Конкретных материалов. 1 страница

СВАРКА НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

К низкоуглеродистым сталям относятся сплавы железа с углеродом, содержание которого по массе составляет до 0, 25 % типа:

Ст 2 кп, Ст 2 пс и Ст2 сп, 10, 20, 20Г, 22К, Ст3С.

К низкоуглеродистым низколегированным относятся сплавы железа с углеродом, с содержанием легирующих элементов по массе не более 4% типа:

09 Г2, 16 ГС, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 14ХГС, 15ХСНД и др.

Низкоуглеродистые стали обыкновенного качества поставляются без термообработки в горячекатаном состоянии. Стали с повышенным содержанием марганца (15 Г) и легирующих элементов поставляются после термообработки, нормализации или закалки с отпуском.

Формы и объем сварочной ванны образующейся после зажигания дуги зависят от способа сварки, основных параметров режима, толщины свариваемого металла и типа сварного соединения. Этим определяется неодинаковое время существования расплавленного металла, особенности кристаллизации сварочной ванны и строения зоны основного металла прилегающего к шву – зоны термовлияния.

Рост кристаллов затвердевающего металла начинается от границы сплавления вглубь сварочной ванны. Ликвация в сварном шве зависит от его химического состава, формы ванны и скорости кристаллизации. Вблизи границы сплавления ликвация проявляется в виде слоистой неоднородности. Образовавшиеся в затвердевшем металле шва столбчатые дендриды имеют аустенитную микроструктуру в которой по мере охлаждения металла и аллотропического превращения начинается процесс перестройки кристаллов пространственной решетки. В результате этого часть аустенита распадается и превращается в феррит. Выделяющийся при этом углерод (его растворимость в феррите меньше, чем в аустените) вступает в соединение с железом, образуя цементит. Смесь феррита с цементитом образует перлит, что улучшает механические свойства сварного шва. В определенных условиях протекания сварного процесса может возникнуть видманшеттова структура снижающая механические свойства материала шва.

Теплота сварочного процесса распространяющаяся в основной металл приводит к фазовым и структурным превращениям в зоне термического влияния. На рис.1 показано поперечное сечение сварного соединения при однопроходной сварке низкоуглеродистой стали. Кривая над поперечным сечением характеризует распределение температур на поверхности соединения в момент начала первичной кристаллизации сварочной ванны. Граница сплавления шва с основным металлом, как правило не превышающая 0, 5 мм, особое место, где нерасплавившиеся зерна основного металла являются основанием кристаллизации металла и твердость этой зоны всегда превосходит твердость и основного металла и металла шва, а свойства материала этой границы оказывают решающее влияние на свойства сварного соединения. На участке перегрева выше 1100°С (участок неполного расплавления и участок перегрева) металл переходит в состояние аустенита. При этом образуется крупнозернистые структуры способные после охлаждения превратиться в видманшеттовы структуры.

Рис.1.

Металл нагретый незначительно выше Асз (см. рис.1) распологающийся на участке нормализации имеет мелкозернистую структуру и высокие механические свойства. Металл с температурой Асı < Т< Асз (участок неполной перекристаллизации) харктеризуетсянеизменным ферритным зерном и измельчением перлитных участков. Металл на участке рекристаллизации 500°С < Т< Асı по структуре незначительно отличается от основного, но при значительном времени пребывания в этом диапазоне температур может существенно увеличиться зерно, из-за чего снизятся его механические свойства.

