Рис. J о-J 5.

Влияние содержания водорода в металле шва на стойкость против образования холодных околошовных трещин сварных соединений легированных сталей с повышенным (а) и пониженным (б) содержанием углерода и легирующих элементов

6, игфм

35 30 25 20 15 10 5

Уменьшение содержания водорода в основном металле и в металле шва. Понижение содержания водорода весьма эффективно предупреждает образование холодных трещин. Отрицательное влияние водорода наиболее сильно проявляется при сварке сталей с относительно низким содержанием углерода и легирующих элементов и соответственно низкой склонностью к образованию закалочных трещин.

Например, понижение содержания водорода в металле шва в 1,5-2 раза приводит к двукратному повышению стойкости соединений против образования трещин при сварке под флюсом стали 25ХГСА и весьма небольшому ее повышению при сварке стали 42Х2ГСНМА. Оценку стойкости сварных соединений против образования холодных трещин производили по кривым замедленного разрушения. Соответствующие кривые замедленного разрушения для сопоставляемых соединений приведены на рис. 10-15 (а - сталь 42Х2ГСНМА и б - сталь 25ХГСА).

Термообработка сварных соединений сразу же после окончания сварки. Термообработку следует производить в период от момента окончания сварки до момента, пока еще холодные трещины не возникли. В одних случаях это время составляет несколько десятков часов, в других - несколько минут.

Своевременная термообработка соединений может полностью устранить опасность образования холодных трещин. Дело в том, что закаленные стали после отпуска, особенно высокого, практически не снижают прочности при длительном статическом нагружений, т. е. они становятся несклонными к замедленному разрушению. Термообработку соединений сразу же после сварки можно осуществить при помощи индукционного или пламенного нагрева или же наложением дополнительного слоя с применением соответствующего режима сварки. Индукционный или пламенный нагрев сравнительно просто осуществить для соединений небольших толщин простой формы.

Для соединений больших толщин сложной формы, в которых наиболее вероятно образование трещин, целесообразнее термо-

Рис. 10-16. Сварка с отжигающим (а) и без отжигающего (б) слоя. Сталь 35ХЗНЗМ

обработка путем наложения дополнительного, так называемого отжигающего слоя. Сущность этого способа состоит в том, что многослойная сварка шва осуществляется с применением специальных режимов, обеспечивающих термообработку нижележащего слоя и околошовной зоны при наложении последующего слоя, близкой к высокому, но весьма кратковременному отпуску.

Положительный эффект достигается и в том случае, когда нижележащий слой околошовной зоны подвергается закалке, но без перегрева. Двухслойный стыковой шов, в котором второй слой обеспечил полную перекристаллизацию участка крупного зерна околошовной зоны от первого слоя, показан на рис. 10-16, а. Это соединение отличается от обычного (рис. 10-16, б) значительно большей стойкостью против околошовных трещин.

Если время до возникновения трещин измеряется часами, то возможно предотвратить образование трещин, прибегая к обычной печной термообработке.

Предварительная наплавка кромок. Сущность способа состоит в том, что перед сваркой на кромки наплавляют слой аустенит-ного или ферритного металла. Способ позволяет предупредить образование околошовных трещин типа отколов вследствие благоприятного напряженного состояния на границе раздела металл шва - основной металл. При сварке шва наплавленная околошовная зона может подвергаться отпуску, что также уменьшает опасность образования трещин.

Применение наплавки кромок позволяет осуществить и полную термообработку деталей с наплавленными кромками и полностью устранить неблагоприятные структурные изменения в околошовной зоне даже в том случае, когда термообработка после сварки невозможна или затруднена. Наплавка кромок металлом того же состава, что и основной металл, или переплав кромок неплавящимся электродом также значительно повышают стойкость соединений против образования отколов. В этом случае положительное влияние наплавки обусловлено мелкодисперсным

распределением в переплавленном металле неметаллических включений и благоприятным изменением их формы и химического состава. Предварительная наплавка кромок является весьма трудоемким и дорогим способом предупреждения трещин и поэтому редко применяется.

Прочие методы борьбы с холодными трещинами. Кроме описанных выше хорошо проверенных методов борьбы с холодными трещинами известны и разрабатываются еще и такие.

A. Проковка сварных соединений с помощью пневматических устройств и обработка их ультразвуком сразу же после окончания сварки, что позволяет в сварных соединениях ослаблять пиковые значения напряжений 1-го и 2-го родов.

Б. Понижение температуры сварных соединений ниже 0° С сразу же после их остывания до комнатной температуры (замораживание соединений). Положительный эффект замораживания следует связывать с повышением сопротивляемости закаленного металла локальным пластическим деформациям, ответственным за зарождение и развитие трещин. Следует, однако, иметь в виду, что после размораживания трещины снова образуются даже с большей интенсивностью, чем до замораживания. Указанный способ целесообразно применять лишь в некоторых специфических условиях, например, для консервации мелких сварных деталей до термообработки.

B. Предупреждение увлажнения сварных соединений после окончания сварки. Из специальных опытов, а также из практики известно, что наличие влаги на сварных соединениях значительно повышает опасность образования в них холодных трещин. В осенне-зимний период, а также при сварке на открытом воздухе, когда вероятность увлажнения соединений значительно увеличивается, возрастает и опасность образования холодных трещин. Под влиянием влаги микродефекты шва и особенно околошовной зоны становятся очагами зарождения и развития холодных трещин.

Рассмотренные способы предупреждения образования холодных трещин чаще всего применяют совместно. Рациональный выбор марки стали, как правило, сочетается с надлежащим выбором термического цикла сварки, состава сварочной проволоки, способов регулирования временных напряжений, ограничением содержания водорода в металле шва и т. д. Такое комплексное использование различных методов позволяет сваривать без трещин практически все среднелегированные стали, включенные в табл. 10-7.

§ 10-5. Особенности сварки конструкций из среднелегированных сталей при различной термообработке

В зависимости от размеров сварной конструкции, деформируемости ее при высокотемпературном нагреве, предъявляемых к соединениям требований, наличия оборудования для