Сварка жаростойкой стали

Когда говорят про сварку жаростойкой стали, часто думают, что достаточно взять любой нержавеющий электрод — но это путь к браку. На деле тут важен каждый шаг: от расшифровки марки стали до контроля межпассовой температуры.

Ошибки при подборе материалов

В прошлом месяце пришлось переделывать узел теплообменника из 12Х1МФ — заказчик купил электроды Э-09Х19Н11Г3М2Ф, решив, что раз нержавейка, подойдет. В итоге шов пошел трещинами после первого же прогрева до 600°C. Жаростойкость — это не просто стойкость к окислению, а сохранение прочности при длительном нагреве. Для 12Х1МФ нужны были электроды типа ЦЛ-39, а не универсальная нержавейка.

Кстати, у ООО Чжэньцзян Синшэн Стальное Литье в ассортименте как раз есть жаропрочные марки — типа 20Х23Н18 или ХН75МБТЮ, но их еще нужно правильно сварить. На их сайте https://www.xszgsteel.ru видно, что они поставляют отливки для нефтехимии и металлургии, где как раз требуются такие стали.

Частая ошибка — путать термообработку до и после сварки. Например, для стали 15Х5МУ предварительный подогрев до 200-250°C обязателен, иначе в зоне ТВИН появляются хрупкие структуры. После сварки — отпуск при 730-750°C. Если пропустить — ресурс падает в разы.

Особенности подготовки кромок

С жаростойкими сталями нельзя работать 'как с черметом'. Например, при сварке ХН77ТЮР (ЭИ437Б) даже следы масла на кромках приводят к карбидной кристаллизации. Мы используем ацетон, но не спирт — он оставляет пленку.

Зазор — отдельная история. Для толстостенных конструкций (скажем, патрубки печных систем) делаем развертку кромок под 70°, но с притуплением 2-3 мм. Без этого первый проход просто проваливается.

Один раз пробовали плазменную резку без последующей механической зачистки — получили оплавленные кромки с микропорами. Пришлось вырезать весь участок. Теперь только фрезеровка или строжка.

Технологические нюансы сварки

С жаростойкой сталью типа 10Х23Н18 (ЭИ417) важно вести сварку короткой дугой, без поперечных колебаний. Широкие валики ведут к перегреву зоны и выгоранию хрома. На многопроходных швах чередуем стороны — это снижает коробление.

Межпассовую температуру держим в районе 150-200°C для большинства марок. Но для высоколегированных типа ХН60ВТ (ЭИ868) — не выше 100°C, иначе теряется жаропрочность. Контролируем пирометром, а не 'на руку'.

Защитный газ — только аргон высокой чистоты (99,998%). С азотными добавками экспериментировали на ХН73МБТЮ (ЭИ602) — получили повышенную хрупкость. Видимо, из-за образования нитридов.

Дефекты и как их избежать

Трещины в зоне ТВИН — бич сварки жаростойких сталей. Особенно при работе с литыми деталями от ООО Чжэньцзян Синшэн Стальное Литье — у них структура крупнозернистая, чувствительная к тепловому воздействию. Помогает снижение погонной энергии до 12-15 кДж/см.

Поры часто появляются при смене партий проволоки. Теперь перед ответственной работой обязательно варим контрольные образцы — даже если сертификаты в порядке. Особенно капризны стали с повышенным содержанием алюминия типа ХН55ВМТКЮ (ЭИ929).

На одном из объектов для портового оборудования сваривали кронштейн из ZG40Cr30Ni20 — после года эксплуатации пошли микротрещины. Разбор показал, что виноват неправильный режим отпуска — сделали 650°C вместо требуемых 850°C. Металлографка показала выделение σ-фазы по границам зерен.

Контроль качества

С визуальным контролем все просто — шов должен быть без подрезов и с плавным переходом к основному металлу. Но с жаростойкими сталями важнее цвет окалины — если после сварки пошли синие побежалости, значит, была нарушена газовая защита.

Ультразвук плохо выявляет микротрещины в аустенитных сталях — лучше работает цветная дефектоскопия. Для ответственных швов (например, в нефтехимической аппаратуре) обязательно делаем макрошлифы.

Твердость меряем не только в шве, но и в ЗТВ — скачки выше 30-40 HB говорят о неправильной термообработке. Кстати, для ремонта литых узлов от https://www.xszgsteel.ru часто приходится подбирать режимы индивидуально — у них бывает неоднородность химического состава по сечению.

Из практики

В прошлом году пришлось валить в потолочном положении участок газохода из 12Х18Н12Т. Сели капельные переносом — получили непровары. Перешли на импульсный режим с принудительным формированием корня — качество улучшилось, но скорость упала на 40%.

Для наплавки клапанов печей используем порошковую проволоку ПП-ХН80СРЮ — дает меньше брызг, но требует тщательной просушки. Однажды проигнорировали прокалку при 350°C — весь шов пошел пузырями.

Сейчас все чаще требуют сварку разнородных сталей — например, жаропрочного сплава с углеродистой сталью. Тут без переходных вставок не обойтись. Брали как-то заготовки от ООО Чжэньцзян Синшэн Стальное Литье — пришлось делать вставку из ХН35ВТ, иначе после термоциклирования по границе сплава пошли откольные трещины.