастает потребность в новых конструкционных материалах, обладающих специальными свойствами. Такие стали и сплавы называют специальными.

Эти свойства определяются непрерывным повышением рабочих температур и давлений, созданием установок большой мощности, работой в различных агрессивных средах при низких и высоких температурах. Высокие температуры необходимы для обеспечения эффективной работы энергетических установок (тепло- и атомные станции, реактивные двигатели и т.д.).

Так, реактивные двигатели должны изготавливаться из материалов, способных обеспечивать необходимую прочность при температурах более 1000 °С, а оборудование электрических станций работает в условиях действия термомеханических нагрузок (давление пара 25 МПа, температура 600 °С).

К этому добавляется коррозионное действие на металл активной водяной, паровой или газовой среды. Многие сварные конструкции работают в условиях коррозии и кавитации под действием высоких и низких температур, нейтронного облучения и т. п. В этой связи возникает необходимость изучения особенностей сварки специальных сталей и сплавов.

1. Классификация сталей и сплавов

Классификация сталей и сплавов осуществляется по следующим показателям:

1. По химическому составу:

А. Углеродистые стали:

• низкоуглеродистые (до 0,22 % С);
• среднеуглеродистые (0,23…0,45 % С);
• высокоуглеродистые (более 0,45 % С).

Б. Легированные стали:

а) низколегированные (количество легирующих элементов не превышает 5 %), которые, в свою очередь подразделяются:

• на низкоуглеродистые конструкционные (09Г2, 14Г, 10ХСНД);
• теплоустойчивые (12ХМ, 20ХН, 20ХМФ);
• среднеуглеродистые (30ХГСА, 35ХМ).

б) среднелегированные (количество легирующих элементов со-ставляет 5…10 %):

• конструкционные (30ХГСНД, 30ХН2МФА);
• теплоустойчивые (20Х2МА, 12Х5МА).

в) высоколегированные стали (количество легирующих элемен-тов от 10 до 55 %).

Влияние хрома, никеля, кремния и алюминия на жаростойкость сталей

... этой стали изготовляют изделия, подвергающиеся в процессе эксплуатации воздействию металла или солей. Жаропрочные сплавы должны ... легирующие элементы могли диффундировать по объему сплава, то можно установить обогащение слоя окалины хромом, алюминием, кремнием. В результате диффузии при соответствующих условиях ... Так, в результате внедрения в сталь соответствующих количеств хрома, алюминия или кремния, ...

г) высоколегированные сплавы:

• сплавы на железоникелевой основе — твердый раствор хрома в железоникелевой основе (Fe+Ni >
• 65 %);

• сплавы на никелевой основе — твердый раствор хрома и других элементов в никелевой основе (Ni > 55 %).

2. По назначению в зависимости от основных свойств:

• коррозионно-стойкие, способные сопротивляться разрушениям в условиях воздействия коррозионной среды (воды, газа, пара, кислот, щелочей и т. п.) в течение расчетного срока эксплуатации (стали 12X13, 20X13, 30X13, 04Х18Н10, 12Х17Г9АН4, 10Х17Н13М2Т и другие);
• жаростойкие (окалиностойкие), способные сопротивляться окисляющему действию рабочей среды при Т >
• 500 °С, работающие в слабонагруженном состоянии в течение расчетного срока эксплуата-ции;
• для Т<
• 900°С — стали 12X17, 08Х17Т, 15X18СЮ;
• для Т <
• 1300°С — сталь 15Х25ТЮ;

• жаропрочные, способные сохранять прочность, пластичность и стабильность структуры при высоких температурах, работающие в нагруженном состоянии и обладающие при этом достаточной окали-ностойкостью;
• для Т <
• 550 °С — стали 25Х2МФ, 11Х11Н2В2МФ;
• для Т = 600…700 °С — стали 12Х18Н10Т, 45Х14Н14В2М, 10X11Н20Т3Р.

Стали коррозионно-стойкие, жаростойкие, жаропрочные назы-вают также нержавеющими.