Таким образом, состояние металла шва и околошовной зоны в конечном итоге и после сварки определяется максимальными температурами термического цикла сварки, скоростью их охлаждения, количества углерода и легирующих элементов, которые способствуют образованию, как зональных структур, так и мелкозернистых или крупнозернистых структур. Поэтому в каждом конкретном случае технология сварки должна управлять процессами изменения термического циклов различных зонах за счет использования следующих приемов. Сварка короткими и длинными участками многопроходных швов позволяет изменять время пребывания шва и зоны термовлияния в зоне определенных температур и способствует своеобразному отпуску. Сварка источниками различной интенсивности – газовое пламя при газовой сварке, выделение тепла в расплавленном шлаке при электрошлаковой сварке, электрическая дуга при сварке под флюсом и в защитных газах, электронный луч и лазер создают широкий диапазон интенсивности ввода тепла в сварное соединение. Низкая интенсивность ввода тепла (газовое пламя, электрошлаковая сварка) способствует крупнозернистому строению металла шва и повышенной протяженности зоны термического влияния. В то же время у источников с повышенной интенсивностью ввода тепла (электронный луч, лазер) относительные размеры зоны термовлияния существенно сокращаются и коэффициент формы шва b ⁄ h (где b – ширина шва, h – глубина проплавления) может достигать величин порядка 20 и более. При этом металл шва в околошовной зоне не претерпевает существенных изменений оставаясь мелкозернистым.

При средней интенсивности ввода тепла (дуговые процессы) приходится прибегать к приемам уменьшающим скорость охлаждения сварного соединения. Это позволяет избегать закалочных и видманшеттовых структур. Изменением режимных характеристик сварки (Jcв, Uсв, Vсв) регулируют величину разупрочнения зоны термовлияния при сварке термически обработанных низколегированных сталей.

Однако прибегать к этим приемам следует крайне осмотрительно. Например, при выборе температуры подогрева следует учитывать, что недостаточный подогрев повышает количество мартенсита в структуре металла околошовной зоны и способствует появлению холодных трещин, а перегрев снижает пластичность и ударную вязкость стали, вследствие чрезмерного роста зерна аустенита.

Низкоуглеродистые и низколегированные стали хорошо свариваются практически всеми способами сварки плавлением.

При газовой сварке низкоуглеродистых и низкоуглеродистых низколегированных сталей применение флюсов не требуется. В качестве присадочного материала используются проволоки марок Св-08, Св-08А, Св-08ГС, Св-12ГС и Св-08Г2С. Металл шва содержит азот, а наличие водорода и СО может привести к пористости. Поэтому присадочный материал необходимо применять с пониженным углеродом.

Сварка покрытыми электродами швов на низкоуглеродистых и низкоуглеродистых низколегированнных сталях толщиной 10-12 мм не требует предварительного подогрева. При сварке термоупрочняемых сталей рекомендуются режимы с малой погонной энергией и сварка длинными швами по охлажденным предыдущим швам. Это сокращает протяженность области разупрочнения в зоне термического влияния. При толщинах, начиная от 16 мм и более в зависимости от легирования материала, следует просчитывать температуры подогрева. На практике наиболее распространены формулы, предложенные позволяющие по эквиваленту углерода, толщине стали и содержанию водорода в металле шва рассчитать температуры подогрева превышающие температуры начала мартенситного превращения в зоне термовлияния. Расчет ведется по показателю склонности сталей к образованию холодных трещин Рс, который определяется по формуле:

,

где – химический эквивалент углерода

- размерный эквивалент углерода

Н – содержание диффузионного водорода в см³ /100 г наплавленного металла

Температура предварительного подогрева рассчитывается по формуле:

Тп = 1440 Рс – 392 °С

Автоматическую сварку под флюсом низкоуглеродистых и низкоуглеродистых низколегированных сталей выполняют электродной проволокой диаметром 3 – 5 мм. При сварке низкоуглеродистых сталей в основном применяют флюсы марок АН-348 А и ОСЦ-45 и низкоуглеродистые проволоки марок Св-08 и Св-08А, реже (при сварке ответственных конструкций и т.д.) проволоку Св-08 ГА.

При сварке низкоуглеродистых низколегированных сталей используют те же флюсы в сочетании с проволоками Св-08 ГА, Св-10ГА, Св-10 Г2. Подогрев, как и в предыдущем случае применяется при толщинах стали более 12÷ 15 мм. На термоупрочняемых сталях следует применять режимы с малой погонной энергией, на нетермоупрочняемых- наоборот, с повышенной. Свойства сварных соединений на этих сталях в зависимости от условий сварки изменяются в широких пределах.

