ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ

СОСУДЫ И АППАРАТЫ СВАРНЫЕ СТАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Настоящий руководящий технический материал распространяется на ручную и автоматическую сварку под флюсом соединений из разнородных сталей и сплавов на железоникелевой основе сосудов и аппаратов для нефтеперерабатывающей, химической, газовой и других смежных отраслей промышленности.

Руководящий технический материал не распространяется на сварку сосудов, предназначенных для транспортирования нефтяных и химических продуктов (железнодорожных и автомобильных цистерн и т.д.); баллонов для сжатых и сжиженных газов; специальных сосудов и аппаратов военных ведомств; трубчатых печей и трубопроводов.

3. Требования к выполнению сварных соединений

8. Требования к качеству сварных соединений из разнородных сталей

10. Указания по технике безопасности и санитарно-гигиеническим условиям при сварке

Перечень использованной литературы и технической документации

1.1. Настоящий руководящий технический материал распространяется на ручную и автоматическую сварку под флюсом соединений из разнородных сталей и сплавов на железоникелевой основе, перечисленных в табл.1, сосудов и аппаратов для нефтеперерабатывающей, химической, газовой и других смежных отраслей промышленности. Руководящий технический материал содержит необходимые сведения для разработки технологических процессов и инструкций на ручную сварку разнородных сталей толщиной до
60 мм и автоматическую – до 30 мм.

1.2. Сосуды и аппараты из разнородных сталей должны изготавливаться в соответствии с требованиями ОСТ 26-291-71 “Сосуды и аппараты стальные и сварные. Технические требования” и технической документации, утвержденной в установленном порядке.

1.3. Подготовка кромок и сборка деталей под сварку должны производиться по технологическим процессам, разработанным на основании рабочих чертежей, технических условий и настоящего руководящего технического материала.

2.1. В настоящем РТМ под разнородными сталями понимаются стали разных структурных классов, а также одного структурного класса, но требующие применения различных марок (типов) сварочных материалов или условий сварки (подогрева, термообработки и т.п.).

Разнородные сварные соединения подразделяются на следующие основные группы:

б) из сталей одного структурного класса различного уровня прочности или легирования (разных марок);

в) из сталей одного структурного класса со швом другого структурного класса;

д) комбинированные сочетания из перечисленных выше четырех групп.

Классификация сталей и сплавов на железоникелевой основе в зависимости от их структуры

Класс стали	Марка стали	ГОСТ или ТУ
Перлитный	ВСт3кп, ВСт3пс, ВСт3сп, ВСт3Гпс10, 15, 20. 15К, 16К, 18К, 20К 09Г2С, 16ГС, 10Г2С1, Г7ГС 10Г2 12МХ, 12Х1МФ, 12ХМ	ГОСТ 380-71 ГОСТ 1050-74 ГОСТ 5520-69 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 1577-70 ГОСТ 20072-74 ТУ 14-1-642-73
Мартенситный	15Х5, 15Х5М, 15Х5МУ, 15ХМ, 12Х8ВФ	ГОСТ 20072-74
Мартенситный	20Х13	ГОСТ 5632-72
Ферритный	08Х13, 08Х17Т, 15Х25Т
Аустенитно-ферритный	08Х18Г8Н2Т (КО-3), 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т
Аустенитный	12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Б, 03Х18Н11, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15МЗТ, 03Х17Н14М3, 03Х21Н21М4ГБ
Сплавы на железоникелевой основе	06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ
Сплавы на железоникелевой основе	03ХН26МДБ	ТУ 14-132-148-77

Примечание: Условия применения сталей определяются в соответствии с ОСТ 26-291-71.

Примечание. На сварные соединения из биметаллов настоящий РТМ не распространяется.

Классификация сталей и сплавов в зависимости от их структуры и перечень марок, характерных для химического и нефтяного машиностроения, приведены в табл.1.

2.2. Сварные соединения из разнородных сталей, характеризуются наличием структурной, механической и химической неоднородности, существенно влияющей на их технологическую и эксплуатационную прочность.

2.3. При сварке разнородных сталей в слоях шва, примыкающих к основному металлу другого легирования, за счет проплавления образуются участки переходного состава, свойства которых могут значительно отличаться от свойств свариваемых сталей. Образование, строение и свойства зоны сплавления разнородных сталей зависят от процессов, связанных с кристаллизацией сварочной ванны, определяющих структуру зоны и образование кристаллизационных прослоек переходного состава, которые могут иметь мартенситную структуру и высокую твердость. Ширина кристаллизационных прослоек при заданных условиях сварки зависит от состава металла шва, определяемого долями участия присадочного и основного металлов, допустимая степень проплавления которых предварительно оценивается диаграммой Шеффлера.

В зоне сплавления разнородных сталей наряду с кристаллизационными прослойками могут образоваться и развиваться диффузионные прослойки в процессе сварки, термической обработки и эксплуатации изделия при повышенных температурах, что может явиться причиной разрушения разнородных соединений в зоне сплавления. В результате диффузионного перераспределения углерода, как наиболее подвижного из легирующих элементов в α и γ- твердых растворах, в зоне сплавления со стороны менее легированных сталей или шва образуется обезуглерожанная мягкая прослойка, а со стороны легированной – науглероженная хрупкая прослойка высокой твердости.

Степень развития диффузионных прослоек, их структура, свойства находятся в зависимости от различия в содержании активных карбидообразующих и других легирующих элементов в металле шва и основном металле, условий сварки, термообработки, температурных условий эксплуатации.

В зависимости от размеров прослоек и их физических свойств (твердости, вязкости, прочности и т.п.) в той или иной мере снижается работоспособность сварных соединений. Критические значения отмеченных параметров прослоек могут обусловить разрушение сварных соединений как при изготовлении разнородных конструкций, так и в процессе их эксплуатации.

2.4. Основными мерами предотвращения образования диффузионных прослоек, снижающих механические свойства, являются:

а) использование в конструкциях стабильных перлитных сталей с достаточным содержанием карбидообразующих элементов;

б) снижение температуры эксплуатации в месте сварного стыка;

в) отказ от термической обработки сварного изделия или снижение температуры отпуска и времени выдержки;

г) применение сварочных материалов с повышенным содержанием легирующих элементов, тормозящих диффузию углерода.

2.5. Сварные соединения из разнородных сталей, существенно отличающихся теплофизическими свойствами (коэффициентом линейного расширения, модулем упругости и др.) характеризуются тем, что в них невозможно снять внутренние напряжения. В таких соединениях вместо сварочных напряжений после термообработки возникают новые “отпускные” остаточные внутренние напряжения, которые отличаются более неблагоприятным распределением, чем в состоянии после сварки (скачкообразный переход от сжимающих к растягивающим, расположение “пиков” напряжений в области прослоек и т.п.).

Поэтому в проектировании таких разнородных конструкций и технологии их изготовления целесообразно принимать меры, позволяющие отказаться от термической обработки (если она требовалась по каким-то причинам), а в случае ее неизбежности предусматривать сварочные материалы или вставку, обеспечивающие постепенное (ступенчатое) изменение теплофизических свойств, невозможностью снять внутренние напряжения термической обработкой.

РД РТМ 26-298-78

Класс стали