• холодостойкие, сохраняющие достаточную пластичность и вязкость при температурах от 0 до -269 °С. Для Т = -196 °С — сталь 03Х13АГ19, для Т = -253 °С — сталь 03Х9К14Н6М3Т, для Т = -269 °С — сталь 12Х18Н10Т;

— радиационно-стойкие, способные сохранять структуру и свой-ства в условиях облучения. Наибольшее влияние структурные изме-нения оказывают на механические свойства (?В, ?Т растут, а ?, ?, KCV уменьшаются в зависимости от суммарного потока нейтронов, снижается жаропрочность и происходит «разбухание» металла на 3…10 %).

3. По системе легирования:

* хромистые стали (X) — 20X13, 12X17 и др.

* хромоникелевые (ХН) — 08Х18Н10, 12Х18Н10Т и др.

* хромомарганцовистые (ХМ) — 03Х13НГ19, 10Х14АГ15 и др.

* хромоникельмарганцовистые — 08Х18Н2Г8Т, Х19Н8Г10АМ.

Основными легирующими элементами являются Cr и Ni. Они определяет свойства и структуру высоколегированных сталей и спла-вов. В качестве легирующих элементов применяются С, Si, Mn, W, Ti, Al и др., которые обеспечивают особые свойства сталей и сплавов.

4. По структуре (табл. 1):

• мартенситные — стали 15Х12ВНМФ, 18Х11МНФБ, 15Х11МФ;
• мартенситно-ферритные — кроме мартенсита не менее 5 % феррита — стали 08X13, 12X13, 20X13, 08Х14МФБ и др.;

• ферритные — не претерпевающие ??? превращений — стали 15X28, 15Х25Т, 18Х17Т, 08Х23С2Ю, ЭП 882-ВИ, ЭП 904-ВИ и др.;

• аустенитно-ферритные с содержание феррита более 10% — стали 08Х22Н6Т, Х21Н5Т, Х28АН, 12Х21Н5Т, 08Х23Н6, 03Х22Н6М2;

• аустенитно-мартенситные — стали 09Х15Н8Ю, 08Х17Н5М3;
• аустенитные — имеющие однофазную структуру аустенита — стали 000Х18Н10Т (С <
• 0,03 %), 00Х18Н10 (С <
• 0,04%), 0Х18Н18Н10 (С <
• 0,08 %), 10Х14Н14М3Т, Х25Н20С2 и др.

Принадлежность стали к той или иной структурной группе можно определить по диаграмме Шеффлера (рис. 1).

Рис. 1. Структурная диаграмма металлов (по Шеффлеру)

5. По системе упрочнения твердого раствора:

• карбидное — характерно для жаропрочных и жаростойких сталей с содержанием углерода 0,2…1,0 %;
• при выдержке стали при Т = 600…650 °С выпадают сложные карбиды Fe, Cг, Nb, V, W типа Me23C6, Ме6С, MeC и другие, которые располагаются по границам зерен и «заклинивают» их;

• боридное — характерно образованием боридов Fe, Cr, Mo, Nb;

• интерметаллидное — характерно для никельсодержащих жаропрочных сталей легированных Ti (1,0…3,5 %) и Аl (до 6 %).

  При Т = 650…850 °С образуются мелкодисперсные интерметаллиды типа Ni3 (Ti, Al), (Ni;

• Fe)2Ti и другие. Наличие других элементов может привести к карбидному виду упрочнения.

углерод сталь шеффлер

Таблица 1 Структурные составляющие системы «железо-углерод» (Fe-C)

