При сварке разнородных сталей и сплавов кроме общих положений о свариваемости нужно учитывать и дополнительные факторы, как-то:
- изменение состава шва в участках, прилегающих к сплаву другого легирования, чем наплавленный металл;
- образование в зоне сплавления хрупких кристаллизационных и диффузионных прослоек переменного состава;
- наличие остаточных напряжений в соединениях разного структурного класса, которые нельзя устранить термической обработкой.
Развитие факторов, способствующих химической, структурной и механической неоднородности сварных соединений, можно регулировать за счет химического состава электродных материалов (табл. 9. 69). Предварительная оценка структуры вероятных переходных составов шва в зависимости от степени перемешивания свариваемых сталей и легирования наплавленного металла производится путем использования структурной диаграммы Шеффлера. С ее помощью, зная свойства переходных составов шва, можно определить граничные значения доли участия в шве основного металла, выше которых свойства становятся непригодными (табл. 9. 70).
Анализируя ее данные, можно сделать вывод, что с повышением степени аустенитности электродных материалов легче получить качественное сварное соединение.
Режим ручной дуговой и механизированной сварки разнородных сталей нужно выбирать в зависимости от состава основного и присадочного металла с учетом рекомендаций, приведенных в табл. 2. 11, 9. 70, 9. 71.
9. 69 Связь между составом разнородных сталей и электродными материалами для их сварки
Типа
Э-1025Н13Г2,
Э-10Х20Н9Г6С,
Марки АНЖР-3
(Х25Н25М3)
АН-26,
ОФ-6
Св-07Х25Н13,
Св-08Х20Н9Г7Т,
Х25Н25М3 (ЭП622)
Св-08Х20Н9Г7Т
Углеродистые обыкновенного качества и среднелегированные
Типа
Э-42А,
Э-09МХ
АН-348-А,
ОСЦ-45
Св-08А,
Св-10Г2
Св-08Г2С,
Св-12ГС
(в СО2)
Углеродистые качественные и среднелегированные
Типа
Э-09Х1М,
Э-09Х1МФ
АН-22
Св-08ХМ,
Св-08ХМФА
Св-08ГСМА,
Св-10Г2СМА
(в СО2)
* Мартенситные стали толщиной до 10 мм при отсутствии жестких закреплений можно сваривать без подогрева, В остальных случаях для них необходимы предварительный подогрев до 250-300°С и отпуск при 700-750°С сразу после сварки.
9. 70 Граничная доля участия в шве основного металла (перлитной стали) в зависимости от состава аустенитного шва
Композиция наплавленного металла
Х18Н9
Х19Н12М2Ф
Х20Н10Г6
Х25Н13
Х23Н17Г6
Х15Н25М6
2Х15Н35В3Б2
Х15Н70М10
Граничная доля участия, %
9. 71 Доля участия основного металла при сварке перлитной и аустенитной стали
Тип соединения
Структурный класс стали
Доля участия, % при сварке
ручной
под
флюсом
полуавто-матической
электро-шлаковой
Стыковое однослойное
Перлитная
Аустенитная
20-40
30-50
25-50
40-60
20-40
30-50
Корневые швы многопроходных стыковых и угловых швов
Перлитная
Аустенитная
25-50
35-60
35-60
40-70
-
-
-
-
Наплавка валика
Перлитная
Аустенитная
15-40
25-50
25-50
35-60
8-20
15-25
-
-
9. 6 Технологические особенности сварки труб.
Выбор материалов для изготовления трубопроводов и технология выполнения сборочно-сварочных работ зависит от назначения, характера транспортируемых по ним сред, территориального размещения и рабочих параметров, в первую очередь давления и температуры.
Разделка кромок труб и деталей трубопроводов под сварку приведены в ГОСТ 16037-80.
С учетом перечисленных факторов способы сварки трубопроводов и сварочные материалы необходимо выбирать согласно табл. 9. 72. В некоторых случаях прихватка и сварка изделий из этих сталей ведутся с предварительным подогревом в соответствии с табл. 9. 73. Корневой шов должен быть надежно проварен без дефектов, что достигается специальными приемами (9. 74).
9. 74 Способы обеспечения надежного провара корня шва при сварке трубопроводов
Способ сварки
Характеристика или назначение способа сварки
Ручная дуговая сварка корня шва «на весу»
Применение электродов малого диаметра 2, 5-3 мм.
Ручная аргонодуговая сварка корня шва «на весу»
Надежное формирование корневого слоя. Защита обратной стороны шва аргоном.
Подварка корня шва изнутри трубы
Увеличивается трудоемкость сварки. Возможен при диаметре труб более 700 мм, также при сварке секторных отводов или коротких труб диаметром более 300-400 мм.
Дуговая сварка под флюсом на флюсовой подушке или флюсомедной подкладке
Сварка секций трубопроводов, обечаек и секций циркводоводов, крупногабаритных отводов, продольных швов труб и т. д.