При дуговой сварке в защитных газах применяются СО2 для сварки плавящимся электродом, а так же смеси СО2 с Ar в сочетаниях Ar + 15%CO2 и Ar + 20%CO2. В качестве электрода применяются такие марки проволок как Св- 08 ГС, Св- 12 ГС, Св- 08 Г2С. Этими проволоками хорошо свариваются как низкоуглеродистые спокойные стали марок Ст 1сп, Ст 2сп, так и такие низкоуглеродистые стали как 10 ХСНД, 15 ХСНД, 14 ХГС, 09 Г2. После сварки в СО2 и смесях 85% Ar + 15%CO2, 80% Ar + 20% CO2 они не требуют термообработки. Для повышения коррозионной стойкости сварных соединений из этих сталей в морской воде применяются проволоки типа Св-08ХГ2С, Св-18ХГСА.

Одним из новых маловнедряемых направлений является сварка открытой дугой (без защитных газов) порошковыми проволоками марок ПП- 1ДСК, ПП- АН3, ЭПС- 15/2 и др. Однако при сварке ответственных конструкций сварка порошковой проволокой открытой дугой практически не применяется.

СВАРКА ПЕРЛИТНЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ

К этим сталям относятся следующие стали с содержанием хрома, молибдена и ванадия типа 12 МХ (ГОСТ 20072-74), 12 ХМ (ГОСТ 5520-79), 15 ХМ (ГОСТ 4543-71) работающие при температурах 450-550°С и 12 Х1МФ (ГОСТ 5520-79), 20 ХМФЛ, 15 Х1М1ФЛ (ОСТ 108.961.04-80) работающие при температуре 550-600°С.

В соответствии с предназначением они должны обладать сопротивлением ползучести, длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и жаростойкостью. Эти свойства обеспечиваются легированием сталей хромом (0.5÷ 2%), повышающего жаростойкость сталей при температуре выше 450°С, совместно с молибденом (0.2÷ 1.0%) повышает в условиях высоких температур длительную прочность и сопротивление ползучести и ванадия (0.1÷ 0.3) который совместно с углеродом обеспечивает упрочнение стали высокодисперсными карбидами.

Существующая технология сварки и сварочные материалы обеспечивают получение сварного соединения с требуемыми свойствами при соблюдении следующих условий.

Подготовка кромок должна производиться механическим образом. Допускается кислородная или плазменная резка с последующим механическим удалением металла с кромок на глубину не менее 2 мм.

Дуговая сварка производится при температуре окружающей среды не менее 0°С с предварительным и сопутствующим местным или общим подогревом до температур указанных в таблице ниже. Этот подогрев предотвращает появление холодных трещин, вызванных при остывании до нормальных температур выделением в низколегированных сталях диффузионного подвижного водорода.

Таб.№1 «Температура предварительного и сопутствующего подогрева»

Повышение температуры свариваемого металла способствует увеличению диффузионной подвижности водорода и удалению его из сварного соединения, а это повышает пластичность и деформационную способность металла. Иногда необходима длительная выдержка после сварки при температурах 150÷ 200°С для полного распада аустенита и эвакуации водорода. При ручной сварке сталей типа 12 МХ или 20 ХМЛ используют электроды типа Э – 09Х1М с основным (фтористо-кальциевым) покрытием. Когда применение подогрева и термообработки сварных соединений невозможны или эти стали свариваются с аустенитными, допускаются электроды на никелевой основе.

Сварка этих сталей в защитных газах осуществляется как плавящимся так и неплавящимся электродом. При сварке плавящимся электродом в СО₂ или смесях Ar + СО₂ (при добавке к Ar 15% – 20%СО₂) используются только те проволоки в маркировке которых присутствуют буквы «Г» и «С» т.е. раскислители марганец и кремний. Это проволоки марок:

Св – 08Г2С, Св – 08ХГСМА, Св – 08ХГСМФА и др.

Сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности. В зависимости от диаметра проволоки используют режимы (см. таблицу 2).

Таб.№2 «Режимы сварки в CO2 плавящимся электродом»

Сварка неплавящимся электродом осуществляется в чистом Ar. Сварка выполняется на постоянном токе прямой полярности. Используются такие сварочные проволоки как Св – 08ХМ, Св – 08ХГСМА. Сварка хромомолибденованадиевых сталей осуществляется проволоками Св – 08ХМФА и Св – 08ХГСМФА. Проволоки марок Св – 08ХМ и Св – 08ХМФА допускаются только при содержании в них кремния не менее 0, 22%.

Сварка жаропрочных перлитных сталей выполняется и под флюсом. При этом применяются флюсы с незначительным содержанием окислов кремния и марганца. Это флюсы типа

48 – ОФ – 6, АН – 30, АН – 22. Сварка производится на изделиях с толщиной стенок более 20мм на постоянном токе обратной полярности.

На хромомолибденованадиевых сталях применяют режимы с малой погонной энергией (проволока Ø = 3мм; Jсв = 350 – 400А;

Uдуги = 30-32В; Vcв=40-50м/час.

Хромомолибденовые стали сваривают проволоками Ø 4-5мм при Jсв = 520 – 600А; Uдуги = 30 – 34В. Для сварки хромомолибденованадиевых сталей используются проволоки типа Св – 08ХМФА, а для хромомолибденовых – Св – 08МХ и

Св – 08ХМ.

СВАРКА ВЫСОКОХРОМИСТЫХ МАРТЕНСИТНЫХ, МАРТЕНСИТНО – ФЕРРИТНЫХ И ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ

Железо образует с хромом непрерывный ряд твердых растворов с объемно-центрированной кубической решеткой. По кристаллической решетке хромистых сталей при комнатной температуре различают стали мартенситные, мартенситно-ферритные и ферритные. При низком содержании углерода легирование стали хромом до 12% по сумме (под суммой понимается эквивалентное значение хрома Ф = % Cr + %Si*1, 5 + %Nb*0, 5 + %Mo + %V*0, 8 + %Ti*4, 0) приводит к формированию однофазной мартенситной структуры, образующейся даже при медленном охлаждении от 800°С со скоростью менее 10°С/сек. Поэтому марки сталей с содержанием 11 – 12%Сч отнесены к мартенситным. Дальнейшее увеличение содержания хрома приводит после охлаждения к получению смешанной мартенситно-ферритной структуры. Поэтому легированные стали (в том числе молибденом, ванадием, никелем в небольших количествах) с содержанием хрома 13÷ 14% отнесены к мартенситно-ферритным. Дальнейшее увеличение содержания хрома в стали при малой концентрации углерода приводит к тому, что сталь при любых температурах и любой скорости охлаждения сохраняет ферритную структуру. Поэтому ферритными называют стали с низким содержанием углерода легированные хромом в количестве не менее 16%.

СВАРКА ВЫСОКОХРОМИСТЫХ МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЕЙ

К высокохромистым мартенситным относятся стали марок 15XIIМФ; 15Х12ВНМФ; 18XIIМНФБ; 13XIIH2B2МФ; 12XIIB2МФ; 10XI2НД; 06XI2Н3Д.

Стали данного типа склонны к хрупкому разрушению в состоянии закалки и при содержании углерода более 0, 10%, и образованию холодных трещин при сварке. Для предотвращения образования холодных трещин при сварке сталей с 11 – 12% хрома применяют предварительный и сопутствующий подогрев до 200 – 450°С. Температура подогрева должна быть тем выше, чем больше эквивалент углерода, рассчитываемый по формуле С_экв = %С + %Mn/6 + %Cr/5 + %V/5 + %Mo + %Ni/15 + %Cu/13 + %P/2, где З – фосфор. При этом медь и фосфор учитываются только в том случае, если меди больше 0, 5%, а фосфора больше 0, 05%. В то же время избыточное тепло может привести к отпускной хрупкости, из-за снижения скорости охлаждения в околошовной зоне. Эти стали дополнительно легированные никелем образуют мартенсит, отличающийся высокой пластичностью и вязкостью. Тем не менее высокая чувствительность металла шва к водородной хрупкости вызывает необходимость предварительного сопутствующего подогрева до 110 – 200°С. Сварка этих сталей может осуществляться покрытием электродами вручную, обеспечивающими получение сварочных швов, близких по химическому составу основному металлу. Наряду с электродами близкими по составу к основному металлу применяют аустенитные электроды.

