Spawanie stali żarowytrzymałych - wskazówki

Spawanie stali żarowytrzymałych chromowo-molibdenowo-wanadowych wymaga od spawacza dużych umiejętności, popartych rzeczową wiedzą. Poniższy artykuł zawiera informacje na temat przygotowania do spawania, samego procesu, jak i czynności do wykonania bezpośrednio po nim, pomocne przy spawaniu stali tego typu.

Spawanie można wykonać przy użyciu elektrody wolframowej (TIG) lub elektrodami otulonymi. Stali chromowo-molibdenowo-wanadowych nie spawa się płomieniem acetylenowo-tlenowym.

Przygotowanie do spawania

Skuteczne spawanie stali żaroodpornych wymaga sporych przygotowań. Składa się na nie właściwe przyszykowanie elektrod, otoczenia pracy oraz samej konstrukcji.

Przygotowanie elektrod

Elektrody należy wysuszyć bezpośrednio przed użyciem w piecu. Według zaleceń:

• Elektrody rutylowe suszy się dwie godziny w temperaturze 120-150°C
• Elektrody zasadowe suszy się dwie godziny w temperaturze 300-350°C
   

Praktyczna wskazówka

Przygotuj do suszenia partię elektrod wystarczającą na cały dzień pracy. Elektrody warto odpowiednio i trwale oznakować.

Nie należy używać elektrod przeterminowanych.

Warunki pracy

Spawanie powinno się odbywać w temperaturze otoczenia nie niższej niż 10°C, bez przeciągów i bez wpływów atmosferycznych na obszar spawania. W warunkach niekorzystnych należy stosować okrycia azbestowe, podgrzewacze oraz osłony i tym podobne środki.

Podgrzewanie przed obróbką

Zarówno przed spawaniem, jak i przed operacjami cięcia i ukosowania, stal musi zostać wstępnie podgrzana. Niewłaściwe wstępne podgrzanie lub jego brak może spowodować duży wzrost naprężeń wewnętrznych, podhartowanie miejsca operacji, a nawet powstanie pęknięć.

Temperatura wstępnego podgrzewania stali chromowo-molibdenowo-wanadowych zwykle wynosi od 250 do 300°C. Szybkość ogrzewania wynosi 30-50°C na godzinę. Ze względu na obszar wstępnego ogrzewania wyróżnia się:

• ogrzanie całej konstrukcji (zwykle w piecach elektrycznych)
• ogrzanie obszaru łączenia (zwykle za pomocą mat grzewczych)
   

Przy wyborze danej metody należy uwzględnić charakter i zakres prac spawalniczych, grubość elementów, wymiary konstrukcji, długość i kształt spoiny, możliwości transportowe i podobne czynniki. Brzegi muszą nagrzać się na całym przekroju. Wymagana temperatura podgrzania musi obejmować też strefę przykrawędziową o głębokości minimum 50mm.

Podgrzewanie miejscowe wymaga dużej ostrożności. Jest szczególnie często stosowane przy spawaniu rur i w naprawie wad odlewniczych. Przy prowadzeniu spoiny na konstrukcji o skomplikowanym kształcie zaleca się stosowanie urządzeń ogrzewających odpowiadających kształtem i wymiarami przyszłym złączom.

W przypadkach pewnych gatunków stali, zarówno temperatura, jak i sposób podgrzewania może odbiegać nieco od podanego powyżej wzoru. Należy zapoznać się z konkretnymi wskazaniami technologicznymi.

Przygotowanie brzegów

Jak wspomniano powyżej, stal musi być podgrzana, zanim będzie można ją ukosować lub ciąć termicznie. Wszystkie brzegi muszą zostać poddane dokładnej kontroli i nie mogą posiadać pęknięć lub innych wad. Po cięciu termicznym płaszczyzny cięcia należy szlifować na głębokość 3mm.

Spawanie

Przejdźmy do omówienia procesu spawania.

W przypadku stali tego typu unika się kładzenia spoin jednowarstwowych. W przypadku elementów o średnicy do 6mm spawa się dwuwarstwowo. W wyniku spawania wielowarstwowego część spoiny dolnej zostanie ulepszona cieplnie. Spawanie stali tego typu prowadzi się bez przerw, aż do całkowitego zakończenia procesu.

Sczepianie

Sczepy należy wykonać bardzo starannie, bowiem będą one stanowić część przyszłej spoiny. Wadliwe spoiny sczepne należy usunąć.

Praktyczna wskazówka

Nie umieszczaj sczepów w pobliżu otworów i w miejscu zmiany przekroju spoiny.

Spawanie warstwy graniowej i układanie ściegów

W każdej warstwie należy najpierw układać ściegi przykrawędziowe, a następnie wypełniające - tej zasady należy sumiennie przestrzegać. Do ściegów przykrawędziowych należy stosować elektrody otulone lub druty elektrodowe o średnicy 2,5mm, a do wypełniających - 3,25mm. Warstwy nie powinny być nadmiernie grube, bo wtedy nie dochodzi do ulepszenia cieplnego warstw pod spodem.

Łuk elektryczny należy zajarzyć na ściance rowka, co wymaga stosowania prawidłowego połączenia kabla z elementem spawanym. Zajarzenie w niewłaściwym miejscu jest powodem powierzchniowego, miejscowego podhartowania stali, co często prowadzi do pęknięć. Oś elektrody powinna tworzyć z powierzchnią spawaną kąt 90°. Nie można dopuścić, by elektroda wolframowa dotknęła drutu lub jeziorka.

Warstwę graniową należy położyć szczególnie starannie. Elektrodę należy prowadzić powoli, aby pozwolić na swobodne ujście gazów. Na początku każdego ściegu należy dodatkowo zmniejszyć prędkość, by doprowadzić większą ilość ciepła do metalu. Po zajarzeniu i ustabilizowaniu łuku zaleca się cofnąć do punktu początkowego celem ponownego przetopienia spoiny. Na zakończenie każdego ściegu należy zapełnić końcowy krater metalem. Zakończenie spoiny również warto ponownie przetopić, co dodatkowo zabezpiecza przed powstawaniem pęcherzy.

Początki i końce ściegów z każdej następnej warstwy nie mogą się pokrywać z początkami i końcami ściegów z warstwy poprzedniej, ani ze sczepami.

Po spawaniu

Po usunięciu klamer ślady spoin należy wyszlifować, a powierzchnie wyrównać.

Po spawaniu element należy okryć matami azbestowymi w celu spowolnienia stygnięcia. Po wystudzeniu konieczna jest też obróbka cieplna, aby spoina mogła uzyskać zadowalające własności mechaniczne, a naprężenia wewnętrzne zostały wyeliminowane, co ma wpływ dla zachowania właściwych wymiarów w czasie pracy.

Źródło: Ryszard Pasierb, "Spawanie żarowytrzymałych stali chromowo-molibdenowo-wanadowych", ISBN 83-204-0381-2