СВАРИВАЕМОСТЬ РАЗНОРОДНЫХ СОЧЕТАНИЙ СТАЛЕЙ
Свариваемость, т.е. пригодность сталей к формированию качественных сварных соединений, является комплексной характеристикой, включающей по-казатели технологической прочности (стойкость против образования горячих и холодных трещин) и показатели эксплутационной прочности. Неоднородность различного типа, присущая сварным соединениям рассматриваемого вида, а также ее изменение во времени, обусловливает зависимость их эксплуатацион-ной прочности от времени и температуры. Поэтому свариваемость сочетания разнородных сталей неадекватна ее составляющим и требует решения ряда до-полнительных самостоятельных проблем путем применения специальной тех-нологии сварки.
Они вызваны существенными отличиями сталей: по химическому соста-ву; коэффициентам линейного расширения; температуре плавления и тепло-физическим свойствам; температуре фазовых и структурных превращений. Это приводит к получению швов аномального химического состава, которые прин-ципиально отличаются от каждой из свариваемых сталей по механическим свойствам и их стабильности, склонности к закалке и структурным изменениям при нормальных и рабочих температурах в процессе эксплуатации.
Так, при сварке и наплавке сочетаний различных сталей, представленных в табл. 10.1, происходит смешивание в различных соотношениях (табл. 10.3) перлитной стали с аустенитной или ферритной, либо ферритной с аустенитной. 10.3. Доли участия в шве перлитной и аустенитной сталей в зависимости от типа соединения и метода сварки
| Тип соединения | Структур-ный класс свариваемой стали | Доля участия в формировании шва основного металла, % | |||
| РДС* | АДСФ** | Наплавка ленточным электродом | эшс*** | ||
| Наплавка валика | Перлитная Аустенитная | 0,15 ... 0,40 0,25... 0,50 | 0,25... 0,50 0,35... 0,60 | 0,08 ... 0,20 0,15 ...0,25 | - |
| Однослой-ные стыко-вые соедине-ния | Перлитная Аустенитная | 0,20... 0,40 0,30... 0,50 | 0,25... 0,50 0,40... 0,60 | - | 0,20 ...0,40 0,30 ...0,50 |
| Корневые швы многослойных стыковых и тавровых соединений | Перлитная Аустенитная | 0,25... 0,50 0,35... 0,50 | 0,35... 0,60 0,40... 0,70 | - | - |
* РДС - ручная дуговая сварка.
** АДСФ - автоматическая дуговая сварка под флюсом.
*** ЭШС - электрошлаковая сварка.
Получаемый при этом химический состав шва имеет промежуточные значения по содержанию элементов и другую структуру, оцениваемую по эквивалентам хрома и никеля на диаграмме Шеффлера (рис 10.2).
Металл шва, соответствующий области А, имеет однофазную аустенит-ную структуру, весьма склонную к образованию горячих трещин кристалли-зационного и подсолидусного типа. Шов со структурой А + Ф, т.е. с аустенит-но-ферритной структурой, при повторных нагревах претерпевает охрупчивание в результате превращения феррита в сигма-фазу 
- Fe -> 
). Для швов со структурой Ф (феррит) характерен рост зерна при высоких температурах и хрупкость при нормальных. Швы со структурой М, М + А, М + Ф, М + А + Ф имеют мартенситную составляющую, вызывающую образование холодных трещин. Это осложняет обеспечение свариваемости при сварке сочетаний раз-нородных сталей, так как различные дефекты возникают не только в шве, но и в околошовной зоне.
Рисунок 10.2 - Схема определения структуры в корневом шве и в отдельных слоях многопроходного шва с помощью диаграммы Шеффлера
Неоднородность химического состава сварного соединения, сложившаяся после его кристаллизации, вызывает внутренние напряжения, их концентрацию в отдельных зонах с пониженной прочностью, что приводит к локальным раз-рушениям соединения или понижению его антикоррозионных свойств.
Высокотемпературная эксплуатация сварных соединений инициирует развитие диффузионных процессов, приводящих к перемещению отдельных атомов в более стабильное, с термодинамических позиций, положение, что вызывает образование хрупких и малопрочных прослоек, понижение их дли-тельной прочности, коррозионной стойкости и агрегатной прочности всего соединения.
Специальная технология сварки позволяет свести к минимуму указанные негативные явления путем управления формированием структуры при сварке сталей в разнородных сочетаниях. При выборе сварочных материалов и режи-мов сварки применяют качественные и количественные методы оценки сопро-тивляемости образованию горячих и холодных трещин по ГОСТ 26389-84 и 26388-84.