Для автоматической сварки используют проволоки Св – 15XI2НМВФБ и Св – 15XI2-ГНМБФ и флюсы АН – 17 и ОФ – 6.

Во всех случаях сварные соединения подвергают немедленному термическому отпуску. В некоторых случаях перед отпуском производится подстуживание до 100°С для завершения j-α (М)-превращения.

Тепловые режимы подогрева мартенситных сталей приводятся в таблице №3.

Таблица. №3

СВАРКА МАРТЕНСИТНО – ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ

К мартенситно-ферритным относятся следующие марки сталей: 08Х13; 12Х13; 20Х13; 08Х14МФ; 14Х17Н2.

Термическая диаграмма распада аустенита в сталях данных марок с небольшим содержанием углерода имеет две области превращений: в интервале температур 600-930°С образуется ферритно-карбидная структура, а в интервале 120-420°С образуется мартенсит. Количественная сторона этих превращений зависит от скорости охлаждения, с увеличением которой возрастает количество мартенсита и снижается ударная вязкость. В связи со склонностью к подкалке повышается возможность образования холодных трещин. Отпуск сталей при температуре 650-700 °С приводит к распаду структуры закалки и уменьшению тетрагональности структуры мартенсита. Кроме этого в зоне термовлияния сварных соединений может быть много б-феррита. Участие б-феррита отрицательно влияет на вязкость сварного соединения. В целом сварка мартенситно-ферритных сталей производится с предварительным сопутствующим подогревом. Даже при сварке самой простой стали марки 08Х13 рекомендуется подогрев от 150 до 250°С с последующей термообработкой. На этих сталях выполняется ручная сварка покрытыми электродами, сварка в защитных газах и сварка под флюсом. Широко применяются сварочные материалы, обеспечивающие получение аустенитного наплавленного металла – это электроды Э-10Х25Р13Г2, Э-10Х18Н2, сварочные проволоки Св-07Х25Н12Г2Т, Св-08Х18Н2ГТ, Св-08Х14ГНТ.

Так как при сварке этих сталей применяют в основном аустенитные материалы, прочностные свойства сварных соединений ниже свойств основного металла.

СВАРКА ХРОМИСТЫХ ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ

Стали с обычным содержанием углерода, легированные хромом в количестве от 16% и более относятся к ферритным. Характерными представителями этого типа сталей являются марки 08Х17Т; 15Х25Т; 08Х23С2Ю.

Эти стали склонны к повышению охрупчивания под воздействием подогрева. Их пластичность и ударная вязкость в зоне термовлияния шва стремятся к нулю. Зона охрупчивания в основном измеряется расстоянием от линии сплавления до изотермы 1000°С. А также с зонами образования б-фазы (550 – 850°С) и 475°С хрупкости (изотермы 100 – 550°С). Хрупкость устраняется, а пластичность восстанавливается при нагреве сварного соединения до 750 – 760°С. Во избежание образования трещин все операции, связанные со сварной правкой и ударными нагрузками рекомендуется производить с предварительным подогревом конструкции до 150 – 200°С, а после сварки рекомендуется ускоренное охлаждение (100°С/с) для уменьшения продолжительности выдержки в интервале температур близких к 475 °С.

В качестве сварочных материалов для дуговой сварки покрытыми электродами, сварки в защитных газах и под флюсом применяют электроды и проволоки, обеспечивающие получение наплавленного металла типа Х25Н13 с аустенитной структурой.

