ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Различие коэффициентов линейного расширения металла аустенитного шва и основного металла (физическая неоднородность) является причиной возникновения дополнитель­ных термических напряжений в условиях эксплуатации при по­вышенных температурах. Вопрос о снижении и устранении тер­мических напряжений решается путем применения для сварки стали 15Х5М высоконикелевых электродов. С позиций техноло­гической и эксплуатационной прочности одним из наиболее слабых звеньевсварного соединения из стали 15Х5М, выполненных аустенитньми электродами, являются участки подкалки с повышенной твердостью, но с пониженными пластичностью и вязкостью по сравне­нию с основным металлом. Таким об­разом, склонность к закалке и образованию холодных трещин существенно усложняет технологический процесс изготовления сварных изделий из стали 15Х5М.

Повышение технологической и эксплуатационной прочности сварных соединений из стали 15Х5М при ручной электродуговой сварке аустенитными электродами производили путем регулиро­вания термического цикла сварки. Термический цикл при сварке изменяют путем варьирования сварочного тока, применением подогрева и ускоренного охлаждения воздушно-водяной смесью (пять вариантов). Варианты сварки i и ii выполнены на повышенных режимах электродами ОЗЛ-6 диаметром 3 и 4 мм (ток соответственно 80-95 А и 150-160 А ), вариантыiii-v на пониженных режимах такими же электродами (ток 70-75 А и 115-120 А). Электроды диаметром 3 мм использовали для свар­ки корня стыковых швов.

Сварка при минимальных слоях (вариант i) приводит к об­разованию сравнительно широкой зоны подкалки (8-10 мм ), со структурой крупноигольчатого мартенсита с твердостью до 365-415 единиц по Виккерсу. Увеличение количества слоев (ва­риант iii) способствует заметному уменьшению ширины участ­ков подкалки и некоторому измельчению структуры околошов­ной зоны и металла шва. Подогрев при сварке (вариант iv) вы­зывает увеличение зерен мартенсита по линии сплавления и рост количества избыточных фаз из аустенитного металла шва. В твердых зонах термического влияния заметного снижения твёр­дости не отмечается, а ширина участков подкалки увеличивает­ся даже при многослойной сварке.

Ускоренное охлаждение (варианты ii и v) существенно сужа­ет область распространения закалочных температур, что допол­нительно уменьшает ширину участков подкалки (до 1-2 мм ). По­следнее является причиной повышения деформационной способ­ности сварных соединений из-за контактного разупрочнения твердых участков, роста сопротивляемости образованию хо­лодных трещин и их распространению. Кроме того, ускорен­ное охлаждение уменьшает размеры зерна металла околошовной зоны, ширину активных зон, претерпевающих термопластические деформации, приводит к естественной закалке на аустенит металла шва, позволяет производить сварку на форсированных (жестких) режимах.

Таким образом, ускоренное охлаждение при сварке стали 15Х5М аустенитными электродами является эффективным способом повышения технологической и эксплуатационной прочности сварных соединений.