Элемент	Фаза	Вид и параметры кристаллической решётки, нм	Растворимость углерода (С), %	Удельный объём, см3/г	Свойства
Феррит (Ф)	Твердый раствор внедрения углерода в -железе (также и -железе)	ОЦК 2,86	0,006 при 0 С 0,02 при 723 С	0,1271	Пластичен, мягок, ферромагнитен до 768 С. В = 300 МПа; = 40 %; Т = 120 МПа; = 80 %; KCV = 2,5 МДж/м2
Аустенит (А)	Твердый раствор внедрения углерода в -железе	ГЦК 3,56	2,14 при 1130 С	0,1275	Мягок, прочнее феррита, пластичен, хладостоек, жаростоек, кислотостоек. KCV = 2,5 МДж/м2; = 40%; В = 650 МПа; = 55 %; Т = 120 МПа; НВ = 1800
Цементит (Ц)	Химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), Fe3C	Сложная ромбическая	6,69	0,1304	Хрупок, тверд, слабомагнитен НВ = 8000 (65 HRC)
Перлит (П)	Эвтектоидная (механическая) смесь Ф + Ц	—	0,80	0,1286	Прочная структурная составляющая = 16 %; НВ = 1900; в = 850 МПа
Ледебурит (Л)	Эвтектоидная смесь А + Ц	—	4,3 при 1130 С	—	Хрупок, тверд НВ 6000
Мартенсит (М)	Пересыщенный твердый раствор С в -железе	ОЦК тетрагональная	—	0,1310	Хрупок, тверд HRC 60
Карбиды (К)	Соединение С с одним или несколькими металлами	—	—	—	Хрупкие, очень твердые

2. Особенности работы сварных конструкций из специальных сталей и сплавов

В зависимости от длительности работы сварные конструкции можно разделить на группы:

1. Кратковременного действия (узлы ракет и ракетных двигателей), работающие несколько минут.

2. Среднего действия (узлы самолетов и т. п.), работающие сотни часов.

3. Длительной службы (паропроводы, турбины, химическая аппаратура), работающие 10…20 лет.

Как правило, чем выше температура, давление и другие параметры, тем короче срок службы конструкций.

В сварных конструкциях из легированных сталей под действием длительных нагревов наблюдаются следующие формы нестабильности структуры:

• сфероидизация перлита и коагуляция (укрупнение) частиц карбидной фазы;
• графитизация (только в сталях перлитного класса, не содержащих хром);
• образование новых и перерождение старых фаз (химических соединений);
• перераспределение легирующих элементов между твердым раствором и карбидной фазой.

В условиях работы атомных электростанций добавляется и действие нейтронного облучения и агрессивной среды.

При работе в условиях ползучести и малоцикловой усталости наблюдается:

1. Внутризеренная деформация, когда пластическая деформация происходит путем сдвига внутри зерна. Такая деформация наблюдается при значительных скоростях ползучести, больших напряжениях и сравнительно коротком времени его действия. При этом возникают значительная пластическая деформация и вязкое разрушение.

2. Межзеренная деформация, при которой образование и развитие трещин происходит по границам зерен. Такой вид деформаций наблюдается при малых скоростях ползучести (малые и высокие Т).

При этом происходит хрупкое разрушение.

Вследствие упругопластического скольжения зерен по границам, ориентированным в направлении нормальных напряжений, под действием происходит релаксация касательных напряжений и накопление нормальных напряжений на поперечных границах.

Мартенситные превращения (как и понижение Т) исключают развитие упругопластической деформации в прилегающих участках металла. Поэтому вершины зерен, в которых сходятся скользящие границы и прилегающие к ним поперечные, являются наиболее вероятными местами очагов разрушения.

В этих условиях проявляется несовершенство сварных соединений, обусловленное самим процессом сварки.

К этим несовершенствам относятся:

• неоднородность структуры и свойств металла по зонам сварного соединения (наличие хрупких участков закалочного и иного происхождения, малопрочных прослоек и т. п.);
• концентраторы напряжений, обусловленные формой шва и сварного узла;
• наличие концентратов в виде допустимых технологических дефектов шва (шлаковые включения, газовые поры и т. п.);
• наличие остаточных сварочных напряжений.

Для устранения или уменьшения таких несовершенств сварных соединений необходимо:

1. Совершенствовать проектно-технологическую проработку сварной конструкции.

2. Применять более технологичные и чистые материалы, например сталь ЭШП, ВДП.

3. Применять прогрессивные способы сварки, позволяющие получать сварные соединения (швы) требуемой чистоты, свойств, сплошности и геометрической формы,

4. Совершенствовать методы нагрева для термообработки сварных соединений в строго заданных режимах,

5. Совершенствовать методы и средства неразрушающего контроля для сооружаемых и эксплуатируемых сварных конструкций.

