ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сварные соединения перлитных сталей из "Сварные конструкции паровых и газовых турбин " Перлитные стали являются наиболее распространенными в сварных конструкциях паровых и газовых турбин. Объем конструкций, изготавливаемых из них, в несколько раз превосходит объем сварных изделий, изготавливаемых из сталей других классов. [c.25] Перлитные теплоустойчивые стали, в зависимости от степени их легирования, применяются в паровых и газовых турбинах для работы при температурах до 565—570°. В табл. 1 приведены основные марки перлитных сталей, нашедших применение в сварных конструкциях паровых и газовых турбин, с указанием областей и температуры применения. [c.25] Рассматриваемые стали могут быть в первом приближении разбиты на три группы углеродистые, хромомолибденовые и хромомолибденованадиевые стали. Молибденовые стали, ранее находившие применение в сварных деталях энергетических установок, в настоящее время исключены в связи с обнаруженной в эксплуатации склонностью сварных соединений этих сталей к графитизации. [c.25] Углеродистые стали используются в качестве поковок, отливок, труб и проката в части низкого давления установок и деталях вспомогательного оборудования при температуре работы до 450°. Хромомолибденовые стали нашли применение в части среднего давления установок в деталях с рабочей температурой до 500—530°. Хромомолибденованадиевые стали (в ряде случаев дополнительно легированные ниобием и вольфрамом) являются в настоящее время наиболее жаропрочными сталями перлитного класса (фиг. 8) и используются в деталях с рабочей температурой 500—570°. [c.25] Свариваемость перлитных сталей в существенной степени зависит от уровня их легирования и прежде всего от содержания углерода. [c.25] Исходя из условия повышения свариваемости, целесообразно использовать для сварных конструкций стали с относительно низким содержанием углерода — до 0,2—0,3%. Лишь в ограниченном числе случаев для сварных роторов при необходимости обеспечения высокой прочности при комнатной температуре используются среднеуглеродистые стали (34ХМ, 35ХНЗМФ и др.). [c.25] С переходом от углеродистых сталей к хромомолибденовым и хромомолибденованадиевым свариваемость их, как правило, ухудшается, что приводит к необходимости введения при сварке ряда технологических приемов, связанных в первую очередь с использованием подогрева и термической обработки сваренного изделия. Рекомендуемые режимы термической обработки приведены в разделе 2 главы V. [c.25] Металл перлитного шва в зависимости от его легированности, термического режима сварки и режима отпуска существенно меняет свои свойства. Малоуглеродистые швы обеспечивают необходимые прочность и пластичность непосредственно в исходном состоянии после сварки. Хромомолибденовые швы при наличии подогрева и замедленного остывания конструкций с относительно небольшой толщиной свариваемых элементов также могут иметь необходимые механические свойства непосредственно после сварки,- В то же время при сварке изделий из хромомолибденовых сталей относительно большой толщины ( 15—20 jti-и), а также изделий из хромомолибденованадиевых сталей даже при наличии подогрева не удается обеспечить приемлемого уровня пластичности и tsoo-ударной вязкости металла шва. Поэтому указанные сварные конструкции должны после сварки подвергаться обязательному отпуску. [c.27] При выборе сварочных материалов для перлитных сталей обычно используется принцип близости химического состава наплавленного и основного металлов. Лишь при сварке хромомолибденованадиевых сталей высокой жаропрочности (15Х1М1Ф, ЭИ415 и др.) состав наплавленного металла в определенной степени отличается от состава свариваемой стали. Как правило, содержание углерода в наплавленном металле выбирается на низком уровне. [c.27] Основное применение для ручной дуговой сварки перлитных жаропрочных сталей находят электроды с покрытием фтористо-кальциевого типа [22], [231. [c.27] Указанные покрытия обеспечивают наиболее высокое качество шва, стойкость сварных соединений против трещинообразования и удовлетворительный уровень механических свойств и жаропрочности. Электроды с покрытием рудно-кислого типа являются менее качественными и используются для сварки изделий из малоуглеродистой стали и малонапряженных конструкций из хромомолибденовой стали относительно небольшой толщины. По уровню жаропрочности металл шва, выполненный этими электродами, уступает швам, сваренным электродами с фтористо-кальциевым покрытием. [c.27] Для сварки конструкций из малоуглеродистой стали широкое применение нашли также автоматическая сварка под флюсом и сварка в среде углекислого газа. Для сварки хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей, кроме ручной дуговой сварки, в настоящее время начинает находить все более широкое применение сварка в среде Oj. [c.27] В табл. 2 приведены обобщенные данные по жаропрочности (пределу длительной прочности) основного металла, шва и сварного соединения. Как правило, металл шва близок или несколько превышает по уровню длительной прочности основной металл. Сварные соединения малоуглеродистой и хромомолибденовых сталей равнопрочны основному металлу. Сварные соединения хромомолибденованадиевых сталей уступают по уровню длительной прочности основному металлу за счет разупрочнения в участке высокого отпуска зоны термического влияния. Наличие разупрочненных участков может в определенных случаях приводить также к заметному снижению пластичности сварных соединений хромомолибденованадиевых сталей при длительном разрыве. [c.28] На фиг. 10 приведены кривые длительной прочности сварных соединений стали 15ХШ1Ф (электроды ЦЛ-27) при двух уровнях прочности заготовок до сварки. В одном случае сталь перед сваркой термически обрабатывалась на предел текучести при комнатной температуре, равный 40—45 кПмм (нижний уровень прочности для стали) в другом предел текучести заготовки был равен 52—58 кПм.мР. После сварки все образцы прошли отпуск по режиму 720—730 — 5 час. [c.28] Как показали замеры микротвердости по сечению сварных соединений, образцы первого варианта не имели явно выраженного разупрочненного участка, в то время как в образцах второго варианта была явно выраженная разупрочненная зона в участке высокого отпуска при сварке на расстоянии 2—3 мм от линии сплавления. Длительная прочность сварных соединений второго варианта в период, охваченный испытаниями, несколько выше, чем первого, однако больший угол наклона кривой в этом случае указывает на сближение указанных характеристик при большой длительности испытаний. Таким образом, исходная высокая прочность заготовок перед сваркой не обеспечивает высокого уровня жаропрочности сварных соединений при длительности службы порядка 10 час. В то же время пониженная пластичность сварных соединений второго варианта свидетельствует об опасности хрупких разрушений конструкций, термически обработанных перед сваркой на повышенную прочность. [c.28] Исходя из указанных соображений, не следует рекомендовать для конструкций из хромомолибденованадиевых сталей, работающих при высоких температурах, обработку деталей перед сваркой на высокую механическую прочность. [c.28] В сварных соединениях перлитных сталей, заметно отличающихся между собой по степени легирования (напр., в соединениях углеродистой стали с хромомолибденованадиевой), при условии их работы выше температуры 400—450°, возможно развитие в зоне сплавления переходных прослоек, обусловленных диффузией углерода (п. 5). Наличие указанных прослоек может вызвать преждевременное разрушение изделия в условиях работы при высоких температурах. Поэтому для подобных соединений необходимо либо ограничивать предельную температуру их работы до 300—350 , либо между свариваемыми деталями вводить элемент из стали, промежуточной по составу свариваемым (в данном случае из хромомолибденовой стали). [c.30] Вернуться к основной статье