Полуавтоматическая сварка в углекислом газе корня шва «на весу»
Сварка проволокой малого диаметра 0, 8-1, 2 мм
9. 72 Связь между составом свариваемых сталей и марками электродных материалов, используемых при монтаже и ремонте труб, котлов и трубопроводов ТЭС
Наибольшее распространение получила ручная дуговая сварка покрытыми электродами (табл. 2. 7-2. 11) и ручная аргонодуговая сварка (табл. 9. 75). Сварка трубопроводов общего назначения выполняется полуавтоматами в среде СО2 и порошковой проволокой (табл. 9. 76-9. 78).
9. 75 Параметры режима ручной аргонодуговой сварки стыков
Объект сварки
Толщина стенки, мм
Число
проходов
Диаметр, мм
Сила тока, А
Расход аргона, (без поддува), л/мин
вольфрамового электрода
присадочной проволоки
Трубы поверхностей нагрева котлов ТЭС.
Стали перлитного класса марок 12Х1МФ, 15ХМ, 20 и подобные
4-6
1 (корневой слой)
2-3
1, 6-2
70-100
6-10
Трубопроводы пара и воды ТЭС.
Стали 15Х1М1Ф, 12Х1МФ, 15ГС, 20 и подобные
10-70
1 (корневой слой; приварка подкладного кольца)
2, 5-3
1, 6-2
110-130 (прихватка на 90-110А)
6-12
Трубные системы АЭС.
Стали перлитного класса марок 20, 12Х1МФ и подобные
3-4
5-7
2-3
2-2, 5
2, 5-3
1, 6-2
2-3
60-80
80-130
6-8
8-12
Трубные системы АЭС.
Аустенитные стали марок 08Х18Н10Т, 10Х18Н9 и подобные
3-4
5-6
1-2
2-3
2-2, 5
2, 5-3
1, 6-2
1, 6-2
2-3
40-45
50-60
70-120
6-8
6-10
10-20
9. 76 Параметры режима полуавтоматической сварки в среде СО2 неповоротных стыков
Наименование стыка
Диаметр электрода, мм
Сила тока, А
Напряжение, В
Вертикальный
1, 2
120-140
140-180
19-20
20-22
Горизонтальный
1, 2
140-160
180-220
22-23
24-25
1, 6
240-260
260-280
24-25
25-26
9. 77 Параметры режима полуавтоматической сварки в СО2 поворотных стыков
Толщина стенки, мм
Число проходов
Диаметр электрода, мм
Режимы сварки
корневого слоя
последующих слоев
сила тока, А
напряжение, В
сила тока, А
напряжение, В
3-5
0, 8
80-90
19-21
-
-
3-5
1, 2
140-180
22-24
-
-
6-8
1, 2
130-150
20-23
150-200
22-24
10-12
1, 2
140-160
21-24
200-250
24-28
10-12
1, 6
280-300
28-30
320-380
30-32
10-12
2, 0
280-300
28-37
400-450
30-34
14-16
2-3
1, 2
140-160
21-24
200-250
24-28
14-16
1, 6
280-300
28-30
320-380
30-32
14-16
2, 0
280-300
28-32
400-450
30-34
18-20
3-4
1, 2
140-160
21-24
200-250
24-28
18-20
2-4
1, 6
280-300
28-30
320-380
30-32
18-20
2-4
2, 0
280-300
28-32
400-450
30-34
22-24
4-10
1, 2
140-160
21-24
200-250
24-28
22-24
3-8
1, 6
280-300
28-30
320-380
30-32
22-24
3-8
2, 0
280-300
28-32
400-450
30-34
Примечание. Расход углекислого газа при сварке электродом 0, 8-1, 2 мм составляет 8-10 л/мин и при сварке электродом 1, 6-2 мм около 16-20 л/мин. Вылет электрода 8-12 мм для диаметра 0, 8-1, 2 мм и 20-25 мм для диаметра 1, 6-2 мм.
9. 78 Параметры режима полуавтоматической сварки порошковой проволокой поворотных стыков трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей
Толщина стенки, мм
Тип соединения
Число слоев
Марка проволоки
Диаметр электрода, мм
Скорость подачи электрода, м/час
Сила тока, А
Напряжение, В
4-6
Без скоса кромок
ПП-АН1
2, 8
88-112
200-250
22-23
С V-образной разделкой
2-3
5-9
Без скоса кромок
ПП-АН3
112-142
300-350
22-24
8-12
14-18
С V-образной разделкой
1-2
2-3
188-210
236-265
320-380
360-400
24-29
25-30
12-18
20-30
4-6
ПП-АН4
2, 5
400-450
280-320
28-32
25-30
Продолжение табл. 9. 78
5-8
Без скоса кромок
ПП-АН8
188-210
300-350
25-30
8-12
С V-образной разделкой
236-248
350-400
26-30
4-6
Без скоса кромок
ПП-2ДСК
2, 3
180-200
22-24
8-20
С V-образной разделкой
2-6
250-300
22-26
Примечание. Расход углекислого газа 8-14 л/мин при сварке проволокой марок ПП-АН4 и ПП-АН8.