6. Совершенствовать организацию сварочных работ и повышать технологическую дисциплину их изготовления.

В настоящее время в промышленности применяется свыше 2500 марок сталей и сплавов и нет единой технологии их сварки.

Один и тот же материал можно использовать и в реактивном двигателе, и в химическом аппарате, и если в первом случае необходимо обеспечивать жаропрочность, то во втором — коррозионную стойкость. Технология сварки различна и зависит от условий эксплуатации.

3. Сварка жаропрочных перлитных сталей

Жаропрочными (теплоустойчивыми) принято называть стали, предназначенные для длительной работы при Т < 600 С. Они широко применяются для изготовления деталей энергетического, нефтехимического и химическогомашиностроения. Основными трудностями при сварке этих сталей являются:

• конструктивные особенности сварных соединений;
• необходимость обеспечения свойств сварного соединения, близких или равных свойствам основного металла в течение длительного времени эксплуатации (10-15 лет);
• разупрочнение в зоне термического влияния;
• склонность металла шва и ЗТВ сварного соединения к образованию ХТ.

Высокое качество сварных соединений определяется термическим циклом сварки, температурой сопутствующего подогрева, содержанием диффузионного водорода в металле шва и термической обработкой. Повышение Тпп приводит к переходу металла шва и ЗТВ из хрупкого состояния в вязкое.

Сварные соединения, работающие в условиях ползучести, без термообработки после сварки не обеспечивают эксплуатационной надежности ввиду структурной неоднородности и наличия остаточных напряжений. Исключение составляют соединения из сталей 12ХМ, 15ХМ, 12Х1МФ, 12Х2МФСР при толщине до 6 мм.

Основным видом термообработки является отпуск. Он стабилизирует структуру (твердость) сварного соединения и снижает остаточные напряжения.

Отпуск позволяет применять сварочные материалы с низким содержанием углерода, что обеспечивает технологическую прочность сварных соединений.

4. Сварка хромистых сталей

1. Хромистые стали в зависимости от условий эксплуатации сваривают по двум вариантам:

• с применением присадочных материалов, аналогичных основному металлу;
• использованием присадочных материалов аустенитного или аустенитно-ферритного классов.

В первом случае сварное соединение отличается структурной однородностью и высокой прочностью после термообработки, во втором — структурной неоднородностью, равнопрочность с основным металлом не достигается.

2. Все хромистые стали свариваются с подогревом (низкий коэффициент теплопроводности).

Но в отдельных случаях можно отказаться от подогрева. Это возможно при сварке сталей толщиной до 8 мм, а также при использовании аустенитных и аустенитно-ферритных электродов.

3. Наиболее приемлемой является сварка плавлением (РДС, АДС, сварка в Аг, Аг+О2 плавящимся и неплавящимся электродами, ЭШС).

4. Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности (эвакуация водорода).

5. После сварки, как правило, сварное соединение подвергают термообработке.

6. Сварочные материалы (электроды, проволоки, флюсы) необходимо прокаливать и хранить в герметичной таре.

7. Для сварки хромистых сталей применяют малоактивные и даже пассивные безмарганцовистые солеоксидные флюсы.

8. Силу сварочного тока и вылет электрода применяют на 20…30% меньше, чем при сварке перлитных сталей.

9. Сварку целесообразно осуществлять с малым тепловложением для уменьшения ЗТВ, понижения склонности к росту зерна и т. п.

5. Сварка мартенситных сталей

Среди способов сварки мартенситных сталей плавлением наибольшее распространение получила РДС, которая позволяет получить сварные швы однородные по химическому составу с основным металлом. Это электроды КТИ-9, КТИ-10 и ЦЛ-32 фтористо-кальциевого типа, обеспечивающие наплавленный металл с 10…12 % Cr, 0,8 % Ni и 1 % Mo, а для ЦЛ-32 еще и 1 % W.

Пониженное содержание углерода (0,02…0,08 %) повышает вязкость швов. Наряду с «однородными» электродами применяют также аустенитные электроды марок ЗиО (Э-10Х25Н13Г2) и ЭЛ-395/9 (Э-11Х15Н25М6АГ2).