При требованиях к стойкости МКК сварных соединений применяются сварочные материалы, легитированные Nb или Ti и Al. В химическом машиностроении применяют электроды типа Э-10Х17Т, а также используют проволоки Св – 10Х17Т для аргонно-дуговой сварки и автоматической сварки под флюсом. При использовании аустенитных электродов и проволок с повышенной чистотой по примесям, металл шва отличается высокой эластичностью и ударной вязкостью. Для ферритных сталей обязательно применяется отжиг при 760°С, при котором полностью релаксируют остаточные напряжения. Крупнозернистая структура и хрупкость сварных соединений из ферритных сталей не удаляются термической обработкой.

СВАРКА ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Состав легирования определяет служебное назначение легированных сталей (см. стр. 2). По назначению их можно разделить на 4 группы – коррозионно-стойкие, жаропрочные, жаростойкие и хладостойкие. Коррозионно-стойкие обладают высокой коррозийной стойкостью, в атмосферной, газовой средах, в водных растворах кислот, щелочей и жидкометаллических сред. Эта стойкость проявляется при комнатных температурах, пониженных и повышенных температурах по отношению к комнатной. Жаропрочные, жаростойкие и хладостойкие стали способны сохранять свои механические свойства в условиях работы при высоких и низких температурах. А их поверхность способна противостоять разрушению при высоких и низких температурах. Свариваемость многокомпонентных сталей и сплавов затрудняется по мере увеличения количества легирующих элементов и разнообразия условий эксплуатации конструкций. Общей сложностью сварки является предупреждение образования в шве и околошовной зоне кристаллизационных горячих трещин. Эти трещины могут возникать также и при термообработке, и при работе конструкций при повышенных температурах. Природа склонности к образованию горячих трещин, как в этих сталях, так и в швах кроется в крупнозернистой дендритной структуре с образованием межкристаллитных прослоек повышенной толщины, которые состоят из легкоплавких эвтектик затвердевающих после образования кристаллов в процессе возникновения усадочных напряжений. Одним из методов борьбы с зарождением горячих трещин является увеличение в металле шва ферритообразующих элементов, таких как хром, кремний, алюминий, молибден. Эти элементы способствуют уменьшению размеров зерен и увеличению их количества, а также обессериванию металла шва и способствует уменьшению количества легкоплавной сульфидной эвтентики. Однако содержание феррита до 20-25% допускается в коррозийно-стойких сталях, работающих до температур 400°С. В швах, работающих при более высоких температурах, возможно в процессе эксплуатации преобразование б-феррита в б-фазу ухудшающую служебные характеристики швов. Поэтому на жаропрочных и жаростойких сталях и в их швах количество б-феррита ограничивают 4-5%.

В сталях с большим запасом аустенитности и аустенитно-ферритных, а также в их швах, увеличение стойкости от горячих трещин достигается ограничением содержания вредных (фосфор, сера) и ликвирующих примесей, как в процессе плавок сталей и сварочных материалов, так за счёт режимов, обеспечивающих незначительное расплавление основного металла, ограничение размеров валиков, охлаждения каждого валика многослойного шва до комнатной температуры и т.д., и т.п.

Другим дефектом, возникающим при эксплуатации сварных конструкций из высоколегированных аустенитных сталей, является охрупчивание металла шва и околошовной зоны. Это происходит из-за больших скоростей охлаждения швов при сварке и которые приводят к фиксации неравномерных по отношению к рабочим температурам структур. Во время эксплуатации жаропрочных жаростойких сталей при температурах выше 350°С в результате диффузионных процессов может появиться 475° хрупкость (старение при температурах 350 – 500°С), выпадение карбидов (старение при 500 – 650°С), образование б-фазы (выдержка при температуре 700 – 850°С) с соответствующим охрупчиванием металла и снижением предела ползучести. Последнее приводит к образованию трещин в зоне термического влияния и горячих трещин в шве. Предупреждение подобных локальных разрушений достигается термообработкой на аустенизацию и снятие остаточных сварочных напряжений (температура 1050 – 1100°С). Эта термообработка в большинстве случаев сопровождается стабилизирующим отжигом при температурах 750 – 800°С. Кроме этого, для предотвращения возникновения холодных трещин уменьшается жесткость свариваемых кромок за счёт предварительного и сопутствующего подогрева околошовной зоны до температур 350 – 450°С. У большинства жаростойких сталей, имеющих большой запас аустенитности, из-за карбидного и интерметалидного дисперсионного твердения, при сварке, возможно образование холодных трещин в шве и околошовной зоне. Эта возможность устраняется предварительным подогревом кромок шва до температур 250 – 550°С. У высоколегированных аустенитных сталей и сплавов на хромоникелевой основе может развиваться межкристаллитная коррозия в металле шва, в основном металле у линии сплавления (ножевая коррозия) или на некотором удалении от шва (см. рис. 2).

