Спосіб дугового зварювання

Предполагаемое изобретение относится к области сварки, в частности к способам дуговой сварки нержавеющих сталей аустенитно-ферритного класса и может быть использовано в химической, нефтехимической и други х отраслях промышленности при многослойной сварке конструкций повышенной (>12 мм) толщины, Основная трудность при многослойной сварке толстостенного образования из аустенитноферритных сталей - предупреждение охрупчивания металла шва из-за образования охрупчивающей сигма-фазы. Причем, по мере заполнения разделки наплавляемыми сварочными материалами склонность последующих слоев шва ксигматизации уменьшается, что объясняется более кратковременным пребыванием металла последующи х слоев в температурном интервале образования сигма-фазы (900-700°С). Известен способ дуговой сварки нержавеющих сталей близкий к предлагаемому по технической сущности, при котором сварку выполняют в несколько слоев, причем сварку внутренних слоев выполняют материалами способствующими получению высокой трещиностойхости (авт. св. № 791479). Недостатком данного способа является то, что опасность возникновения сигма-фазы при аустенитно-ферритной структуре шва (особенно содержащего молибден) сохраняется. А, если будут свариваться аустенитно-ферритные стали, даже еще больше возрастает, в силу развития межфазной химнеоднородности вообще, и по хрому, кремнию и молибдену, в частности. Вероятность сигматизации корневых швов особенно возрастает при сварке легированных молибденом супердуплексных сталей, нашедших в настоящее время широкое применение при изготовлении оборудования для нефтедобычи и нефтепереработки, так как обладают высокой стойкостью против коррозионного растрескивания в средах, содержащих сероводород. Известны также способы дуговой сварки аустенитно-ферритных сталей, заключающиеся в применении сварочных материалов аустенитно-ферритного класса (Каховский Н. И, Сварка высоколегированных сталей, "Те хника", 1975). Эти способы взяты за прототип. Применение при многослойной сварке материалов аустенитно-ферритного класса, обеспечивающих одинаковый или близкий ! фазовый состав щва в сравнении с основным металлом не гарантирует достаточно высокой пластичности и ударной вязкости шва, особенно при сварке стали значительных толщин. В этом случае корневые слои шва и близкие к корневому проявляют склонность и охрупчиванию из-за образования сигма-фазы, так как подвергаются многократному повторному нагреву. Основной задачей изобретения является усовершенствование известного способа сварки нержавеющих сталей применительно к толстолистовому металлу за счет применения многослойной сварки, и замены класса материала, которым сваривают внутренние слои, что обеспечивает получение литого металла шва не склонного к сигматизации, при этом повышается пластичность и ударная вязкость металла шва. Соблюдение этих условий обеспечивает в корневых проходах литсй металл шва с количеством феррйтной фазы в пределах 20-30% не склонный с сигматизации. Внешние слои шва выполняют аустенитно-ферритными материалами, обеспечивающими в первую очередь коррозионную стойкость. Сигматизации, которая влияет на коррозионную стойкость отрицательно, при этом не происходит из-за кратковременности действия температур, при которых образуется сигма-фаза. Правомерным применение двух видов сварочных материалов различных составов является следующее. Известно из практики эксплуатации толстостенного химического Оборудования, что ответственным за коррозионную стойкость его является поверхностный коррозионно-стойкий слой металла и соответственно металла шва, обращенный к . коррозионной среде, толщиной 210 мм, в зависимости от характера агрессивной среды и температуры эксплуатации. Остальные слои основного металла и соответственно метал шва являются несущими, обеспечивающими необходимую сопротивляемость сварной конструкции воздействию силового фактора {давлению нагрузкам). Таким образом, требования к поверхностным слоям металла шва одни, а к остальным слоям другие, несущие слои должны обладать равнопрочностью. и одинаковой пластичностью с основным металлом. Снижение пластичности здесь возможно из-за образования сигма фазы. Поверхностный корроэионностойкий слой должен обладать прежде всего требуемой коррозионной стойкостью. Вопрос о его сигматизации (охрупчивании) снимается, так как за короткое время пребывания их в температурном интервале 700-900°С, она не успевает возникнуть. Экспериментальная проверка предлагаемого способа сварки производилась при сварке 4-х стыков супердуплексной стали марки 03Х25Н7АМЗ толщиной 22 мм. Сварка производилась 6 V-образную разделку с притуплением кромок 2 мм и симметричным углом раскрытия кромок 55+5. Сварку несущего слоя выполняли в аргоне с присадкой и применением для каждого стыка проволок диаметром 2 мм за 4 прохода. Использовали проволоки Св-03Х19Н10АГ5, Св-04Х19Н11МЗ, Св-03Х18Н11, Св-03Х25Н10АМЗД. Сварку коррозионно-стойкого слоя всех соединений выполняли проволокой Св-03Х25Н10АМЗД диаметром 2 мм за 6 проходов. Из швов изготавливали образцы для механических и коррозионных испытаний и шлифы для металлографических исследований (на сигма-фазы). Коррозионные образцы подвергали испытаниям на коррозионное растрескивание по ГОСТ 26294-84 (метод 1). Для коррозионных испытаний образцы вырезали из коррозионностойкого слоя, для механических испытаний из всех слоев, шли фы для металлографических исследований вдоль или поперек шва на всю толщину сварного соединения. В коррозионно-стойком слое шва растрескивания не обнаружено. Швы стойки против коррозионного растрескивания. Результаты механических испытаний всех слоев в сравнении с основным металлом приведены в таблице. Анализ данных таблицы показывает, что прочностные свойства несущего слоя при сварке с присадкой с использованием всех проволок высокие. Пластичность несущего слоя достаточно высока только в шве, выполненном с присадкой аустенитных проводок СВ-03ХІ9Н10АГЗ и Св04Х18Н11. Несущий слой, выполненный с присадкой проволок, содержащих Молибден, подвержен охрупчиванию. Сильнее охрупчивание проявляется в швах, выполненных с присадкой проволок с молибденом и без азота. Коррозионно-стойкий слой имеет достаточно высокие показатели прочности и пластичности. Металлографические исследования показали наличие сигма-фазы в несущем слое швов, выполненных с присадкой проволоки СВ-04Х19Н1ШЗ, СВ-ОЗХ25Н1ОАМЗ. В несущем слое шва выполненном проволокой СВ-03ХТ9Н10АГ5 и Св-03Х18Ж1 сигма-фазы не обнаружено. В коррозионно-стойком слое шва сигма фаза не образовалась. Таким образом, при сварке аустенитно-ферритных сталей поставленная задача достигается тем, что выполняется многослойная сварка, причем внешние слои выполняются коррозионностойким материалом, а внутренние - аустанитными материалами. Предлагаемый способ дуговой сварки позволяет резко увеличить качество сварных соединений, благодаря предотвращению охрупчивания металла шва. При этом предупреждается брак и необходимость его устранения при возможных технологических переделах сварного оборудования (гибке, вальцовке, штамповке).