Низколегированные перлитные стали

Низкоуглеродистые низколегированные стали перлитного класса (14Г, 18Г2, 17ГС) применяются в различных конструкциях взамен углеродистых, обеспечивая снижение металлоемкости на 20…50%. Они широко используются в строительстве трубопроводов, конструкций газонефтехимических производств, судов, мостов и других сооружений, эксплуатируемых в температурном интервале от -70 до +475°С в зависимости от химического состава и структурного состояния, обеспеченного термообработкой.

Легирующие элементы оказывают существенное влияние на показатели свариваемости сталей. Увеличение содержания элементов, повышающих закаливаемость, сопровождается снижением сопротивления сварных соединений образованию холодных трещин. Элементы, упрочняющие твердый раствор, способствуют, как правило, снижению ударной вязкости металла в околошовном участке ЗТВ сварных соединений.

Наиболее распространенные в металлургической практике легирующие элементы Мn, Сr, Мо снижают диффузионную подвижность С. Поэтому при общепринятых режимах сварки в околошовном участке возрастает вероятность образования мартенсита и понижается сопротивляемость сварных соединений образованию холодных трещин. Одним из технологических средств, снижающих вероятность появления холодных трещин, является предварительный и сопутствующий подогрев. Подогрев производят до температур 100…350^оС. Необходимая температура подогрева возрастает с увеличением степени легированности стали и толщины свариваемого проката.

Технология сварки низколегированных сталей должна проектироваться с учетом того обстоятельства, что при уменьшении погонной энергии и увеличении интенсивности охлаждения в металле шва и зоны термического влияния возрастает вероятность распада аустенита с образованием закалочных структур. При этом будет отмечаться снижение сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин и хрупкому разрушению.

Сварку низколегированных сталей осуществляют электродами типа Э46А и Э50А с фтористо-кальциевым покрытием, которые позволяют достигать более высокую стойкость против образования кристаллизационных трещин и повышенную пластичность по сравнению с электродами других типов.

Микролегированные стали

Микролегированные стали (14Г2АФ, 18Г2АФ, 12ГН2МФАЮ) нашли широкое применение при изготовлении конструкций ответственного назначения - таких, как сосуды высокого давления, танкеры, суда, ледоколы, береговые и морские нефтегазовые сооружения. Наряду с экономией легирующих элементов при их использовании особенно в термо- и термомеханически обработанном состояниях обеспечиваются высокая прочность и сопротивляемость хрупкому разрушению металла.

Микролегированные стали с содержанием углерода ≤0,1% обладают благоприятной свариваемостью. Свойства сварных соединений при сварке на погонной энергии до 50кДж/см, как правило, удовлетворяют предъявляемым требованиям. Однако в последние годы возрастает потребность в сталях, допускающих возможность их сварки на повышенных погонных энергиях, достигающих 50...100кДж/см. С увеличением погонной энергии сварки более 100кДж/см ударная вязкость металла в зоне термического влияния снижается.

Благоприятное влияние на ударную вязкость металла шва и зоны термического влияния оказывают следующие факторы:

- снижение содержания С и N для повышения вязкости матрицы;

- легирование Ti, образующим труднорастворимые при нагреве нитриды TiN и препятствующие росту зерна аустенита;

- микролегирование В с целью повышения дисперсности ферритной со­ставляющей структуры.

Свариваемость микролегированных сталей в значительной степени зависит не только от легирующих и микролегирующих элементов, но и от содержания примесных элементов. В особенности это относится к S, которая повышает склонность соединений к образованию горячих и слоистых трещин.

Микролегированные стали с пониженным содержанием С и углеродного эквивалента допускают возможность сварки без подогрева до больших толщин проката, чем обычные низколегированные стали соответствующей категории прочности. Однако при сварке корневых швов в ряде случаев подогрев обязателен с целью предотвращения возможности образования холодных трещин. Температуру подогрева выбирают с учетом степени легированности стали, толщины стенки свариваемой конструкции, температуры окружающего воздуха и типа покрытия электрода.

Легированные стали