Свариваемость аустенитных сталей

Общей сложностью сварки является предупреждение образования горячих трещин, имеющих межкристаллитный характер, наблюдаемых в виде мельчайших надрывов и трещин. Образование горячих трещин наиболее характерно для крупнозернистой структуры металла шва, особенно выраженной в многослойных швах, когда кристаллы последующего слоя продолжают кристаллы предыдущего слоя.

Применяются следующие пути предотвращения горячих трещин в металле шва: получение швов, имеющих в структуре некоторое количество первичного δ−феррита. Одновременное выпадение из жидкой фазы кристаллов аустенита и первичного δ−феррита приводит к измельчению и дезориентации структуры, т.е. уменьшению сечения столбчатых кристаллов и утонению межкристаллитных прослоек, разделенных участками первичного δ−феррита, т.е. создание в шве двухфазной структуры–аустенитно−ферритной.

Ограничение содержания вредных примесей – фосфора и серы, свинца, сурьмы, олова, висмута и ликвирующих примесей в чисто−аустенитных швах, способствующих образованию легкоплавких эвтектик, располагающихся на завершающейся стадии кристаллизации по границам столбчатых кристаллов. Это достигается применением сварочных материалов, минимально засоренных вредными и ликвирующими примесями, а также ограничивается проплавление основного металла.

Создание в металле шва двухфазной аустенитно−карбидной или аустенитно−боридной структуры. Чтобы металл шва приобрел двухфазное аустенитно−карбидное строение, его легируют углеродом (до 0,30%). Однако углерод снижает коррозионную стойкость металла. Поэтому к указанному средству повышения стойкости шва против образования кристаллизационных трещин при сварке нержавеющих сталей можно прибегать только при условии легирования их такими элементами, как ниобий, титан.

Для создания аустенитно−боридных композиций достаточно легировать бором в количестве 0,2% (обычно 0,5–0,6%). Однако при содержании бора > 0,8–1% в швах и околошовной зоне возможно образование холодных трещин, устранение которых достигается предварительным и сопутствующим подогревом сварного соединения до температуры 250–550ºС. Бор в указанных концентрациях повышает прочность и жаропрочность аустенитных сталей и сварных швов при сохранении достаточно высокой и, что очень важно, стабильной во времени длительной пластичности.

Особенность дуговой сварки высоколегированных сталей заключается в том, что в ряде случаев стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин падает с увеличением коэффициента формы шва. При электрошлаковой сварке пластинчатым электродом – наоборот. При дуговой сварке тавровых соединений благоприятное влияние на предупреждение трещин оказывает увеличение зазора, т.к. узкий зазор играет роль острого надреза, инициирующего трещину.

Большое влияние на образование кристаллизационных трещин в высоколегированных швах оказывает режим сварки. Швы, выполненные тонкой проволокой, диаметром 1,2–2 мм на умеренных режимах при минимально возможных значениях погонной энергии сварки обладают повышенной стойкостью против образования кристаллизационных трещин.