Холодные трещины при сварке легированных сталей

Макаров Э.Л.

Машиностроение, 1981 г.

СТАЛИ, СКЛОННЫЕ К ХОЛОДНЫМ ТРЕЩИНАМ

Образование холодных трещин, имеющих приведенные выше общие признаки, наблюдается при сварке и наплавке широкого ряда сталей, отличающихся по характеру и уровню легирования, относящихся к разным структурным классам и различных по прочности и назначению. Ниже приведены стали, в сварных соединениях которых случаи образования трещин описаны в литературе или зафиксированы автором монографии.

I. Углеродистые качественные конструкционные стали перлитного класса по ГОСТ 1050—74: стали 45, 55 и др. — сварные детали машин с толстостенными и массивными элементами, наплавка на поверхность деталей автотракторной и сельскохозяйственной техники и подъемнотранспортных машин и т. п. Вид трещин — продольные в з. т. в.

II. Низколегированные конструкционные стали ферритно-перлитного (а) и бейнитного (б) классов по ГОСТ 19282—73: а) стали 10ХСНД, 12Г2МФТ — сварные корпуса судов, узлы драг, экскаваторов, рам тракторов и т. п. [26]; сталь 16Г2АФ — сварные мостовые балки, резервуары, кожухи домен и др.; стали 18ХГ2САФ, 20Г2С — сварные стыки газо- и нефтепроводов, сварные соединения заглушек и арматуры на трубах и т. д. [176]; б) стали 14Х2ГМР, 14ХМНДФР — сварные узлы экскаваторов, шахтного оборудования, большегрузных автомобилей, сварные сосуды высокого давления, водоводы гидростанций, мостовые балки и т. д. [128, 129]; сталь 12ГН2МФАЮ - сварные конструкции подъемнотранспортных устройств и т. п. Вид трещин — продольные в з. т. в. трещины часто распространяются достаточно глубоко в основной металл по слоям прокатки. В отдельных случаях трещины — поперечные через шов в зону (длинные многослойные швы мостовых балок, водоводов и др.).

III. Легированные конструкционные стали перлитного (а), мартенситного (б) и бейнитного (в) классов по ГОСТ 4543—71 и отраслевым техническим условиям- а) стали 20ГНМ, 20ХНМ, 20ХНМФ, 25ХНЗМФ — сварные толстостенные барабаны сосудов высокого давления, крупногабаритные узлы энергетического и кузнечно-прессового оборудования и т. д. [150]; б) стали 40Г, 50Г, 50ХГ, 40Х, ЗОХС, 38ХНЗМА, 38ХГН, 40ХГНМ — сварные детали рессорной подвески автомобилей полуоси сельхозмашин, барабаны привода тракторов, зубчатые колеса, детали экскаваторов и т. п. [136, 224]; стали 40ХН, 40ХН2МА, 38ХНЗМФА — сварные массивные детали судовых механизмов (валы, байлеры, шестерни, узлы лебедок и т. п.). Стали ЗОХГСА, ЗОХГСНА, 35ХГСЛ, 27ХГСНМЛ, 40ХГСНЗВА — сварные узлы шасси самолетов и вертолетов из элементов проката и литых заготовок, восстановленные сваркой дефектные литые заготовки [44, 131]; стали 30Х2ГСНВМ, 42Х2ГСНМ, 28ХЗСНМВФА, 43ХЗСНМВФА — сварные тонкостенные емкости для работы под высоким давлением и повышенной температуре [131]; стали 30Х2Н2М, 35ХЗНЗМ — сварные узлы тяжелонагруженных транспортных машин, в том числе сваренные аустенитными электродными материалами [72]; в) стали 15Х2Н4МДА, 18Х2НЗМ, 10ХГН5МФ — сварные крупногабаритные корпусные конструкции с длинными многослойными швами, выполненными перлитными и аустенитными электродными материалами [4, 213, 214].

Наиболее частый вид трещин — продольные в з. т. в., форма которых повторяет линию сплавления сварных швов. При сварке некоторыми аустенитными электродными материалами трещины располагаются в зоне сплавления. Для многослойных сварных соединений большой протяженности на сталях с низким содержанием углерода характерны поперечные трещины в з. т. в. и шве.

IV. Жаропрочные стали перлитного класса по ГОСТ 20072—74: стали 12ХМА, 10Х2М, 15Х2МФ, 12Х1МФ, 15Х5М, 12Х2МВ8ФБ — сварные узлы энергетических и нефтехимических установок (толстостенные обечайки, трубные доски, коллекторы, трубопроводы и т. д.). Вид трещин — продольные в шве и з. т. в. [54, 94, 103, 131, 215].

V. Высоколегированные стали мартенситного и мартенситноферритного (а), ферритного (б) классов по ГОСТ 5632—72   и   мартенситностареющие   (в):

а) стали 20X13, 15Х12ВНМФ, 13Х12НГМФ, 10Х12НДЛ — сварные узлы паровых турбин, гидротурбин, рубашек валов бумагоделательных машин и т. п. {45, 138];

б) стали 08Х17Т, 15Х25Т, 08Х23С2Ю — сварные узлы и конструкции химической аппаратуры [104, 202]; в) стали 10Х16Н4Б, 08Х15Н5Д2Т — сварные узлы и конструкции летательных аппаратов [5, 22, 122]. Вид трещин — продольны в з. т. в. и сварных швах при многослойной сварке.

VI. Наплавочные материалы мартенситного (а), ледебуритного (б) классов и высоколегированные чугуны (в): а) 55ХЗГЗС, 30Х2В8Ф, 65ХЗВ10МФГТ — наплавка на изношенную поверхность валков горячей прокатки из штамповой стали диаметром до 1000 мм [135, 147]; б) У250Х5Т5 — наплавка валков натяжных устройств, роликов транспортеров и др. [135]; в) У300Х25НЗСЗ — наплавка на детали металлургического оборудования [158]. Вид трещин — отколы по з. т. в., отслаивания по линии сплавления, сетка трещин в наплавленном металле.

В большинстве рассмотренных случаев удавалось устранить образование холодных трещин путем предварительного или сопутствующего подогрева до температур, которые изменялись в зависимости от состава стали в широком диапазоне (от 100°С [128] до 550°С [147]. В отношении горячих трещин подогрев менее эффективен, а в некоторых случаях даже повышает склонность к их образованию [162]. Учитывая последнее, устранение трещин подогревом можно использовать как косвенный признак совместно с другими при выявлении холодных трещин.