При сварке неповоротных стыков труб в зависимости от диаметра трубы и толщины стенки используют способ дуговой сварки с давлением без присадки (автоопрессовка) или обычную в среде аргона (табл. 9. 79), а при сварке толстостенных труб сравнительно большого диаметра многослойные швы выполняют с колебаниями электрода с целью улучшения качества шва (табл. 9. 80). Сварку под флюсом используют как при соединении труб (табл. 9. 81), так и для приварки фланцев к ним (табл. 9. 82). Сварка труб магистральных трубопроводов большого диаметра обычно выполняется как вручную, так и под флюсом (табл. 9. 83).
9. 79 Параметры режима механизированной аргонодуговой сварки неповоротных стыков тонкостенных труб из стали 08Х18Н10Т
Способ сварки
Наружный диаметр и толщина свари-ваемых труб, мм
Номер прохода
Скорость подачи электрода, м/час
Сварочный ток, А
Напря-жение, В
Скорость сварки, м/час
Расход газа, л/мин
Частота колебания электродом, колеб/мин
Методом автопрессовки без присадочной проволоки (1-й проход непрерывной дугой, остальные проходы – опрессовка)
14х2
(2-6)
-
65-75
40-45
8-9
10-12
7, 4-7, 5
6, 3
6-8
-
28х2
(2-5)
-
70-75
40-45
9-10
10-12
7, 5-7, 8
18-20
6-8
-
32х2, 5
(2-5)
-
70-75
45-55
9-10
10-12
7-7, 3
18-20
6-8
-
57х3, 5
(2-5)
-
80-85
70-75
9-10
10-12
8, 5-8, 7
20-22
8-10
-
57х3, 5
(2-5)
-
См. примеч.
75-80
8-9
9-11
7, 8-8
10, 5-11
8-10
-
57х3, 5
(2-5)
-
100-105
75-80
8-10
9-11
7-7, 5
10, 5-11
8-10
-
Непрерывной дугой с присадочной проволокой диаметром 1, 2-1, 6мм
57х3, 5
-
11-12
100-105
90-100
8-10
10-12
7-7, 5
7-7, 2
8-10
8-10
-
65-70
76х4
-
14-16
105-110
100-105
8-9
10-12
8, 3-8, 5
7-7, 4
8-10
8-10
-
65-70
108х6
2-3
-
20-33
110-120
130-145
9-11
10-12
10-12
10-12
10-12
10-12
-
50-60
159х10
2-5
-
18-22
165-170
170-175
10-11
10-12
8, 8-9, 2
3, 9-4, 2
10-12
10-12
-
30-38
Примечания. Первый проход – шагоимпульсным способом при токе импульса 117-120А, токе паузы 25-30А, длительности импульса 0, 6с и паузы 0, 45с.
9. 80 Параметры режима механизированной аргонодуговой сварки неповоротных вертикальных стыков трубопроводов ТЭС и АЭС с многослойным заполнением разделки
Марка стали
Наруж-ный диа-метр и толщина стенки труб, мм
Номер слоя
Технологические режимы сварки
Скорость подачи электро-да, м/час
Сила тока, А
Ско-рость сварки, м/час
Амплитуда колебаний электродом при ширине разделки (В), мм
3. При сварке перлитной стали марок 20, 15ГС, 12Х1МФ и подобных присадочная проволока подается вслед движению электрода; при сварке аустенитной стали марки 08Х18Н10Т и подобных – навстречу движения электрода.
9. 81 Параметры режима автоматической сварки под флюсом поворотных вертикальных стыков по предварительной подварке
Толщина стенки, мм
Диаметр электрода, мм
Режим сварки
первого слоя
последующих слоев
Сила тока, А
Напря-жение, В
Скорость сварки, м/час
Сила тока, А
Напря-жение, В
Скорость сварки, м/час
275-300
26-28
48-50
-
-
-
400-425
26-28
38-40
-
-
-
Продолжение табл. 9. 81
450-475
500-525
30-34
38-40
34-36
28-32
600-630
675-700
34-36
38-40
37-40
30-32
450-475
500-525
30-34
38-40
34-36
28-32
650-700
700-750
36-38
38-40
36-38
30-32
450-475
500-525
30-34
38-40
34-36
28-32
700-750
750-800
36-38
38-40
36-38
30-32
9. 83 Параметры режима автоматической сварки под флюсом
Диаметр трубы, мм
Толщина стенки, мм
Диаметр электрода, мм
Номер слоя
Сварочный ток, А
Напряжение, В
Скорость сварки, м/час
Вылет электрода, мм
Смещение электрода, мм
Угол наклона электрода «вперед»
1·10-2 рад
Град
Односторонняя сварка по предварительно сваренному корню шва