Рис.2

При повышенном содержании в аустените углерода под действием термического цикла по границам зерен аустенита происходит выделение карбидов хрома. Такие участки зерен с местным обеднённым твёрдым раствором хрома при работе в коррозийной среде быстро растворяются, что приводит к нарушению связи между отдельными зернами. Этот процесс носит название межкристаллитной коррозии.

В металле шва межкристаллитная коррозия может возникнуть при длительном пребывании в интервале критических температур. Это же может произойти со швом в процессе длительной эксплуатации в диапазоне температур 600-700°С. Воздействием термического цикла на основной металл обусловлена и межкристаллитная коррозия в зоне термовлияния. Ножевая коррозия имеет сосредоточенный характер и поражает основной металл на участках, которые нагревались до температур выше 1250°С. Основные методы борьбы с МКК – дополнительное легирование такими ферритизаторами, как кремний, молибден, ванадий, алюминий, поскольку это измельчает структуру зерен, повышает устойчивость к МКК снижение содержания углерода до пределов его растворимости в аустените (0, 02…0, 03%) и легирование более энергичными, чем хром, карбидообразующими (титан, ниобий, тантал, ванадий).

Высоколегированные аустенитные стали и сплавы обладают комплексом свойств, позволяющих использовать одну и ту же марку сталей для изделий различного назначения. Из вышеизложенного следует, что при сварке этих сталей возникают, как общие для всех сплавов этого класса проблемы свариваемости, так и обусловленные спецификой эксплуатации конструкций из них.

К общим проблемам свариваемости относятся, во-первых, уменьшение, по сравнению с низколегированными сталями, теплопроводности и увеличение электросопротивления, вследствие чего увеличивается при одинаковых с низколегированными сталями режимах глубина проплавления, ширина распределения изомером в температурном поле при сварке конструкций (см. рис. 3), разогрев электрода в месте и скорость его подачи. Вследствие этого уменьшается плотность тока в электроде, длина обмазанных электродов, режимы сварки и т.д., и т.п. Меры по предупреждению образования горячих трещин в швах и околошовной зоне сводятся к следующим: ограничение в металле шва и основном металле содержания вредных примесей (сера, фосфор) и газов - кислорода и водорода. Для этого уменьшаются режимы сварки, позволяющие уменьшить долю основного металла в шве, сокращаются вылеты электродов, уменьшается длина дуги при сварке покрытыми электродами, применяются бескислородные флюсы, в качестве защитных газов используется аргон или смесь аргона с небольшим количеством СО₂ и т.д., и т.п.

Рис.3.

Распределение изотерм при сварке на одинаковых режимах низколегированных (α) и аустенитных (δ) сталей. Для повышения стойкости к горячим трещинам стремятся получить в металле шва двухфазную мелкозернистую структуру либо за счет увеличения феррита, либо мелкодисперсных карбидов и интерметаллидов, либо за счет азота, способствующего измельчению структуры в аустените. Этому же способствует уменьшение поперечного сечения одиночного валика, наложение каждого последующего прохода в многопроходном шве, только после полного остывания предыдущего, поперечные колебания дуги, по разделке способствующие разориентации роста дендритов.