Для АДС под флюсом используют сварочные проволоки Св-15X12НМВФБ и Св-15X12ГНМБФ и низкокремнистые безмарганцовистые солеоксидные флюсы ОФ-6 и ФН-17, позволяющие получать наплавленный металл с низким содержанием диффузионного водорода (до 3 см3/100 г).

Независимо от толщины изделий сварного соединения мартенситных сталей, как правило, подвергают термообработке (табл. 12) для снятия остаточных напряжений, распада закалочных структур и улучшения механических свойств. Термообработку проводят немедленно после сварки (без охлаждения не ниже Тпод).

Иногда производят «подстуживание» до 100 °С для завершения (М) — превращений. Температуру отпуска выбирают не выше Ас1.

Мартенситно-ферритные стали свариваются различными способами сварки плавлением (табл. 2) с применением как однородного, так и аустенитного наплавленного металла. Из-за опасности образования холодных трещин и просто хрупкого разрушения вследствие резкого снижения KCV металла ЗТВ мартенситно-ферритные стали свариваются с предварительным подогревом. Для «смягчения» структур закалки и снятия остаточных напряжений производится последующая термообработка (табл. 2).

Таблица 2 Тепловой режим сварки мартенситно-ферритных сталей

Марка стали	Температура подогрева, С	Время пролеживания до термообработки, ч	Термическая обработка
08Х13	150…250	Не ограничено	Отпуск при 680…700 С
08Х14МФ	Без подогрева	Не ограничено	Не производится
12Х13	300	2	Отпуск при 700…720 С
20Х13	300	2	Отпуск при 700…720 С
14Х17Н2	150…250	Не ограничено	Отпуск при 620…640 С

Так как для мартенситно-ферритных сталей применяются в основном аустенитные сварочные материалы, то прочность сварных соединений ниже по сравнению с основным металлом. Так, в, , , KCV сварных соединений составляет 75…90% от аналогичных показателей основного металла. Равнопрочность достигается при использовании для сварки электродов и проволок, обеспечивающих получение металла швов с мартенситной структурой (АНВ-1, АНВ-2, ЦЛ-5) (табл. 16).

Стойкость сварного соединения к МКК обеспечивается рекомендуемой термообработкой.

6. Сварка ферритных сталей

Для ферритных сталей назначают подогрев, исходя из значения в исходном состоянии. Обычно Ткр составляет 150…200 °С (табл. 19).

Но подогрев уменьшает скорость охлаждения и увеличивает время пребывания при Т = 475 °С.

В этой связи сварку рекомендуют вести с ускоренным охлаждением. Ускоренное охлаждение повышает пластичность и вязкость сталей с низким уровнем примесей внедрения. Так, у стали типа 01X30, содержащей 0,008 % С и 0,022 % N, после сварки и быстрого охлаждения > 0,5 %, KCV > 2,8 МДж/м2.

В качестве присадочных материалов для РДС, АДС, АрДС преимущественно применяют сварочные электроды и проволоку, обеспечивающие наплавленный металл типа Х25Н13 с аустенитной структурой С (табл. 20).

При наличии требований по МКК применяют присадочные металлы, легированные Nb, Ti или Al.

В связи с невозможностью измельчения структуры ферритных сталей термообработкой хрупкость их сварных соединений является необратимой. Отжиг при Т = 760 С является универсальным для этих сталей. При этой температуре полностью релаксируются остаточные напряжения и устраняется восприимчивость к МКК.

Если при сварке применяются однородные электроды и проволоки с обычным содержанием примесей, то пластичность и ударная вязкость металла шва крайне низкие. Лишь в случае низкого содержания примесей (ЭП882-ВИ, ЭП904-ВИ, аргон и сварочная проволока Св-02Х19Ю3Б) у металла шва могут быть > 22 % и KCV > 0,5 МДж/м2. Ударная вязкость ЗТВ металла сварных соединений этих сталей также составляет не менее 0,5 МДж/м2.

