ЗАО "Сварочные технологии"

Наиболее часто с помощью электрошлаковой сварки изготовляют конструкции из низколегированных сталей марок ЗОХГСА, 15ХМА, 16ГНМ и 09Г2ДТ (сталь М).

Электрошлаковая сварка стали ЗОХГСА в отличие от обычной дуговой сварки под флюсом не вызывает особых затруднений. Металл шва, выполненного электрошлаковой сваркой, несмотря на повышенное содержание в этой стали углерода и кремния, стоек против образования трещин. При электрошлаковой сварке стали ЗОХГСА исключается образование в околошовной зоне закалочных структур, которые способствуют образованию трещин. Твердость стали ЗОХГСА в околошовной зоне не превышает 300 НВ.

До сих пор с применением электрошлаковой сварки изготовлялись конструкции из стали ЗОХГСА толщиной 30 и 70 мм. Сваривают такую сталь одним или двумя неподвижными (неподвижна их ось) электродными проволоками диаметром 3 мм. При этом применяется режим сварки, приведенный в табл. 98.

Таблица 98. Режим электрошлаковой сварки стали ЗОХГСА толщиной 30 и 70 мм

Сварка выполняется электродной проволокой Св-10ГСМТ или Св-18ХМА (ГОСТ 2246-70) под флюсом АН-22 или АН-8М. Указанный режим и сварочные материалы обеспечивают получение качественного сварного соединения с требуемыми механическими свойствами металла шва и околошовной зоны. После термической обработки сварного соединения, состоящей из закалки в масле с температуры 880-910°С и последующего отпуска при температуре 510-550°С, механические свойства металла шва и околошовной зоны не уступают механическим свойствам свариваемого металла (табл. 99).

Таблица 99. Механические свойства металла сварного соединения из стали ЗОХГСА, выполненного электрошлаковой сваркой, после закалки с последующим отпуском

Технология электрошлаковой сварки стали 15ХМА также не особенно сложна.

Такую сталь сваривают стандартной электродной проволокой 12ХМА под флюсом АН-22. Режим сварки применяется обычный. Например, сталь толщиной 40 мм рекомендуется сваривать одной электродной проволокой без поперечных колебаний ее на режиме

Сварочный ток, А - 450-500

Напряжение сварки, В - 38-40

Глубина шлаковой ванны, мм - 35-45

«Сухой» вылет электрода, мм - 50-60

Зазор между кромками, мм - 20-22

Соединения стали 15ХМА, выполненные электрошлаковой сваркой, должны подвергаться нормализации с температуры 910-930°С и последующему отпуску при температуре 640-650°С. После такой термообработки металл шва имеет следующие механические свойства: σ_s - 30,8 кГ/мм², σ_в - 46,8 кГ/мм², δ - 29,8%, ψ - 65,9%.

Из стали 16ГНМ изготовляют толстостенные барабаны паровых котлов взамен стали 22К. Химический состав этой стали следующий: 0,14-0,22% углерода; 0,17-0,35% кремния; 0,8-1,1% марганца; 1,0-1,5% никеля; 0,4-0,55% молибдена; 0,30% хрома; не более 0,25% меди и не более 0,035% серы и фосфора. Приведенный состав стали 16ГНМ свидетельствует о том, что она легирована марганцем, никелем и молибденом. Такое легирование принято для того, чтобы получить более высокие механические свойства, чем у стали 22К (табл. 100). С этой же целью электрошлаковую сварку стали 16ГНМ рекомендуется выполнять электродной проволокой Св-10НМ (ГОСТ 2246-70), легированной никелем и молибденом. Механические свойства металла шва, выполненного проволокой Св-10НМ, приведены в табл. 101.

Таблица 100. Требования, предъявляемые к механическим свойствам стали 16ГНМ и 22К техническими условиями ГКП-1-57

Таблица 101. Механические свойства металла шва на стали 16ГНМ, выполненного электрошлаковой сваркой проволокой Св-10НМ

Из таблицы видно, что механические свойства металла шва, выполненного электрошлаковой сваркой стали 16ГНМ проволокой Св-10НМ, даже после такой термообработки, как отпуск, полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к механическим свойствам самой стали. В последнее время появились сведения о том, что отпуска сварных соединений вполне достаточно и для восстановления свойств основного металла в зоне перегрева. Это означает, что сталь 16ГНМ обладает весьма важным достоинством по сравнению с другими сталями, из которых изготовляются конструкции с применением электрошлаковой сварки.

Режим электрошлаковой сварки стали 16ГНМ несколько отличается от режима сварки углеродистых и других низколегированных сталей более низкими значениями сварочного тока. Например, сталь 16ГНМ толщиной 135 мм рекомендуется сваривать одной электродной проволокой при токе 500-550 А.

В последнее время вместо стали 22К начинают использовать низколегированную сталь марки М.

Она находит применение в транспортном машиностроении, в производстве химической аппаратуры, в судостроении и других отраслях промышленности.

Из стали М разрешено также изготовлять сосуды, работающие при давлении до 60 ат и температуре до 400°С. Выпускается эта сталь по ЧМТУ ЦНИИЧМ 157-59. Согласно указанным техническим условиям химический состав стали М должен быть следующим: 0,12% углерода, 0,30-0,60% кремния, 1,30-1,70% марганца, 0,15-0,40% меди, 0,01-0,03% титана; 0,3% никеля; 0,3% хрома, 0,045% серы и 0,04% фосфора.

Сталь М изготовляется толщиной не более 70 мм и при такой толщине обладает следующими механическими свойствами: пределом текучести - 33 кГ/мм², пределом прочности - 48 кГ/мм², относительным удлинением - 22%, ударной вязкостью - 6 кГ · м/см². В настоящее время осваивается прокат стали М толщиной от 90 до 160 мм. В таком прокате предполагается некоторое снижение прочностных свойств (σ_s ≥ 27 кГ/мм², σ_в ≥ 44 кГ/мм²).

Для электрошлаковой сварки стали М применяются электродная проволока Св-10Г2 (ГОСТ 2246-70) и флюс АН-8М. Рекомендуется следующий режим сварки:

зазор между свариваемыми кромками, мм - 28-30;

Количество электродов (шт.) при толщине металла, мм:

70 - 1;

90 - 2;

160 - 2-3;

Сварочный ток (А) при толщине металла, мм:

70 - 550-600;

90 - 450-500;

160 - 500-550;

Напряжение сварки (В) при толщине металла, мм:

70 - 45-47;

90-160 - 42-44;

сухой вылет электрода, мм - 60-70;

скорость поперечного перемещения электродов, м/ч - 39,0;

глубина шлаковой ванны, мм - 50-60.