7. Сварка аустенитных хромоникелевых сталей

Аустенитные хромоникелевые стали сочетают достаточную прочность с высокой пластичностью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью и жаропрочностью. Эти стали называют металлами атомного века.

Основными факторами, ухудшающими свариваемость аустенитных сталей, являются:

1. Низкая стойкость сварного соединения к образованию трещин.

2. Возможная потеря коррозионной стойкости металла.

3. Охрупчивание при эксплуатации.

4. Поры в наплавленном металле.

Выбор сварочных материалов осуществляется в зависимости от марки стали и условий ее эксплуатации.

Для сталей с Cr/Ni > 1 применяют аустенитно-ферритные материалы, а для сталей с Cr/Ni < 1 — чисто аустенитные или аустенитно-карбидные материалы. Важным при этом является высокая чистота применяемых материалов по вредным (Р, S) и ликвирующимся (Pb, St, Bi) примесям, а также по О2 и N.

Режим сварки должен обеспечить минимальный темп деформаций и высокие скорости охлаждения для получения благоприятной структуры и сопротивления образованию трещин.

Низкий коэффициент теплопроводности и высокий коэффициент линейного расширения обусловливают, при прочих равных условиях, расширение зоны проплавления и областей, нагретых до высоких температур, и увеличение суммарной пластической деформации металла шва и ЗТВ.

Рис. 2 Влияние силы тока и скорости сварки на образование ГТ в металле шва

Поэтому необходимо:

1. Применять способы и режимы сварки, характеризующиеся максимальной концентрацией тепловой энергии (ЭЛС, плазменная).

Чем больше энерговложение, тем ниже стойкость против образования ГТ (рис. 2).

2. Создавать условия для ускоренного охлаждения сварного соединения (подача струи воды или газа, ввод в сварочную ванну твердого присадочного материала и т. п.).

3. Выполнять последующие швы в многослойных соединениях после охлаждения предыдущих. Шов, обращенный к агрессивной среде, выполнять в последнюю очередь, чтобы предупредить его повторный нагрев.

4. Уменьшать долю основного металла в металле шва.

5. Осуществлять сварку на постоянном токе обратной полярности короткой дугой.

6. Не допускать попадания брызг на поверхность основного металла (очаги коррозии).

7. Удалять остатки шлака и флюса.

8. Прокаливать электроды и флюсы, хранить их в герметичной таре.

Снижение тепла деформаций достигается путем:

• ограничения Iсв и диаметра электрода;
• заполнения разделки валиками относительно небольшого сечения;
• заделки кратеров при обрыве дуги, а иногда их вырубки;
• применения надлежащих форм и размеров разделки кромок.

Термическая обработка аустенитных сталей может быть местной или общей и зависит от эксплуатационных требований. Это или аустенизация с последующим стабилизирующим отжигом (750…800°С), или аустенизация без отжига.

8. Технология сварки и свойства соединений

При выборе сварочных материалов необходимо предотвратить горячие трещины в шве и ЗТВ, трещины при термообработке, а также обеспечить равную жаропрочность сварного соединения и основного металла.

При сварке гомогенных сплавов применяют присадочные проволоки, близкие по химическому составу к основному. Отличие состоит в увеличении доли элементов, повышающих энергию активации процессов диффузии (Mo, W, Mn), и в уменьшении упрочняющих добавок (Ti, A1) (табл. 3).

При сварке гетерогенных сплавов с большим содержанием Ti и Al применяют присадочные проволоки, в которых часть Ti заменена Nb.

Общий принцип выбора режима сварки — максимально возможное сокращение времени высокотемпературного нагрева, увеличение скорости охлаждения и уменьшения размеров сварочной ванны, снижение сварочных напряжений.

Таблица 3 Типовые составы присадочных материалов

Марка сплава	Содержание элементов, %
	C	Si	Mn	W	Cr	Mo	Fe	Другие элементы
ВЖ-98	0,1	0,8	0,5	13…16	23…26	—	0,4	—
ЭП-683	0,1	0,5	1,0	—	14…16	18…21	0,6	0,3…0,55 B
ЭП-367	0,04	0,5	1,5	—	14…16	14…16	4,0	0,3…0,7 Ti
ЭП-533	0,01	0,6	0,5	7…9	19…22	7…9	3,0	0,04 Al; 2,3…2,5 Ti
ЭП-648	0,1	0,4	0,5	4,3…5,3	32…35	2,3..3,3	4,0	1,0 Al; 1,0 Ti; 1,0 Nb

Указанные требования выполняются при лазерной и ЭЛС на скорости < 50 м/ч. Эффективно также применение сварки давлением. Чтобы уменьшить перегрев, электроды и изделие помещают в воду или омывают струями воды.

Сплавы с содержанием (Ti+Al) > 4 % являются плохо свариваемыми и их рекомендуют соединять диффузионной сваркой и пайкой.

Термообработка после сварки для гомогенных сплавов включает аустенизацию сварных узлов при Т = 1050…1200 °С, которая приводит к растворению избыточных фаз и снятию сварочных напряжений. Это повышает работоспособность сварных соединений в коррозионных средах (табл. 4).

Для гетерогенных дисперсионно-упрочняемых сплавов термообработка включает аустенизацию и стабилизирующий отжиг. Более эффективна двукратная обработка, которая формирует глобулярную структуру карбидов и -фазы по границам. Последующее двухступенчатое старение при 900 °С, 8 часов и при 850 °С, 15 часов приводит к выделению ‘-фазы в объёмах зерен и стабилизирует структуру для последующей высокотемпературной эксплуатации, но не изменяет морфологию карбидов. Качественные сварные соединения показывают высокие эксплуатационные свойства, мало отличающиеся от основного металла (табл. 4).

Таблица 4 Жаропрочность сварных соединений никелевых сплавов

Марка сплава	Способ сварки	Испытуемый образец	Условия испытания	Время до разрушения, ч	Место разрушения
			Т, С	, МПа
ХН77ЮР (ЭП-437)	ЭЛС	Основной металл	700	44	115	Основной металл
ХН60ВТ	—	Основной металл	800	10	128/182	Основной металл
ХН67МВТЮ (ЭП-202)	АДС	Основной металл	800	25	203/115	Основной металл
Х35Н50ВМ (ЭП-648)	ЭЛС	Основной металл	900	60	110	Основной металл

Примечание. Аустенизация 1200 С, 1 час, воздух.

Заключение

Многообразие сталей и сплавов, применяемых при изготовлении сварных конструкций, требует от инженера-сварщика глубоких знаний в области материаловедения, теории сварочных процессов, технологии и оборудовании сварки плавлением и давлением.

Особенно это относится к специальным сталям и сплавам, которые характеризуются наличием в них большого количества легирующих элементов, обеспечивающих получение особых свойств сварных конструкций.

К таким свойствам относятся жаростойкость, коррозионностойкость, хладостойкость, радиационностойкость и другие. Эти свойства обеспечиваются сталями различных структурных классов (аустенитные, ферритные и т.д.) и комплексным легированием.

Разработка способов и технологии сварки таких материалов требует учета условий эксплуатации и требований к сварным соединениям. Условия работы сварной конструкции должны учитываться на всех этапах разработки технологии сварки и термообработки.

При этом необходимо принимать меры против разрушения сварных соединений как при изготовлении, так и в условиях эксплуатации (устранять возможности образования трещин, коррозионного разрушения, охрупчивания и т.п.).

Разрабатываются и будут разрабатываться новые марки сталей и сплавов, обладающих требуемыми эксплуатационными свойствами. Сварка таких материалов потребует применения новых чистых и сверхчистых основных и присадочных материалов, высококонцентрированных источников тепла (плазма, электронный луч) и специального оборудования.

От инженера-сварщика требуется комплексный подход к разработке технологии и оборудования для сборки и сварки конструкций из специальных сталей и сплавов, начиная с анализа конструкции и заканчивая выбором способов контроля качества сварных соединений.

Все это обусловливает необходимость изучения широкого круга вопросов общетехнических и специальных дисциплин, применения современных средств информационной и вычислительной техники.